冲压成型及模具设计 (弯曲工艺)

第四章 弯 曲
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第一节 弯曲变形过程及变形特点 第 四 章 弯 曲
3、变形区材料厚度变薄和增长的现象 变形区外侧材料受拉伸长，厚度减薄； 变形区内侧材料受压收缩，厚度增厚。 外侧的减薄量大于内侧的增厚量 厚度变薄
弯曲变形后体积不变
长度增长
4、变形区板料剖面的畸变、翘曲、起皱和破裂 相对宽度 b/t ≤ 3 ，称为窄板， 横断面形状变成了外窄内宽的扇形 相对宽度 b/t >3 ， 称为宽板 ， 横断面形状基本保持为矩形 变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变 翘曲、起皱和破裂
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第二节 最小弯曲半径 第 四 章 弯 曲
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第二节 最小弯曲半径 第 四 章 弯 曲
二、影响最小弯曲半径的因素
1、材料的力学性能 材料的塑性愈好，许可的相对弯曲半径愈小。 2、弯曲中心角 α 的大小
理论上：弯曲变形区局限于圆角区域，直边部分
不参与变形，似乎变形程度只与相对弯曲半 径 r / t 有关，而与弯曲中心角无关。
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第四章 弯 曲
第 四 章 弯 曲
弯曲概述 第一节 弯曲变形过程及其变形特点 第二节 最小弯曲半径
今天学习内容
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第三节 弯曲卸载后的回弹 第四节 弯曲件坯料尺寸的计算 第五节 弯曲力的计算 第六节 弯曲件的工艺性 第七节 弯曲件的工序安排 第八节 弯曲模设计
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弯曲概述： 第 弯曲： 将板料、型材、管材或棒料等按设计要 四 章 弯
弯曲回弹的表现形式： 1.弯曲半径的改变 2.弯曲中心角改变 回弹角：
Δa = at - a0
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第三节 弯曲卸栽后的回弹 第 四 章 弯 曲
二、回弹值的确定
理论计算方法复杂且与实际有较大出入，因此，生产实践中采用经验值，既查相 关手册。
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第三节弯 曲卸栽后的回弹 第 四 章 弯 曲
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第一节 弯曲变形过程及变形特点 第 四 章 弯 曲
二、塑性弯曲变形区的应力、应变
1、窄板（B/t＜3）：
应力状态： 长度方向σ1：内区受压，外区受拉 宽度方向σ2 ：内外侧压力均为零 厚度方向σ3 ：内外均受压应力 两向应力 应变状态： 长度方向ε1：内区压应变，外区拉应变 宽度方向ε2 ：内区拉应变，外区压应变 厚度方向ε3 ：内区拉应变，外区压应变 三向应变
塑性变形
弹-塑性弯曲变形： 内外表面 力臂L 毛坯内部
弯曲力 塑性弯曲变形： 板料截面全部进入塑性变形状态 贴模： 板料与凸 、凹模完全贴紧
弯曲力矩
？
？
贴模后，凸模回程，继续下一个弯曲件的弯曲 自由弯曲 贴模后，凸模继续下压，压力增大到一定值后凸模回程， 校正弯曲： 继续下一个弯曲件的弯曲
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三、影响回弹的因素
1.材料的力学性能
弹性模量 E 愈大 抵抗弹性变形的能力愈强 回弹值愈小 屈服点σS愈高 材料在一定的变形程度下，其变形区断面 内的应力也愈大 1、3－退火软钢 2-软锰黄铜 引起更大的弹性变形 4-经冷变形硬化的软钢 屈服点σS愈高，弹性模量 E 愈小，弯曲变形的回弹也愈大。
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第三节 弯曲卸栽后的回弹 第 四 章 弯 曲
4. 工件形状 U 形件的 回弹由于两边互受牵制而小于 V 形件。 形状复杂的弯曲件一次弯成时，由于各部分相互牵制以及弯曲件表面与模具表面 之间的摩擦影响，改变了弯曲件各部分的应力状态（一般可以增大弯曲变形区的拉应 力），使回弹困难，因而回弹角减小。 5. 模具间隙 模具的间隙愈大，回弹也愈大。板料厚度允差 愈大， 回弹值愈不稳定
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第三节 弯曲卸栽后的回弹 第 四 章 弯 曲
四、提高弯曲件精度的措施
在实际生产中，由于材料的力学性能和厚度的波动等，要完全消除弯曲件的回 弹是不可能的。但可以采取一些措施来减小或补偿回弹所产生的误差，以提高弯曲 件的精度。
1.改进弯曲件的设计
1）在弯曲 件设计 上改进某些结构，尽量避免选用过大的r/t， 加强弯曲件的刚度以减小回弹。 例如在工件的弯曲变形区上压制加强筋 2）从选用材料上采取措施
