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1、彎曲工藝與彎曲模設計 概述 3.1 彎曲模設計程序 3.2 審圖與彎曲工藝性分析 3.3 彎曲成形工藝方案制定 3.4 彎曲件展開尺寸計算 3.5 彎曲時回彈補償量的確定 3.6 彎曲力的計算 3.7 彎曲凸、凹模成形尺寸計算 3.8 彎曲模結構設計 3.9 彎曲件成形模具總體結構設計 3.10 彎曲成形質量問題分析 返回目錄 概述 彎曲 ： 在沖壓力的作用下，把平板坯料彎折成一 定角度和形狀的一種塑性成型工藝。 分類：壓彎、折彎、扭彎、滾彎和拉彎。 彎曲模 ： 彎曲工藝使用的沖模。 壓彎的典型形狀： 典型壓彎工件： 彎曲過程及工作原理 3.1 彎曲模設計程序 審圖 彎曲工藝性分析 沖壓工藝方
2、案制定 毛坯尺寸計算 回彈補償量確定 沖壓力及壓力中心計算 凸、凹模結構設計 總體結構設計 沖壓設備選擇 沖壓模裝配圖繪制 非標零件圖繪制 課后思考 1、說明彎曲模設計的程序。 3.2 審圖與彎曲工藝性分析 學習目標： 理解最小相對彎曲半徑，掌握彎曲件的結構工 藝性要求，了解彎曲件在公差、材料上的要求。 教學要求： 能夠根據(jù)彎曲件的工藝條件，查表確定最小相 對彎曲半徑；根據(jù)彎曲件的結構工藝性要求改善彎 曲件的結構設計。 3.2.1 彎曲件結構工藝性要求 （ 1）工件的彎曲圓角半徑應不小于允許的最小彎 曲半徑； 最小彎曲半徑 ： 導致材料開裂前的臨界彎曲半徑。 相對彎曲半徑（ r/t）：表示彎曲
3、變形程度的工藝 參數(shù)。 影響材料最小彎曲半徑數(shù)值的因素： 1.材料的力學性能（塑性） 2.材料的熱處理狀態(tài) (退火 、 加工硬化 ) 3.制件彎曲角大小 (以 90為界 ) 4.彎曲線方向 (與材料紋向的關系 ) 5.板料表面和沖裁斷面質量（應力集中） 實例分析：彈簧接觸片 材料： 機芯自停桿（彎曲線方向） 電位器接線片 （ 2）彎曲件上的孔應遠離彎曲變形區(qū)或安排在 彎曲之后沖出；（安全距離查表） 分析： 修改毛坯形狀 （ 3） 彎曲直邊應有足夠的高度； （ 4）移動在寬窄交界處的彎曲線或開工藝槽、孔； （ 5）對于開口制件，可在彎曲變形后再沖切槽； （ 6）彎曲件的形狀和尺寸應盡可能對稱，左
4、右彎 曲半徑應一致。 3.2.2 彎曲件精度 一般彎曲件的尺寸公差等級應在 IT13級以下， 角度公差應大于 15 。 3.2.3 彎曲件材料 要求具有足夠的塑性、較低的屈服極限和較 高的彈性模數(shù)。 測驗題 填空 1、彎曲變形程度用 表示。 2、最小相對彎曲半徑 r min/ t表示 。 判斷 1、在其它條件相同的情況下，彎曲線垂直于鋼板軋制方 向允許的彎曲半徑較小。（ ） 2、材料的機械性能對彎曲件影響較大，其中材料的塑性 越差，其允許的最小相對彎曲半徑越小。（ ） 3、相對彎曲半徑（ r / t）是表示零件結構工藝性好壞的 指標之一。（ ） 參考答案 課后思考 1、板料的彎曲變形有哪些特點
