笫四章弯曲.docx

上传人:b****5 文档编号:7475765 上传时间:2023-01-24 格式:DOCX 页数:17 大小:264.65KB
下载 相关 举报
笫四章弯曲.docx_第1页
第1页 / 共17页
笫四章弯曲.docx_第2页
第2页 / 共17页
笫四章弯曲.docx_第3页
第3页 / 共17页
笫四章弯曲.docx_第4页
第4页 / 共17页
笫四章弯曲.docx_第5页
第5页 / 共17页
点击查看更多>>
下载资源
资源描述

笫四章弯曲.docx

《笫四章弯曲.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《笫四章弯曲.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。

笫四章弯曲.docx

笫四章弯曲

第四章弯曲

定义:

把平板毛坯、型材或管材等弯成一定曲率、一定的角度形成一定形状零件的冲压工序称为弯曲。

加工零件举例:

汽车大梁、自行车把手、门窗铰链等

弯曲用机器:

液压机、曲柄压力机、摩擦压力机、弯管机、滚弯机、拉弯机等。

§4-1弯曲变形过程和变形特点:

一.V形零件校正弯曲经过三个阶段的过程:

开始阶段为弹性弯曲变(M外较小),第二阶段为弹、塑性弯曲变形(M外较大),第三阶段为纯塑性弯曲变形(M外大)。

二.弯曲件变形区的变化规律:

图4-1-01

(一)弯曲变形区主要是零件的园角部分,而直臂部分基本没有变形。

(二)变形区:

1.板料毛坯的外层纵向纤维(靠近凹模一边)受拉而伸长。

(a2b2>a2b2)

2.板料毛坯的内层纵向纤维(靠近凸模一边)受压而缩短。

(a1b1<a1b1)

3.由内、外表面至板料毛坯中心,其伸长和缩短的程逐渐在变化,在伸长和缩短两个变形区之间有一层纤维的长度不变称应变中性层。

(0102=0102)

(三)弯曲变形区由板料毛坯厚度t变薄到t1。

t1﹦ηtη变薄系数

(四)弯曲变形区内毛坯的断面发生了畸变。

图4-1-02

一般弯曲毛坯断面的畸变:

中性层以内,由于纵向纤维的缩短而使横向坛宽,中性层以外,由于纵向纤维的伸长而使横向收缩。

在窄板Β﹤3t时比较明显,在宽板Β﹥3t时不大明显。

三.自由弯曲时应力-应变状态:

图4-1-03

四.弯曲变形区内切向应变的分布和计算:

图4-1-04

(一)在板厚方向不同位置上的切向应变值εθ按线性规律变化,其值为

εθ=γìα-ρ0α╱ρ0α=Y∕ρ0(4-1)

式中γi--计算切向应变值位置上的曲率半径

ρ0――应变中性层的曲率半径

α――弯曲角

Y――计算切向应变的位置与应变中性层之间的距离

(二)在弯曲毛坯内表面和外表面上切向应变的数值相等,其最大应变值为:

当Y=t/2代入(4-1)式得

εθ=Y/ρ0=t/2/ρ0=t/2ρ0(4-2)

以ρ=r+t/2代入(4-2)式得

εθmax=t/2ρ0=t/2(r+t/2)=1/‹2r/t›+1(4-3)

式中r弯曲毛坯内表面的园角半

t毛坯的厚度

分析(4-3)式:

r/t称相对弯曲半往

r/t↗变形程度小εθ↙

r/t↘变形程度大εθ↗

§4-2弯曲力的计算

为了选择压力机和模具设计,必须计算弯曲力。

弯曲力的大不仅与毛坯尺寸、材料机械性能、凹模支点间的距离、弯曲半径、模具间隙、弯曲方式等有关,因此,要从理论上计算弯曲力是很复杂的,计算正确性也不高,通常生产中是采用经验公式或经过简化的理论公式计算。

一.自由弯曲力

(一)对于V形工件图4-2-01a

F自=0.6KBбbt2/r+t(4-4)

(二)对U形工件图4-2-01b

F自=0.7KBσbt2/r+t(4-5)

式中

F自材料在冲压行程结束时的自由弯曲力N

B弯曲件的宽度mm

t弯曲件的厚度mm

r弯曲件的内弯曲半径mm

σb材料的强度术极限MPa

K安全系数一般取K=1.3

二.校正弯曲力

如果弯曲件在冲压行程结束时受到模具的校正(图4-2-02),则校正弯曲力按下式近似计算:

