金属薄板的弯曲_实验报告

1.实验目的

1)了解金属薄板弯曲变形过程及变形特点。

2)熟悉衡量金属薄板弯曲性能的指标——最小相对弯曲半径主要影响因素。

3)掌握测定最小相对弯曲半径的实验方法。

2.实验内容

1)认识弯曲过程，分析板料轧制纤维方向和板料成形性能对相对弯曲半径（R/t）的影响。

2)了解如何通过调整行程完成指定弯曲角度的弯曲，如何进行定位完成指定边高的弯曲，分析板厚

和弯曲角度对相对弯曲半径的影响。

3)观察弯曲过程和弯曲回弹现象。

4)掌握万能角度尺、半径规等测量工具的使用，测量模具尺寸参数和板料基本尺寸。

5)熟悉板料折弯机的操作使用。

3.实验原理

弯曲是将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成一定曲率和角度的制件的成形方法。在生产中由于所用的工具及设备不同，因而形成了各种不同的弯曲方法，但各种方法的变形过程及变形特点都存在着一些共同的规律。

弯曲开始时，如图1(a) 所示，凸、凹模与金属板料在A、B处相接触，凸模在A点处所施的外力为2F，凹模在B点处产生的反力与此外力构成弯曲力矩M=2Fl0。随着凸模逐渐进入凹模，支承点B将逐渐向模中心移动，即力臂逐渐变小，由l0变为l1,…, l k，同时弯曲件的弯曲圆角半径逐渐减小，由r0变为r1,…, r k。当板料弯曲到一定程度时，如图1(c) 所示，板料与凸模有三点相互接触，这之后凸模便将板料的直边朝与以前相反的方向压向凹模，形成五点甚至更多点接触。最后，当凸模在最低位置是，如图1(d) 所示，板料的角部和直边均受到凸模的压力，弯曲件的圆角半径和夹角完全与凸模吻合，弯曲过程结束。

(a) (b) (c) (d)

图1 弯曲过程示意图

和所有的塑性加工一样，弯曲时，在毛坯的变形区里，除产生塑性变形外，也一定存在有弹性变形。当弯曲工作完成并从模具中取出弯曲件时，外加的载荷消失，原有的弹性变形也随着完全或部分地消失掉，其结果表现为在卸载过程中弯曲毛坯形状与尺寸的变化。这个现象为弹复，也叫回弹。回弹可以通过补偿法（图2(a), (b)）、校正法（图2(c)）、三点式折弯（图2(d)）等方法进行抑制。

图2 回弹的抑制

冲压所用的板材多为冷轧板材，由于经过多次轧制，板材具有方向性，平行于纤维方向（轧制方向）的塑性指标大于垂直于纤维方向的指标。因此当弯曲件的折弯线与板料纤维方向相垂直时，r min/t的数值最小；如果折弯线与板料纤维方向平行，r min/t的数值最大。在弯制r/t较小的弯曲件时，板料的排样应使折弯线尽可能垂直于板料的纤维方向，当r/t较大时，折弯线的布置主要是考虑材料利用率的大小。如果在同一零件上具有不同方向的弯曲要求，那么在考虑弯曲件排样经济性的同时，应尽可能使弯曲线与板料纤维方向的夹角不小于30°。

弯曲变形区的切向应变在板料厚度方向上按线性规律变化，外表面最大，中心为零。挡板料厚度较小时，切向应变变化的梯度大，与最大应变的外表面相邻近的纤维层，能补充外表面的变形，从而起到阻止表面材料局部不均匀延伸的作用，所以薄料比厚料可有更小的r/t。

4.实验材料

本实验所用材料为：

5.实验结果与分析

对实验所用凸凹模具参数的测量结果：

初始数据：凹模角度86°，凸模圆弧直径1.75 mm

实验后数据：1.5 mm钢板：89°18′ 86°18′ 85°04′

3 mm铝板：90°20′ 91°12′ 91°44′

6.思考题

金属薄板弯曲的特点有哪些？

在弯曲过程中存在回弹现象，即在弯曲工作完成并从模具中取出弯曲件时，外加载荷消失使原有的弹性变形也随着完全或部分地消失掉，使得在卸载过程中弯曲薄板发生形状与尺寸的变化。弯曲后，工件分成了直边和圆角两部分，而弯曲变形主要发生在弯曲件的圆角部分。

变形区变形不均匀。板料的外层（靠凹模一侧）纵向纤维受拉而伸长，内层（靠凸模一侧）纵向纤维受压而缩短，并且还存在在弯曲时长度保持不变的中性层，中性层金属的应变为零。