5、？ 2、什么是最小彎曲半徑？影響最小彎曲半 徑的因素有哪些？ 3 、簡述彎曲件的結構工藝性。 3.3 彎曲成形工藝方案制定 學習目標： 根據(jù)掌握 彎曲工序的安排與制定原則 ， 制 定 彎曲件成形工藝方案。 教學要求： 能對簡單形狀或非對稱或批量大等條件的 彎 曲件進行工序安排。 3.3.1 彎曲工藝方案制定 彎曲工藝：指成形制件各彎曲部位的先后順序以 及彎曲工序的分散與集中的程度。 1.彎曲工序安排原則： （ 1）先外部后內部彎曲成形； （ 2）前道工序必須為后道工序準備定位； （ 3）后次彎曲不破壞前次彎曲的形狀； （ 4）小型復雜件宜采用工序集中的工藝，大型 件宜采用工序分散的工藝； （
6、5）精度要求高的部位的彎曲宜采用單獨工序 彎曲，以便模具的調整與修正； 2.彎曲件的工序安排 （ 1） 簡單彎曲件可一次彎曲成形，如 V形件、 U 形件、 Z形件； 復雜彎曲件需二次或多次彎曲 成形，但尺寸小、材料薄、形狀較復雜的彈性 接觸件最好一次復合彎曲成形； （ 2） 非對稱彎曲件應盡可能采用成對彎曲； （ 3） 批量大，尺寸小的彎曲件宜用連續(xù)模成型。 實例分析：彈簧接觸片 材料： 機芯自停桿 3.3.2 彎曲件成形工藝方案的制定 彎曲工藝制定原則： （ 1）整體曲線彎曲件宜采用沖裁與彎曲分離的 工藝方案。 （ 2）小型彎曲件宜采用沖裁與彎曲結合的級進 工序模，大型彎曲件宜采用沖裁與彎曲
7、分 離的工藝方案。 （ 3）采用級進工藝方案時，先用切廢方式?jīng)_裁 出需彎曲部分，后由外至內進行彎曲。 （ 4）級進工藝方案按切廢、沖孔、彎曲、切除 載體（落料）順序安排。 播放動畫 實例分析：彈簧接觸片 材料： 機芯自停桿 測驗題 計算 1、安排如圖所示彎曲件的沖壓工序。 參考答案 課后思考 1、彎曲件工序安排的一般原則是什么？ 3.4 彎曲件展開尺寸計算 學習目標： 了解中性層的概念及計算公式，掌握彎曲 毛 坯展開尺寸的計算。 教學要求： 能夠利用公式計算彎曲半徑 r/t 0.5的彎曲 件的展開尺寸；能夠查表確定無圓角彎曲或彎曲 半徑 r0.5t的彎曲件的展開尺寸。 3.4.1 中性層位置的
8、確定 中性層：指金屬在塑性變形過程中既沒有伸長， 亦沒有縮短，其變形量為零的層面。 中性層位置計算公式： 式中 彎曲中性層的曲率半徑； r 彎曲件內層的彎曲半徑； t 材料厚度； k 中性層位置系數(shù)。 ktr 實例分析 材料： 3.4.2 彎曲件展開尺寸計算 1.彎曲半徑 r/t 0.5的彎曲件 計算步驟： （ 1）將標注尺寸轉換成計算尺寸，即將直線部 分與圓弧部分分開標注。 實例分析 材料： （ 2）計算圓弧部分中性層曲率半徑及弧長。 式中 圓弧對應的中心角以弧度表示。 S 彎曲角 與 圓弧對應的中心角 實例分析 6.4325.7 25.5a r c c os1 7.3125.775.11
9、10a r c s i n2 23 9.4275.11 8a r c s in4 mmS R 528.9180 7.316.4325.7 7 mmS R 299.15180 9.427.3175.11 5.11 0.5RS 0 . 5 0 . 7 0 5 3 . 1 4 = 2 . 2 1 5 m mRS = r + kt= 0.5 + 0.4 1 0.5 = 0.7 05 / =1Rt （ 3）計算總展開長度，即各相關的弧長及直線 相加。 弧直 SLL 實例分析 0 . 5 7 1 1 . 51 R 2 R R = + 2 + 2 + 2 + 2 = 9 + 2 . 2 1 5 2 + 9