F校=Aq(4-6)

式中F校校正弯曲力N

A校正部分投影面积mm2

q单位校正力MPa其值参阅冲压手册P148表3-17

三.顶件力或压料力

对于没有顶件装置或压料装置的弯曲模,其顶件力或压料力F值可近似取自由弯曲力的30-80%。

即:

F=30-80%F自(4-7)

(四)弯曲时压力机压力的确定

1.对于有压料的自由弯曲:

F压机≥F自+F(4-8)

2.对于校正弯曲:

由于校正弯曲是发生在接近于下死点位置,校正力与自由弯曲力并非重叠关系,而且校正力的数值比压料力大得多,F值可以忽略不计,因此只按校正力选择设备就可以了。

即:

F压机≥F校(4-9)

§4-3弯曲件展开尺寸计算

一.中性层位置的确定和中性层曲率半径的计算(ρ0).

(一).当变形程度较小时(r/t较大时).

ρ0=r+t/2(4-10)

(二).当变形程度较大时(r/t较小时).

1.ρ0向内侧移动,为什么?

(1).在塑性弯曲时,由于径向压应力σ3的影响,受拉的外部金属的切向应力的绝对值|(+、-)|,比受压的内部金属的切向应力的绝对值|(-、-)|要小,要力平衡,则ρ0需内移。

(2).当毛坯宽度较小时,受拉的外部金属在宽度上的变形为负值,而受压的内部金属在宽度的变形值为正值,造成应变不平衡,要变形平衡,则ρ0需内移。

2.ρ0理论计算.图4-3-01

中性层的位置,可利用变形前、后弯曲毛坯的体积恒等的条件来确定。

弯曲前体积V0:

V0=L、B、t=ρ0、α、B、t

弯曲后体积V:

V=π(R2-r2)×α/2π×B

因为V0=V

所以ρ0×α×B×t=π(R2-r2)×α/2π×B

ρ0=(R2-r2).B′/B

将R=r+t代入上式整理后得:

ρ0=(r/t+η/2)η、β、t(4-11)

式中:

η=t′/t<1变薄系数与r/t有关参阅冲压手册P124表3-1

β=B′/B展宽系数当B/t>3时,β=1

B,B′分别为弯曲前、后,毛坯平均宽度

t,t′分别为弯曲前、后,毛坯平均厚度

3.生产中常用的经验公式:

ρ0=r+xt(4-12)

式中x系数查阅冲压手册P135表3-9

二.弯曲件毛坯尺寸的计算

根据弯曲件结构形状不同、弯曲半径大不同以及弯曲方法不同,其毛坯尺寸的计算方法也不相同。

下面分别叙述它们的展开长度计算方法。

(一)园角半径r>t/2的弯曲件

1.冲件有一个900弯曲角时,其毛坯长度为:

图4-3-02:

L=L1+L2+L3=L1+L2+π/2(r+xt)(4-13)

2.冲件有几个弯曲角肘(α1,α2,α3……αn)时,其毛坯长度为:

图4-3-03

L=L1+L2+L3+……+LN+LN+1+2πɑ1/3600(r1+x1t)+2πɑ2/3600(r2+x2t)+……+2παn/3600(rn+xnt)(4-14)

(二)无园角半径或园角半径r

1.理论计算.图4-3-04

利用等体积进行理论计算,确定其毛坯长度尺寸.

毛坯体积:

V0=L.B.t

弯曲后体积:

V=(L1+L2).B.t+πt2B/4

由于V0=V

L.B.t=(L1+L2).B.t+πt2B/4

L=L1+L2+πt/4=L1+L2+0.785t(4-15)

公式(4-14),因为弯曲后,园角部分与直臂交接处要变薄,材料会多出一部分来,所以公式要修正。

查阅冲压手册P144表3-12,共7个计算公式

(三)目前很多单位,都使用计算机如CAD、UG语言-‘钣金’进行直接计算,正确而快捷。

§4-4最小弯曲半径

一.最小弯曲半径定义:

在保证板料弯曲时,毛坯外层纤维不发生破裂条件下,这时弯曲件内表面的最小园角半

径,这种极限状态,称弯曲件的最小弯曲半径。

用rmin表示.

材料的rmin值愈小则说明该材料的弯曲性也愈好

二.最小弯曲半径值rmin的确定.

(一)理论计算:

弯曲件最外层纤维拉伸变形,常用延伸率ε或断面收缩率ψ表示.

