沖壓模具設計與制造-彎曲工藝與模具設計

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1、 將 板 料 、 型 材 、 管 材 或 棒 料 等 平 直 的 坯 料 ， 按 設 計 要 求 彎 成 一定 的 角 度 和 曲 率 ， 形 成 所 需 形 狀 零 件 的 沖 壓 工 序 。 2. 分 為 在 壓 力 機 上 利 用 彎 曲 模 進 行 的 壓 彎 以 及 在 專 用 彎 曲 設 備 上進 行 的 折 彎 、 輥 彎 (滾 彎 )、 拉 彎 等 。 在 彎 曲 的 開 始 階 段 ， 彎 曲 圓 角 半 徑 r 很 大 ， 彎 曲 力 矩 很 小 ，僅 引 起 材 料 的 彈 性 彎 曲 變 形 。 當 相 對 彎 曲 半 徑 時 ， 彎 曲 區(qū) 材 料 即 開 始 進 入

2、 彈 -塑 性彎 曲 階 段 ， 毛 坯 變 形 區(qū) 內 （ 彎 曲 半 徑 發(fā) 生 變 化 的 部 分 ） 料 厚 的 內外 表 面 首 先 開 始 出 現(xiàn) 塑 性 變 形 ， 隨 后 塑 性 變 形 向 毛 坯 內 部 擴 展 。 200tr 當 相 對 彎 曲 半 徑 時 ， 變 形 由 彈 -塑 性 彎 曲 逐 漸 過 渡 到塑 性 變 形 。 這 時 彎 曲 圓 角 變 形 區(qū) 內 彈 性 變 形 部 分 所 占 比 例 已 經 很小 ， 可 以 忽 略 不 計 ， 視 板 料 截 面 都 已 進 入 塑 性 變 形 狀 態(tài) 。200tr 從 板 料 彎 曲 外 側 縱 向 網 格

3、線 長 度 的 伸 長 過 渡 到 內 側 長 度 的 縮短 ， 長 度 是 逐 漸 改 變 的 。 由 于 材 料 的 連 續(xù) 性 ， 在 伸 長 和 縮 短 兩個 變 形 區(qū) 域 之 間 ， 其 中 必 定 有 一 層 金 屬 纖 維 材 料 的 長 度 在 彎 曲前 后 保 持 不 變 ， 這 一 金 屬 層 稱 為 應 變 中 性 層 。 (1) 窄 板 彎 曲 時 ， 其 橫 斷 面 形 狀 變 成 了 外 窄 內 寬 的 扇 形 。 變 形 區(qū)橫 斷 面 形 狀 尺 寸 發(fā) 生 改 變 稱 為 畸 變 。(2) 寬 板 彎 曲 時 ， 橫 斷 面 形 狀 變 化 較 小 ， 僅 在

4、 兩 端 會 出 現(xiàn) 少 量 變形 。 trmin 相 對 彎 曲 半 徑 越 小 ， 彎 曲 時 切 向 變 形 程 度 越 大 。 在 保 證 彎曲 變 形 區(qū) 材 料 外 表 面 不 發(fā) 生 破 壞 的 條 件 下 ， 彎 曲 件 內 表 面 所 能 形成 的 最 小 圓 角 半 徑 稱 為 最 小 彎 曲 半 徑 。 最 小 彎 曲 半 徑 與 彎 曲 材 料 厚 度 的 比 值 稱 作 最 小 相 對 彎 曲半 徑 ， 是 衡 量 彎 曲 變 形 程 度 的 主 要 標 志 。tr minr trmin 材 料 的 塑 性 愈 好 ， 最 小 相 對 彎 曲 半 徑 愈 小 。 材

5、料 剪 切 斷 面 上 的 毛 刺 、 裂 口 和 冷 作 硬 化 以 及 板 料 表 面 的 劃 傷 、裂 紋 等 缺 陷 的 存 在 ， 將 會 造 成 彎 曲 時 應 力 集 中 ， 最 小 相 對 彎 曲 半徑 的 數 值 較 大 。trmin 板 料 經 過 軋 制 后 產 生 了 纖 維 狀 組 織 ， 這 種 纖 維 狀 組 織 具 有 各向 異 性 的 力 學 性 能 。 沿 纖 維 方 向 的 力 學 性 能 較 好 ， 抗 拉 強 度 較高 ， 不 易 拉 裂 。 彎 曲 件 的 精 度 受 坯 料 定 位 、 偏 移 、 翹 曲 和 回 彈 等 因 素 的 影 響 ，彎