10、2 + 9 . 5 2 8 2 + 1 5 . 2 9 9 2 8 1 m m L L S L S S 1 = 9 m mL 2 1 5 1 7 . 2 5 s i n 4 3 . 6 9L m m 2.無圓角彎曲或彎曲半徑 r0.5t的彎曲件 毛坯尺寸可用下表所列經(jīng)驗公式。 形狀復雜或精度要求高的彎曲件，需反復試 驗彎曲，才能確定彎曲件毛坯尺寸。 測驗題 填空 1、彎曲件展開長度的計算依據(jù)是 。 判斷 1、 彎曲件的中性層一定位于工件 1 / 2料厚位置。（ ） 計算 1、計算如圖所示彎曲件的坯料長度。 參考答案 課后思考 1、如何計算彎曲件的展開尺寸？ 3.5 彎曲時回彈補償量的確定 學習
11、目標： 了解回彈的概念，能夠計算簡單形狀的彎 曲 件的回彈量。 教學要求： 能夠查表確定相對彎曲半徑 r/t58時的回彈 角和回彈半徑。 回彈：彎曲件在去掉外力后，因彈性回復而使彎 曲半徑和彎曲角變化。 表現(xiàn)：回彈主要使得彎曲半徑和彎曲角度變大， 其差值稱為回彈量。 播放動畫 1）相對彎曲半徑 r/t58時，彎曲變形后的回彈 角和彎曲半徑變化都較大，凸模圓角半徑和 中心角可按下式計算： 式中 rp 凸模的圓角半徑； r 制件的圓角內層半徑； s 彎曲材料的屈服極限； E 彎曲材料的彈性模數(shù)； t 毛坯厚度； p 凸模的圓角半徑所對弧長的中心角； 工件的圓角半徑所對弧長的中心角。 Etr r s
12、 p 31 1 p p r r 實例分析 mm Etr r s R 46.6 5.0101 2003 7 1 1 31 1 5 7 59.81 46.6 7.316.437 7 7 R R r r mmr R 11.10 5.0101 2003 5.11 1 1 5 5.11 86.84 11.10 9.427.315.11 5.11R 展開圖 測驗題 判斷 1、在彎曲工序中，沖壓用材料過厚可能造成制件回彈加 大。（ ） 2、在其他條件相同的情況下僅凸模圓角不同，彎曲后凸 模圓角半徑的回彈較小。（ ） 參考答案 課后思考 1、影響彎曲回彈的因素是什么？減小彎曲 回彈的措施有哪些？ 2、確定彎曲
13、回彈值大小的方法有哪幾種？ 3.6 彎曲力的計算 學習目標： 能夠區(qū)別自由彎曲與校正彎曲，理解頂件 和 壓料力對彎曲的作用。 教學要求： 能根據(jù)彎曲模的結構計算所需的彎曲力， 確 定相應的沖床噸位。 自由彎曲與校正彎曲 自由彎曲 1） V形彎曲 2） U形彎曲 校正彎曲 1） V形彎曲 2） U形彎曲 1. 自由彎曲力 V形件 U形件 F自 沖壓行程結束時的自由彎曲力 k 安全系數(shù)，取 1.0 1.3 b 彎曲材料的寬度 t 彎曲材料的厚度 r 彎曲件的內彎曲半徑 b 材料的強度極限 2.校正彎曲力 F校 =qA F校 校正彎曲時的彎曲力 A 校正部分垂直投影面積 q 單位面積上的校正力 3.