三、塑性弯曲变形区的应力、应变
1、窄板（B/t＜3） ：两向应力、三向应变 2、宽板（B/t＞3）：三向应力、两向应变
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第二节 最小弯曲半径
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第二节 最小弯曲半径 第 四 章 弯 曲
一、弯曲变形程度及其表示方法
弯曲半径愈小 外表面的变形程度愈大 出现裂纹或拉裂 最小弯曲半径： 在保证弯曲变形区材料外表面不发生破坏 的条件下，弯曲件内表面所能形成的最小圆角半径 r min。 最小相对弯曲半径： 最小弯曲半径与弯曲材料厚度的比值 r min/t r min/t 又被称为最小弯曲系数， 是衡量弯曲变形程度的主要标志。 理论公式计算的结果与实际的值有一定误差 ，在实际生产中主要参考经验数据 来确定各种材料的最小弯曲半径及最小相对弯曲半径，既可查相关手册。 为什么理论公式计算的结果与实际的值有一定误差 ？
表面质量和断面质量差的板料 弯曲 最小相对弯曲半径 生产实际中需要用到较小的 r min / t 值时 采用弯曲前去除毛刺 或将材料有小毛刺的一面朝向弯曲凸 模弯曲； 切除剪切断面上的硬化层； 退火处理等方法 ； 避免工件的破裂
？
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第二节 最小弯曲半径 第 四 章 弯 曲
5、板料的相对宽度
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第 内容简介: 弯曲是冲压基本工序。 四 章 弯 曲
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本章在分析弯曲变形过程及弯曲件质量影响因素的基础上，介绍弯曲工艺计 算、工艺方案制定和弯曲模设计。涉及弯曲变形过程分析、弯曲半径及最小弯曲 半径影响因素、弯曲卸载后的回弹及影响因素、减少回弹的措施、坯料尺寸计算、 工艺性分析与工艺方案确定、弯曲模典型结构、弯曲模工作零件设计等。
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第一节 弯曲变形过程及变形特点 第 四 章 弯 曲
小结：
弯曲概述： 第一节 弯曲变形过程及变形特点
一、弯曲变形过程
1、弯曲变形时板材变形区受力情况 2、弯曲变形过程
二、弯曲变形的特点
1、弯曲圆角部分是弯曲变形的主要区域 2、弯曲变形区内存在中性层 3、变形区材料厚度变薄和增长的现象 4、变形区板料剖面的畸变、翘曲、起皱和破裂 5、弯曲变形区中性层内移
弯曲模： 弯曲工艺所用的模具
求弯成一定的角度和一定的曲率，形成 所需状零件的冲压工序。
曲 弯曲方法：
模具压弯 折弯 滚弯 拉弯
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第一节 弯曲变形过程及变形特点 第 四 章 弯 曲
一、弯曲变形过程
V形弯曲是最基本的弯曲变形，任 何复杂弯曲都可看成是由多个V形弯曲 组成 。 以V形弯曲为代 表分析弯曲变形过程
三、影响回弹的因素 3. 弯曲中心角α
弯曲中心角α愈大 变形区的长度愈大 回弹累积值愈大 回弹角愈大
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第三节 弯曲卸栽后的回弹 第 四 章 弯 曲
三、影响回弹的因素
6. 弯曲方式及校正力大小
自由弯曲时比校正弯曲时回弹大 校正力越大回弹越小（一般）
原因： 由于板料受凸、凹模压缩的作用，不仅弯曲变形外区的拉应力有所减小， 而且在外区中性层附近还出现和内区同号的压缩应力，随着校正力的增加， 压应力区向板材的外表面逐步扩展，致使板料的全部或大部分断面均出现压 缩应力，于是圆角部分的内、外区回弹方向一致，故校正弯曲圆角部分的回 弹比自由弯曲时大为减小 校正弯曲回弹可能出现正、零或是负三种情况，为什么？
延伸均匀 薄板最小弯曲半径允许
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第三节 弯曲卸载后的回弹
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Hale Waihona Puke Baidu
第三节 弯曲卸栽后的回弹 第 四 章 弯 曲
一、回弹原因及表现形式
回弹： 塑性弯曲时伴随有弹性变形，当外载荷去 除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会 完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变 化而与模具尺寸不一致的种现象。
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第一节 弯曲变形过程及变形特点 第 四 章 弯 曲
二、弯曲变形的特点
目的： 观察板料弯曲时的金属流动情况， 便于分析材料的变形特点
分析方法： 坐标网格法
过程： 用机械刻线或照相腐蚀法在弯曲前 的板料侧表面设置坐标网格
弯曲