6、曲 的 工 序 數 目 越 多 ， 精 度 也 越 低 。 一 般 彎 曲 件 的 經 濟 公 差 等 級在 IT13級 以 下 ， 角 度 公 差 大 于 15。 為 提 高 彎 曲 精 度 ， 保 證 直 邊 平 直 ， h2t。 彎 曲 有 孔 的 工 序 件 時 ， 如 果 孔 位 于 彎 曲 變 形 區(qū) 內 ， 則 彎 曲 時 孔要 發(fā) 生 變 形 ， 為 此 必 須 使 孔 處 于 變 形 區(qū) 之 外 。 彎 曲 件 形 狀 應 盡 量 對 稱 ， 以 免 板 料 與 模 具 之 間 的 摩 擦 阻 力 不 均勻 而 產 生 工 件 側 移 。 在 彎 曲 變 形 區(qū) 附 近 有

7、缺 口 的 彎 曲 件 ， 彎 曲 時會 出 現(xiàn) 叉 口 。 這 時 應 在 缺 口 處 留 連 接 帶 ， 待 彎曲 成 形 后 再 將 連 接 帶 切 除 。 彎 曲 時 圓 角 變 形 區(qū) 側 面 產 生 畸 變 ， 可 以 預 先 在 折 彎 線 的 兩 端 切出 工 藝 缺 口 或 槽 。 a. 使 尺 寸 突 變 處 遠 離 彎 曲 變 形 區(qū) b. 預 先 沖 裁 工 藝 孔 、 工 藝 槽 ， 防 止 彎曲 部 分 受 力 不 均 而 產 生 變 形 和 裂 紋 ， 尺 寸 標 注 對 彎 曲 件 的 工 藝 性 有 很 大 的 影 響 。 孔 的 位 置 精 度 不 受坯 料

8、 展 開 長 度 和 回 彈 的 影 響 ， 將 大 大 簡 化 工 藝 設 計 。 (1) 對 于 形 狀 簡 單 的 彎 曲 件 ， 可 以 采 用 一 次 彎 曲 成 形 。 對 于 形 狀 復雜 的 彎 曲 件 ， 一 般 需 要 采 用 二 次 或 多 次 彎 曲 成 形 。 (2) 需 多 次 彎 曲 時 ， 彎 曲 次 序 一 般 是 先 彎 兩 端 ， 后 彎 中 間 部 分 ，前 次 彎 曲 應 考 慮 后 次 彎 曲 有 可 靠 的 定 位 ， 后 次 彎 曲 不 能 影 響 前 次已 成 形 的 形 狀 。 (3) 當 彎 曲 件 幾 何 形 狀 不 對 稱 時 ， 為

9、避 免 壓 彎 時 坯 料 偏 移 ，應 盡 量 采 用 成 對 彎 曲 ， 然 后 再 切 成 兩 件 的 工 藝 。 彎 曲 外 層 的 拉 伸 應 變 量 超 過 了 材 料 應 變 極 限 ， 彎 曲 半 徑 滿 足 最 小 相 對 彎 曲 半 徑 要 求 。 當 彎 曲 相 對 寬 度 很 大 的 V形 件 時 ， 會 產 生 明 顯 的 翹 曲 現(xiàn) 象 。 由 于 寬 板 彎 曲 時 ， 沿 寬 度 方 向 上 的 變 形 區(qū) 外 側 為 拉 應 力 ， 內 側為 壓 應 力 ， 在 彎 曲 件 寬 度 方 向 會 形 成 力 矩 MB 。 彎 曲 結 束 后 ， 外 加 力 去