14、 頂件力或壓料力 FQ FQ=（ 0.3 0.8） F自 4. 壓力機噸位的確定 有壓料的自由彎曲 F公稱壓力 =（ F自 + FQ） /（ 0.75 0.8） 校正彎曲 F公稱壓力 =（ 1.5 2） F校 測驗題 填空 1、 彎曲校正力的計算公式是 ，其中 表示 單位校正力。 參考答案 課后思考 1、自由彎曲與校正彎曲存在什么關系？ 3.7 彎曲凸、凹模成形尺寸計算 學習目標： 能夠確定彎曲模凸、凹模的結構參數(shù)，理解 凸、凹模的各部分尺寸大小對彎曲模工作或彎曲 件質量的影響。 教學要求： 根據(jù)彎曲相對半徑，設計凸模的圓角半徑和 圓弧中心角；根據(jù)彎曲件的尺寸及厚度確定凸、 凹模的各部分尺寸。
15、 3.7.1 凸模 凸模設計主要是圓角半徑和圓弧中心角。 圓角半徑應始終大于材料最小相對彎曲半徑。 凸模圓角半徑的確定方法： （ 1）當工件 r/t rmin/t時： （ 2）當工件 r/t rmin/t時： rp=r （ 3） 當工件 r/t rmin/t時： rp r 取 rp略大于 rmin， 并加整形工序。 Etr r s p 31 1 實例分析 凸模圓弧中心角 （ 1）當工件 r/t rmin/t時： （ 2）當工件 r/t rmin/t時： p p r r p 實例分析 3.7.2 凹模 凹模圓角半徑各方向應一致，通常根據(jù)材料 的厚度 t選取。 當 t2mm 時 Rd=（ 36）
16、t t=24mm時 Rd=（ 23） t t 4mm時 Rd=2t 凹模圓角半徑不得小于 3mm 3.7.3 凸、凹模間隙 V形件彎曲：間隙由調整沖床的閉合高度獲得。 U形件彎曲： 式中 Z 彎曲模凸、凹模間隙； t 材料厚度； 材料厚度偏差； c 間隙系數(shù)。 Z = t + + c t 實例分析 3.7.4 凸、凹模工作部分尺寸 U形件凸、凹模橫向尺寸 （ 1）工件標注外形尺寸時，以凹模為基準，間 隙取在凸模上。（工件取單向公差 ） （ 2）工件標注內形尺寸時，以凸模為基準，間 隙取在凹模上。（工件取單向公差 ） lmax， lmin 工件的最大，最小極限尺寸； Z 凸、凹模單邊間隙； 工件
17、公差； d， p 凹、凸模制造公差，一般按 IT9級選用， 也可按 d=p=/4選取。 測驗題 計算 1、計算如圖所示彎曲制件的模具工作部分尺寸。 參考答案 課后思考 1、如何確定彎曲模凸、凹模的尺寸？ 3.8 彎曲模結構設計 學習目標： 掌握 V形、 L形、 U形、 Z形件、四角形件， 圓形件等典型彎曲件的彎曲模結構及工作原理。 教學要求： 拆裝上述幾種模具，并觀察其工作過程。 3.8.1 V形件的彎曲 （ 1） V形件彎曲 簡單彎曲模 結構簡單、制造加工容易，但生產效率、 加 工精度低，只適用于小批量彎曲件生產。 a）有壓料裝置 b）無壓料裝置 V形件彎曲 折板式彎曲模 播放動畫 適用于精
18、度要求較高，不對稱、窄而長的 V形彎曲件。 1-凸模 2-支柱 3-折板活動凹模 4-靠板 5-鉸鏈 6-定位板 7-頂桿 a）豎邊無校正 b）豎邊可校正 L形件彎曲 （ 2） L形件彎曲 適用于兩直邊長度相差不大的情況 1-凸模 2-擋塊 3-凹模 4-定位銷釘 5-反頂板 垂直于一條直邊的方向彎曲，多用于級進 模之中，適用于兩直邊長度相差較大的情況。 3.8.2 U形件彎曲 順出件 形件 彎曲模 適于高度較小、尺寸精度要求低、底部不要求平 整的小型形件。 順出件 U形件彎曲模 逆出件 U形件彎曲模 可以對側壁和底部進行校正 逆出件 U形件彎曲模 活動凸模式結構 活動凹模式結構 活動式結構形