用显微镜观察测量弯曲前后网格的尺 寸和形状变化情况
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第一节 弯曲变形过程及变形特点 第 四 章 弯 曲
学习目的与要求：
1.了解弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素； 2.掌握弯曲工艺计算方法。 3.掌握弯曲工艺性分析与工艺设计方法； 4.认识弯曲模典型结构及特点，掌握弯曲模工作零件设计方法； 5.掌握弯曲工艺与弯曲模设计的方法和步骤。
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第 重点： 四 章 弯 曲
难点： 1．弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素； 2．影响回弹的因素与减少回弹的措施 ； 3．弯曲工艺计算； 4．弯曲模典型结构与弯曲模工作零件设计。 1． 2． 3． 4． 5． 弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素； 弯曲工艺计算方法； 弯曲工艺性分析与工艺方案制定； 弯曲模典型结构与结构设计； 弯曲工艺与弯曲模设计的方法和步骤。
弯曲件的相对宽度b/t 材料沿宽向流动的阻碍 相对弯曲半径
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第二节 最小弯曲半径 第 四 章 弯 曲
6、板料的厚度 弯曲变形区切向应变在板料厚度方向上按 线性规律变化，内、外表面最大，在中性层上 为零。 厚度较小 切向应变梯度很大 与最大应变的外表面相邻近的纤维 层可以阻止外表面材料局部不均匀 延伸
中性层的长度弯曲变形前后不变： 弯曲变形区变形前后体积不变：
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第一节 弯曲变形过程及变形特点 第 四 章 弯 曲
小结：
三、弯曲变形的特点
1、弯曲圆角部分是弯曲变形的主要区域 2、弯曲变形区内存在中性层 3、变形区材料厚度变薄和增长的现象 4、变形区板料剖面的畸变、翘曲、起皱和破裂 5、弯曲变形区中性层内移
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第一节 弯曲变形过程及变形特点 第 四 章 弯 曲
变薄系数： 可以看出，中性层位置与板料厚度t、弯曲半径r以及变薄系数等因素有关。相对弯 曲半径r / t 越小，则变薄系数、中性层的曲率半径越小，中性层位置的 内移越大 。 5、弯曲变形区中性层内移 弯曲前变形区的体积： v0=Lbt 弯曲后变形区的体积：
板料的轧制方向
某些性能
板料的纤维方向 板料性能方向性
顺着纤维方向的塑性指标优于与纤维相垂直的方向
板料的弯曲线： 当弯曲件的折弯线与纤维方 向垂直时，材料具有较大的拉伸 强度，不易拉裂， 最小相对弯曲 半径 r min/t的数值最小。
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第二节 最小弯曲半径 第 四 章 弯 曲
4、板料表面及冲裁断面质量 由冲裁或剪裁获得 弯曲用的板料毛坯 弯曲 应力集中，材料易破裂 剪切断面上各种缺陷
二、弯曲变形的特点
1、弯曲圆角部分是弯曲变形的主要区域 弯曲圆角部分正方形网格变成了扇形 靠近圆角部分的直边有少量变形 其余直边部分的网格仍保持原状
2、弯曲变形区内存在中性层
板料内侧的纵向网格线长度缩短，愈靠近内侧愈短 板料外侧的纵向网格线长度伸长，愈靠近外侧愈长 材料的连续性，在伸长和缩短两个变形区域 之间，其中必定有一层金属纤维材料的长度 在弯曲前后保持不变，这一金属层称为应变 中性层 受压 受拉
2、宽板（B/t＞3）：
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第一节 弯曲变形过程及变形特点 第 四 章 弯 曲
应变状态： 长度方向ε1：内区压应变，外区拉应变 宽度方向ε2 ：内外区近似为零 厚度方向ε3 ：内区拉应变，外区压应变 两向应变
2、宽板（B/t＞3）：
应力状态： 长度方向σ1：内区受压，外区受拉 宽度方向σ2 ：内区受压，外区受拉 厚度方向σ3 ：内外均受压应力 三向应力
1. 弯曲变形时板材变形区受力情况
在板材A处，凸模1施加外力2F，在凹模2支 承点B处，则产生反力并与这外力构成了弯 曲力矩M=F*L，该弯曲力矩使板材产生弯 曲变形。
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第一节 弯曲变形过程及变形特点 第 2.弯曲变形过程 四 章 弯 曲
弹性弯曲变形：
弯曲圆角半径r很大， 弯曲力矩很小
实际上：
由于材料的相互牵制作用，接近圆角的直边也参与了变形，扩大了弯曲变形 区的范围，分散了集中在圆角部分的弯曲应变，使圆角外表面受拉状态有所缓解， 从而有利于降低最小弯曲半径的数值。 变形分散效应 最小相对弯曲半径
α
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第二节 最小弯曲半径 第 四 章 弯 曲
3、板料的轧制方向与弯曲线夹角的关系