10、除 ， 在 寬 度 方 向 將 引 起 與 力 矩 MB 方 向相 反 的 彎 曲 形 變 ， 即 弓 形 翹 曲 。 (1) 采 用 帶 側 板 結 構 的 彎 曲 模 ， 以 阻 礙 材 料 沿 彎 曲 線 方 向 的 流 動 。(2) 改 變 彎 曲 凸 、 凹 模 形 狀 ， 將 翹 曲 量 設 計 在 與 翹 曲 方 向 相 反 的方 向 上 。 彎 曲 變 形 區(qū) 外 側 因 彈 性 恢 復 而 縮 短 ， 內 側 因 彈 性 恢 復 而 伸 長 ，產 生 了 彎 曲 件 的 彎 曲 角 度 和 彎 曲 半 徑 與 模 具 相 應 尺 寸 不 一 致 的 現(xiàn)象 。 這 種 現(xiàn) 象

11、稱 為 彎 曲 回 彈 。 彎 曲 回 彈 是 彎 曲 成 形 不 可 避 免 的 現(xiàn) 象 。 a. 盡 量 避 免 選 用 過 大 的 相 對 彎 曲 半 徑 。 b. 在 彎 曲 區(qū) 壓 制 加 強 筋 ， 提 高 零 件 的 剛 度 ， 抑 制 回 彈 。 按 回 彈 值 修 正 凸 模 的 角 度 和 半 徑 ， 使 工 件 回 彈 得 到 補 償 拉 彎 法 ： 使 彎 曲 變 形 的 內 、 外 區(qū) 都 產 生 拉 應 力 而 減 少 回 彈 ， 可得 到 精 確 的 彎 邊 高 度 。 pr a. 當 工 件 的 相 對 彎 曲 半 徑 較 小 時 ， 凸 模 圓 角 半 徑 取

12、 等 于 工 件 的彎 曲 半 徑 ， 但 不 能 小 于 最 小 彎 曲 半 徑 值 。10tr b. 當 時 ， 精 度 要 求 較 高 時 ， 必 須 考 慮 回 彈 的 影 響 ， 根 據回 彈 值 的 大 小 對 凸 模 圓 角 半 徑 進 行 修 正 。 minrrp rrp c. 當 工 件 的 相 對 彎 曲 小 于 最 小 相 對 彎 曲 半 徑 ， 應 取 凸 模 圓 角 半徑 ， 增 加 一 道 整 形 工 序 ， 整 形 模 的 凸 模 圓 角 半 徑 。 a. U形 凹 模 mm， ； mm， ； mm， 。dr2t trd )63(42t trd )32(4t tr

13、d 2 b. V形 凹 模 )(8.06.0( trr pd 或 者 開 退 刀 槽 。 若 過 小 則 彎 曲 件 兩 端 自 由 部 分 太 長 ， 回 彈 大 ， 不 平 直 ； 深 度過 大 則 凹 模 增 高 ， 多 耗 模 具 材 料 并 需 要 較 大 的 壓 力 機 工 作 行 程 。0L 間 隙 C由 壓 力 機 閉 合 高 度 控 制 間 隙 過 大 則 回 彈 大 ， 間 隙 過 小 會 加 大 彎 曲 力 ， 擦 傷 工 件 并 降 低模 具 壽 命 。 tC )15.105.1( a. 凸 、 凹 模 配 做 加 工 ； b. 工 件 標 注 外 形 尺 寸 時 ，

14、以 凹 模 為 基 準 件 ， 間 隙 取 在 凸 模 上 ； c. 工 件 標 注 內 形 尺 寸 時 ， 以 凸 模 為 基 準 件 ， 間 隙 取 在 凹 模 上 ； d. 考 慮 模 具 的 磨 損 補 償 ； e. “入 體 原 則 ” 標 注 。 、 按 照 IT6IT9級 精 度 確 定 。 pd 標 注 尺 寸 (“入 體 ” 原 則 )在 外 側 時 ， 應 以 凹 模 為 基 準 ： dBBd 075.0 0)2( pCBB dp 凸 模 尺 寸 按 照 凹 模 配 做 ， 保 證 單 邊 間 隙 C： 標 注 尺 寸 (“入 體 ” 原 則 )在 內 側 時 ， 應 以 凸 模 為 基 準 ： 075.0 pBBp dCBB pd 0)2( 凹 模 尺 寸 按 照 凸 模 配 做 ， 保 證 單 邊 間 隙 C：