19、件彎曲模 凸模或凹模為活動結構，在沖壓過程中對 側壁和底部可以進行校正。 轉軸式凹模彎曲模 適用于彎曲角小于 90o的 U形件 播放動畫 轉軸式 凹模 彎曲模 斜楔式凹模彎曲模 斜楔式凹模彎曲模 3.8.3 形件彎曲 一次彎曲成形 a適用于尺寸精度不高， H(810)t、 t 1mm的彎曲件 b適用于彎曲半徑較小，尺寸精度較高的彎曲件 一次彎曲成形復合模 播放動畫 播放動畫 擺塊式復合彎曲模 復合彎曲模 二次彎曲成形 適用于 （ 1215)t， 彎曲半徑較小，尺寸精度 要求較高的彎曲件。 3.8.4 Z形件彎曲 簡單形件彎曲模 1-定位板 2-凸模 3-凹模 4-頂板 播放動畫 形件復合彎曲模
20、 3.8.5 圓筒形件彎曲 一般分兩次成形 第一次成形 第二次成形 大圓形件彎曲模 適用于圓筒直徑 d20mm的大圓 一次成形 播放動畫 轉動凹模彎曲模 復合彎曲模 播放動畫 小圓形件彎曲模 適合 d mm的小圓形件 3.8.6 鉸鏈件彎曲 一般分兩次成形 播放動畫 測驗題 設計 1、彎曲制件如圖所示， 畫出模具結構草圖。 參考答案 課后思考 1、彎曲模結構設計時應注意些什么？ 3.9 彎曲件成形模具總體結構設計 學習目標： 通過連續(xù)彎曲模的總體結構設計，掌握彎 曲 件排樣在材料紋理、特殊結構及切廢等方面的處 理。 教學要求： 根據(jù)實例分析，掌握彎曲模的設計方案， 總 體結構設計。 3.9.1
21、 排樣與材料紋向 實例分析：彈簧接觸片 機芯自停桿 3.9.2 切廢形式處理 實例分析 3.9.3 連續(xù)彎曲模 1-凸凹模 2-推桿 3-卸料板 4-沖孔凸模 5-擋塊 6-彎曲凸模 7-凹模座 8-沖孔凹模 實例分析一 折彎切斷連續(xù)模 注：按 “ Esc”鍵，退出動畫的全屏狀態(tài) 實例分析二 連續(xù)彎曲模 實例分析三 切斷彎曲連續(xù)模 播放動畫 播放動畫 播放動畫 實例分析四 綜合實例分析 材料為 08鋼板，年產量 5萬件，要求無嚴重 劃傷，無沖壓毛刺，不允許孔產生變形。 工藝分析 10+0.036 4- 5+0.03 08鋼 R1.5 基本工序：沖孔、落料、彎曲 工藝方案及模具結構形式 彎曲工序
22、 沖孔工序 10， 4- 5 工藝方案 1 工藝方案 2 工藝方案 3 工藝方案 4 工藝方案 5 工藝方案 6 比較上述幾種方案： 方案 1 優(yōu)點： 模具結構簡單，模具壽命長、制造周期短， 投產快；工件的回彈容易控制，尺寸和形狀精 確，表面質量高；除第一工序外，各工序皆能 用中 10孔和一個側面定位，定位基準一致且與 設計基準重合，操作也比較方便。 缺點 : 工序分散，需用模具、壓力機和操作人員 多，勞動量大。 方案 2 優(yōu)點：模具結構簡單，投產快，壽命長。 缺點：回彈難于控制，尺寸和形狀不精確而且 工序分散，勞動量大，占用設備多。 方案 3 優(yōu)點：工序比較集中，占用設備和人員小。 缺點：模
23、具壽命短，工件表面有刮傷，厚度有 變薄，回彈不能控制，尺寸和形狀不夠準確。 方案 4 工序比較集中，本質上與方案二相同，模具為 連續(xù)模，結構較為復雜。 方案 5 本質上與方案三相同，只是采用了結構較為復 雜的連續(xù)模。 方案 6 優(yōu)點：工序最集中，只用一副模具完成全部工 序，具有方案 1的各項優(yōu)點。 缺點是模具結構復雜，安裝、調試、維修困難， 制造周期長。 綜合上述，考慮到該零件精度要求較高，批量 不大，故生產中選擇了第 1種方案。 課后思考 1、排樣與材料紋向存在什么關系？ 3.10 彎曲成形質量問題分析 學習目標： 理解回彈、偏移、彎裂的現(xiàn)象及其分析其 產 生原因，找出相對應的解決措施。 教