1.最小弯曲半径数值,可根据图4-3-01用下列计算方法求得:

ε=‹Rα-ρ0α›/ρ0α=‹R-ρΟ›/ρ0=‹(r+ηt)-ρo›/ρ0(4-16)

则弯曲半径r=ρ0(1+ε)-ηt(4-17)

2.断面收缩率ψ与延伸率ε有如下关系:

ψ=ε/‹1+ε›(4-18)

将式(4-16)代入式(4-18)得

ψ=‹r+ηt-ρo›/‹r+ηt›(4-19)

将式(4-10)ρ0值代入式(4-18),则得弯曲半径

r=(2-2ψ-η)ηt/2(η+ψ-1)(4-20)

3.如果不考虑材料变薄情况,η=1则最小弯曲半径为

rmin=(1-2ψmax)t/2ψmax(4-21)

4.分析公式(4-21)

(1)ψmax值大,即材料塑性愈好,则rmin也愈小。

(2)t愈大,即材料愈厚,则rmin也愈大。

(二)经验值选用:

各种材料的最小弯曲半径数值.查阅冲压手册P125表3-2

三.影响最小弯曲半径的因素.<定性分析>

(一).材料的机性和热处理状态.

塑性好<即ψ大.ε大>则rmin↗

退火<同一种料>则rmin↗

硬化后<同一种料>则rmin.↙

(二).工件弯曲角的影响:

工件弯曲角↗则rmin↙.

工件弯曲角↙则rmin↗.

(三).工件弯曲线与板材的轧制方向,对rmin的影响:

当⊥时则rmin↙

当∥时则rmin↗

(四).工件弯曲毛坯的毛刺方向对rmin的影响:

如毛刺放在弯曲角的外侧,因为外层受拉应力,易拉裂,所以rmin↗

如毛刺放在弯曲角的内侧,因为内层受压应力,不易拉裂,所以rmin↙

(五).工件弯曲宽度对rmin的影响:

当B/t↗则r/t↗

当B/t↘则r/t↘

如果设计上的r<[rmin]则工艺上要采取措施:

1.中间退火2.加热弯曲3.改变应力状态如拉弯工艺

(六).工件弯曲厚度对rain的影响:

t↗则rmin↗

t↘则rmin↘

§4-5弯曲时弹复现象及弹复的计算

弯曲时弹复又叫回弹

一.弹复时的弹复现象

(一)弹复现象和弹复值:

(图4-5-01)

当弯曲进入最后阶段卸载后(即工件从模具中取出)

(即凸凹模闭合状态)

凸模园角Q1凸模园角Q1

工件的弯曲角Q1工件的弯曲角Q2

凸模半径r1凸模半径r1

工件的弯曲半径r1工件的弯曲半径r2

结果产生:

△Q=Q2-Q1△r=r2-r1这种现象叫弹复现象。

△Q、△r叫弹复值。

(二)为什么会产生弹复现象:

塑性弯曲与任何一种塑性变形一样,在外载荷作用下毛坯产生的变形,由塑性变形和弹性变形两部分组成。

当外载荷去除后,毛坯的塑性变形保留下来,而弹性变形完全消失,使其形状和尺寸都发生与加载时变形方向相反的变化。

加载时:

坯料内层发生压缩变形,

坯料外层发生拉伸变形。

卸载后:

坯料内层发生弹胀,

坯料外层发生弹缩。

从而使工件的弯曲角与弯曲半径发生改变,因此所得工件与模具的形状、尺寸不一样。

二.弹复值的实用计算

由于影响弹复的因素很多,如材料的机性、材料的厚板、弯曲半径大小、弯曲角大小、弯曲时校正力的大小与弯曲模间隙大小等。

因此理论上计算弹复值是有困难的,通常模具设计,按试验总结的数据(图表或表格)来选用,经试模后,再对模具工作部分加以修正。

(一).相对弯曲半径r/t较小的工件

当相对弯曲半径较小时,弯曲后弯曲中心角发生了变化,而弯曲半径变化不大,在这种情况之下,弹复角数值可根据下述情况来确定:

1.对街锡磷青铜弹性材料进行900单角校正弯曲时,其弹复角数值,参阅冲压手册P129图3-11查出。

2.对于单角900自由弯曲和单角900校正弯曲,其弹复角数值,参阅冲压手册P129-130表3-5和表3-6查出。

3.对于U形件的弯曲,弹复角还与凹模和凸模的间隙C成正比,弹复角数值可参阅冲压手册P130-131图3-12或表3-7。

(二)相对弯曲半径r/t较大的工件(r/t>10)

