第4章弯曲4-2解析

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3. 宽板弯曲时主应力的计算
k s ln( / r) 内层 k s (1 ln( / r))
w k s (1 2ln( / r)) k s ln(R / ) 外层 k s (1 ln(R /)) w k s (1 2ln(R / ))
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3. 宽板弯曲时主应力的计算
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1. 定义
弹性变形总会伴随着弹性回复。
回弹后角度变小 f i 曲率半径变大 R f Ri
中性层长度不变
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2. 计算
2. .1 10< r / t <100
Δα 与ΔK 都要考虑
K 3 s
Et
r
rf
1 K rf
K 1
2.2 r / t <3~5
ΔK↓↓∴只考虑Δα
2.3 校正弯曲
3. 宽板弯曲时主应力的计算
3.1 3-D 纯塑性弯曲 (无硬化) r/t <3~5 与 b/t>3
三个未知数σt 、σb 、σr就要有三个方程
方法: 主应力法 假定: 平截面, 平面应变，σ~ε与单向拉压时一样 三个方程: 平衡方程 F 0
屈服条件 k s 平面应变 w ( ) / 2
U形件弯曲时，必须合理选择凸、凹模间隙。间 隙过大，则回弹也大，弯曲件形状和尺寸不易保 证；间隙过小，会使零件边部壁厚减薄，擦伤工 件并降低模具寿命。U形件凸、凹模的单面间隙 通常按下式计算：C t kt
当工件精度要求较高时，间隙值应适当减小，可 以取负。
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4. 模具宽度
尺寸标注 (外侧或内侧)
3.2 3-D 纯塑性弯曲 (考虑硬化)
s 0 E'ln
∴屈服条件
k(0 E 'ln
,; ,.
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4. 应力中性层的位置
应力中断的纤维 从 I E 得 R r
理想刚塑性体的应力曲线
幂次强化材料的应力曲线
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§4.3 弯曲力的计算
1. 弯曲力
1.1 U-die 1.2 V-die
a)
bd
(L
) d 2
b)
bd
(L 3 )d 4
c)
bp
(L
2 ) p
d)
bp
(L
3 4 ) p
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5. 弯曲工艺性分析
弯曲工序安排
弯曲件的工序安排应根据工件形状复杂程度、精度高低、生产批量以及材料 的力学性能等因素综合考虑。合理安排弯曲工序，可以简化模具结构、便于 操作定位、减少弯曲次数、提高工件质量和劳动生产率。
2. 设备选择
原则: free bend Fp ≧ Fa + Fe coin bend Fp ≧ Fc
Load-punch travel curve for coin bending
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§4.4 弯曲回弹
1. 定义 2. 计算
2.1 10< r / t <100 2.2 r / t <3~5 2.3 校正弯曲 3. 影响因素 4. 消除或减小方法
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3. 影响因素
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4. 消除或减小回弹的方法
根据影响回弹的因素来考虑： 1) 工件: 材料--σs↓，E↑；结构—筋幻灯片 17 2) 弯曲方式:校正弯曲代替自由弯曲 3) 补偿法：逆着 Δα and 负回弹) 4) 张拉弯曲：改变应力状态（拉）
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在弯曲区压制加强筋
成形折边
改进弯曲件的结构设计4. 消除或减小回弹的方法
拉弯时变形区的切向应力分布
拉弯法
拉弯机上拉弯
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§4.6 弯曲凸、凹模设计
1. 圆角半径：rp 、rd 2. 凹模深度 3. 间隙: c=tmax-0.1 4. 模具宽度：bp 、bd 5. 弯曲工艺性分析（结构工艺性） (教材P92)
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1. 圆角半径
rp=r>rmin rd >3mm
凹模圆角半径不宜过小，以免弯曲时擦伤 毛坯表面，同时凹模两边的圆角半径应一
2.设备选择
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1. 弯曲力
目的: 选择设备与设计模具
影响因素: 材料强度, 凹模结构, 弯曲件的长
度和厚度, 弯曲角, 弯曲方式等
1.1 U-die
自由弯曲:
F
0.7
Bt2 rp t
b
校正弯曲:
F=Ap
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1. 弯曲力
1.2 V-die
自由弯曲:
F
0.6
Bt2 rp t
b
校正弯曲: F=Ap
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采用通用弯曲模不仅可以成形一般的V形件、U形件，还可成形精度要求 不高的复杂形状件。
回弹很小，可以忽略不计。 弯曲时加载和卸载曲线 11
3. 影响因素
1) 材料性能: σs↑E↓→Δα与ΔK↑(σ~ε 曲线) 2) 变形程度: r/t↓→Δα与ΔK↓(σ~ε 曲线) 3) 弯曲中心角: α↑→Δα↑ 4) 弯曲方式: 自由弯曲 Δα 与 ΔK↑;
校正弯曲 Δα 与 ΔK↑ 5) 弯曲件形状: V↑, U↓ 6) 工作状态： (摩擦) μ↑Δα 与 ΔK↑
致，否则在弯曲时毛坯会发生偏移。
2. 凹模深度
弯曲时凹模的深度要适当，若深度过小则弯曲件两端自由部分 太长，工件回弹大；若深度过大则凹模增高，浪费模具材料并 需用较大的压力机工作行程。
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3. 模具间隙
V形件弯曲时，凸、凹模的间隙是通过调整压力 机的闭合高度来控制的，但设计中必须考虑在合 模时使毛坯完全压靠，以保证弯曲件的质量。
➢ 弯曲工序安排原则
1）形状简单、精度不高的弯曲件，如V形、U形、Z形件等，可一次弯曲成形。 2）形状复杂的弯曲件，一般需采用两次或多次弯曲成形。一般先弯外角，后弯
内角。前次弯曲要给后次弯曲留出可靠的定位，并保证后次弯曲不破坏前次 已弯曲成形的形状。 3）批量大、尺寸较小的弯曲件（如电子产品中的元器件），为了提高生产效率， 可采用多工序的冲裁、弯曲、切断等连续工艺成形。 4）单面不对称几何形状的弯曲件，若单个弯曲时毛坯容易发生偏移，可采用成 对弯曲成形，弯曲后再切开。 5）如果弯曲件上孔的位置会受到弯曲过程的影响，而且孔的精度要求较高时， 该孔应在弯曲后再冲制，否则孔的位置精度无法保证。
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➢ 典型弯曲工序安排
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§4.7 弯曲模结构设计
弯曲模典型结构
➢ 单工序模：V形件弯曲模、U形件弯曲模 ➢ 级进模：对于批量大、尺寸小的弯曲件，提高生产率和安全性，保证零件
质量。幻灯片 23
➢ 复合模：尺寸不大的弯曲件幻灯片 23 通用弯曲模
对于小批量生产或试制生产的弯曲件，因为生产量少、品种多、尺寸经 常改变，采用专用的弯曲模时成本高、周期长，采用手工加工时劳动强度大、 精度不易保证，所以生产中常采用通用弯曲模。