24、學要求： 掌握從彎曲件設計、工藝措施、模具設計 三 方面減少回彈、偏移和彎裂對彎曲件的影響。 3.10.1 回彈 播放動畫 減少回彈的措施 1.改進彎曲件的設計 （ 1）在彎曲變形區(qū)壓制加強筋或成形折邊； （ 2） 選用 s/E小、機械性能穩(wěn)定和板料厚度波動 小的材料。 2.采取適當?shù)墓に嚧胧?（ 1）用校正彎曲代替自由彎曲； （ 2）采用拉彎工藝彎曲 r/t大的彎曲件。 3.模具結構設計 （ 1） 彎曲一般材料，在凸模和凹模上做等于回 彈角的斜度； （ 2）彈幅較大的材料，可將凸模和頂板做成圓 弧曲面； （ 3）合理選擇模具間隙和凹模直壁的深度； （ 4）彎曲厚度在 0.8mm以上的塑性材料
25、，可在 凸模上做突起處集中壓力，對圓角處校正； （ 5）使用彈性凹模彎曲成形； （ 6）采用強力頂件器； 3.10.2 偏移 播放動畫 解決措施： （ 1） 采用壓料裝置； （ 2）設計合理的定位板（外形定位）或定位銷 （內形定位）； 3.10.3 彎裂 彎裂：外層纖維受拉變形而斷裂 開裂原因： （ 1） 彎曲線方向 （ 2）板料表面和沖裁斷面的質量 剪切表面有缺陷，不光潔，有毛刺 采取措施： 1） 采用表面質量好無缺陷的材料； 2）工件彎曲半徑小于最小彎曲半徑； 3） 彎曲線與材料的纖維方向垂直； 4）毛坯中有毛刺的一面作為彎曲內側。 測驗題 填空 1、 彎曲件最容易出現(xiàn)影響工件質量的問題有
26、 、 和 等。 參考答案 課后思考 1、彎曲過程中坯料可能產生回彈的原因有 哪些？如何解決回彈？ 2、彎曲過程中坯料可能產生偏移的原因有 哪些？如何減少和克服偏移？ 3、彎曲過程中坯料可能產生彎裂的原因有 哪些？如何解決彎裂？ 本章小結 本章按照彎曲模的設計程序，以三個彎曲件 為案例，分析了彎曲模的設計過程，重點在彎曲 件的工藝分析、工藝計算以及彎曲模的結構設計 方面的基礎知識，同時也強調了設計中需要注意 的一些要點。 通過本章的學習，學生應能夠舉一反三，獨 立的完成中等復雜程度的彎曲模的設計。 測驗題 填空 1、彎曲變形程度用 相對彎曲半徑（ r / t ） 表示。 2、最小相對彎曲半徑 r
27、 min/ t表示 材料的彎曲變形極限 。 判斷 1、在其它條件相同的情況下，彎曲線垂直于鋼板軋制方 向允許的彎曲半徑較小。（ ） 2、材料的機械性能對彎曲件影響較大，其中材料的塑性 越差，其允許的最小相對彎曲半徑越小。（ ） 3、相對彎曲半徑（ r / t）是表示零件結構工藝性好壞的 指標之一。（ ） 返 回 測驗題 答：由零件圖可知加工該零件包括沖孔，落料，彎曲三 個工序。 工序安排如下： 1、沖孔，落料 2彎曲 R5一角 3彎曲 R0.8兩角 返 回 測驗題 填空 1、彎曲件展開長度的計算依據(jù)是 彎曲前后中性層長度不 變 。 判斷 1、 彎曲件的中性層一定位于工件 1 / 2料厚位置。（ ） 計算 1、計算彎曲件的坯料長度。 解： 返 回 測驗題 判斷 1、在彎曲工序中，沖壓用材料過厚可能造成制件回彈加 大。（ ） 2、在其他條件相同的情況下僅凸模圓角不同，彎曲后凸 模圓角半徑的回彈較小。（ ） 返 回 測驗題 填空 1、 彎曲校正力的計算公式是 F校 = Ap ，其中 p 表示 單 位校正力。 返 回 測驗題 返 回 測驗題 模具結構草圖 返 回 測驗題 填空 1、 彎曲件最容易出現(xiàn)影響工件質量的問題有 彎裂 、 偏移 和 回彈 等。 返 回
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