这时的弹复主要决定于材料的机械性能,因此,凸模园角半径和弹复角可按下式进行计算:

1.凸模园角半径为r凸=ro/(1+‹kro/t›)(4-22)

2.弹复角的数值为△α=(1800-α0)(-1)(4-23)

式中r凸凸模园角半径mm

ro工件园角半径mm

αo工件弯曲角度度

бs工件材料屈服强度MPa

t工件材料厚度mm

E工件材料弹性模数MPa

K=3бs/E简化系数查阅冲压手册P132表3-8

三.影响弹复值的因素

(一)材料的机械性能:

1.材料σs↗则△Q↗成正比.

2.材料弹性模数E↗则△Q↘成反比.

3.机性不稳定则弹复值也不稳定.

(二)相对弯曲半径r/t:

r/t↗即变形程度↘,则△Q↗<板材中性层两侧的纯弹性变形区以及塑性变形区,总变形中弹性变形的比重坛大>

(三)弯曲角Q:

Q↘则△Q↗<变形区↗,回弹积累值↗>.

(四)弯曲方式:

在无底凹模作自由弯曲,回弹大.

校正弯曲,弯曲力大,回弹小.

(五)工件形状:

U形件弹复小于V形件.

形状复杂的弯曲件若一次弯成,弹复小.<由于各部分互相牵制,弹复困难>

(六)模具凸、凹模间隙:

单边间隙大于板材厚度时,材料处于松动状态,弹复就大.

单边间隙小于板材厚板时,材料被挤紧,弹复就小.

四.克服弹复的方法

(一)从工件设计上来考虑:

1.弯曲区压制加强筋.参查冲压手册P160图3-50

2.在满足使用的条件下,选用小的bs、大的E、机械性能稳定的材料.

(二)从工艺上来考虑

1.校正弯曲代替自由弯曲.

2.经过冷作硬化的材料,退火后再弯曲.

(三)从模具结构上耒考虑:

1.对一般材料,可以在凸模和凹模上做出等于弹复角的斜度,使工件弹复估恰好等于所要求的角度.<参阅冲压手册P160图3-51a、c、e>

2.对于厚度在0.8mm以上的塑性材料,可在凸模上做出‘突起’部分,压弯时‘突起’部分对工件园角处进行校正,以此耒克服弹复.<参阅冲压手册P160图3-51d、f>。

3.对于弹复较大的材料,可将凸模和顶板做成园弧曲面,当压弯的工件从模具中取出后,曲面部分伸直补偿了弹复.<参阅冲压手册P160图3-51b>。

§4-6弯曲模工作部分尺寸计算

一.弯曲凸、凹模间隙的计算:

1.弯曲凸、凹模间隙Z是指单边间隙.

2.Z↗使弹复↗工件尺寸精度↘,Z↘使工件材料厚度变薄,降低模具使用寿命.

3.V形弯曲件Z是靠调整冲床的闭合高度来控制的,不需要在设计和制造模具时确定间隙Z.

4.U形弯曲件单边间隙可按下式计算:

Z=t+3+Kt(4-24)

式中

Z单边间隙mm

t材料厚度mm

△材料厚度正偏差查阅冲压手册P506-519.

K系数查阅冲压手册P148表3-18K一般在0.05-0.2之间.

[注意]当工件的精度要求高时,可取Z=t。

二.凸、凹模宽度尺寸计算:

根据工件尺寸的标注方式不同,可按冲压手册P149表3-9所列公式进行计算。

三.凸、凹模的园角半径与弯曲凹模深度的确定:

(一)凸模园角半:

1.当r/t较小时:

凸模园角半径=弯曲工件的弯曲园角半径

即r凸=r但r>rmin

2.当r/t>10较大时:

要考虑〉△Q和△r的修正值.

(二)凹模园角半径与深度:

1.凹模园角半径一般不要小于3mm,以免弯曲时材料表面出现划痕.

2.凹模园角半径两边应当一致,否则弯曲时毛坯会发生偏移.

3.凹模深度要适当;若过小,毛坯自由边部分太多,弹复大,不平直;若过大,凹模材料增多,冲床行程增大.所以凹模园角半径和深度查阅冲压手册P150表3-20。

 

`

`

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 农林牧渔 > 林学

copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有

经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1