凸模地圆角半径相同,弯曲变形结束。 2 、 弯曲变形有何特点?
为了分析弯曲变形的特点,在弯曲毛坯的断面上画出间距相等的网格线,如图 5-2 所示,图( 是弯曲变形前的网格,从图( b )弯曲变形后的网格变化,可以看出弯曲变形有如下特点:
图 3.1.2 弯曲变形的特点
1 )弯曲变形主要集中在弯曲圆角部分
从图( b )中我们看到,弯曲变形后板料两端平直部分的网格没有发生变化,而圆角部分的格由原来的方形变成了扇形网格,这就说明弯曲变形集中在圆角部分。 2 )弯曲变形区存在一个变形中性层
从对两图中的网格观察,明显的看见弯曲圆角部分的网格发生了显著的变化:靠近凸模一边的属纤维层 (a—a) 因为受到压缩而缩短;靠近凹模一边的纤维层( b—b )因为受到拉伸而伸长。就是说,弯曲变形时变形区的纤维由内、外表面至板料中部,其缩短与伸长的程度逐渐变小。由于料的连续性,在两个伸长与缩短的变形区域之间,必定有一层金属纤维层的长度在弯曲前后保持不(如图中的 O—O ),这一金属层就称为应变中性层。 3 )形区材料厚度变薄的现象
板料弯曲时,如果弯曲变形程度较大,变形区外侧材料受拉而伸长,使得厚度方向的材料流动来进行补充,从而使厚度减薄,而内侧材料受压,使厚度方向的材料增厚。由于应变中性层的内移外层的减薄量大于内层区域的增厚量,因此使弯曲变形区的材料厚度变薄。变形程度愈大,变薄现愈明显。
4 )、变形区横断面的变形
对于相对宽度 b/t ( b 为板料的宽度, t 为板料的厚度)较窄的坯料( b/t ≤ 3 的窄板在弯曲变形过程中,板料宽度方向的形状及尺寸也会发生变化:在应变中性层以内的压缩区横截面宽度和高度都增加,而在应变中性层以外的拉伸区横截面的宽度和高度都减小,使整个横截面变成形。对宽度较大的板料( b/t > 3 的宽板),在弯曲时横向变形受到大量材料的阻碍,宽度方向
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尺寸及形状基本保持不变。 3 、 什么是最小相对弯曲半径?
板料在弯曲时,弯曲半径越小,板料外表面的变形程度越大。如果板料的弯曲半径过小,则板的外表面将超过材料的变形极限而出现裂纹。所以,板料的最小弯曲半径是在保证变形区材料外表不发生破坏的前提下,弯曲件的内表面所能弯成的最小圆角半径,用rmin 表示。最小弯曲半径与料厚度的比值 rmin /t 称为最小相对弯曲半径,它是衡量弯曲变形程度大小的重要指标。 4 、 影响最小相对弯曲半径的因素有哪些?
影响板料最小相对弯曲半径数值的因素很多,其中主要有: 1 )材料的机械性能与热处理状态
材料的机械性能与热处理状态对最小相对弯曲半径数值的影响较大,塑性好的材料,其允许有小的弯曲半径。所以在生产实际中,都将冷作硬化的材料,用热处理方法提高其塑性,以获得较小弯曲半径,增大弯曲变形的程度;或者对于塑性较低的金属材料采用加热弯曲的方法,以提高弯曲形程度。
2 )弯曲件的弯曲中心角α
弯曲中心角α是弯曲件的圆角变形区圆弧所对应的圆心角。理论上弯曲变形区局限于圆角区域直边部分不参与变形。但由于材料的相互牵制作用,接近圆角的直边也参与了变形,扩大了弯曲变区的范围,分散了集中在圆角部分的弯曲应变,使变形区外表面的受拉状态有所减缓,因此减小α利于降低最小弯曲半径的数值。 3 )弯曲线的方向
冲压用的金属板料一般都是冷扎钢板,板料也就呈纤维状组织。板料在横向、纵向及厚度方向都呈现出不同的机械性能。一般来讲,钢板在纵向(轧制方向)的抗拉强度比在横向(宽度方向)好,所以弯曲线垂直于轧制方向,则允许有最小的弯曲半径,而弯曲线线平行于轧制方向,则允许最小弯曲半径数值要大些。 4 )板料表面与侧面的质量影响
弯曲用的毛坯一般都是冲裁或剪裁获得,材料剪切断面上的毛刺、裂纹和冷作硬化以及表面的伤和裂纹等缺陷,都会造成弯曲时的应力集中,从而使得材料容易破裂。所以表面质量和断面质量的板料在弯曲时,其最小相对弯曲半径的数值较大。 5 )弯曲件的相对宽度
弯曲件的相对宽度愈大,材料沿宽度方向的流动阻力就愈大。因此,相对宽度较小的窄板,其对弯曲半径的数值可以取得小些。
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5 、影响板料弯曲回弹的主要因素是什么?
在弯曲的过程中,影响回弹的因素很多,其中主要有以下几个方面: 1 )材料的机械性能
材料的屈服极限ζ s 愈高、弹性模量E愈小,弯曲变形的回弹也愈大。 2 )相对弯曲半径 r/t
相对弯曲半径 r/t 愈小,则回弹值愈小。因为相对弯曲半径愈小,变形程度愈大。反之,相弯曲半径愈大,则回弹值愈大。这就是曲率半径很大的弯曲件不易弯曲成形的原因。 3 )弯曲中心角α
弯曲中心角α愈大,表示变形区的长度愈大,回弹的积累值愈大,因此弯曲中心角的回弹愈大但对曲率半径的回弹没有影响。 4 )模具间隙
弯曲模具的间隙愈大,回弹也愈大。所以,板料厚度的误差愈大,回弹值愈不稳定。 5 )弯曲件的形状
弯曲件的几何形状对回弹值有较大的影响。比如,U形件比V形件的回弹要小些,这是因为U件的底部在弯曲过程中有拉伸变形的成分,故回弹要小些。 6 )弯曲力
弯曲力的大小不同,回弹值也有所不同。校正弯曲时回弹较小,因为校正弯曲时校正力比自由曲时的弯曲力大很多,使变形区的应力与应变状态与自由弯曲时有所不同。 6 、弯曲工艺对弯曲毛坯有什么特殊要求?
工件在弯曲前,毛坯的准备工作对弯曲件的质量有着很重要的意义。弯曲时,制件出现的破裂质量问题,很大一部分原因是由于坯料的质量低劣造成的。所以,弯曲前,对毛坯的合理处理十分要。生产中,一般要注意以下几个方面:
1 、弯曲的毛坯表面在弯曲前应该保持光滑,断面毛刺较高的应该先去除毛刺。如果毛刺高度低,易去除,则弯曲时可以使其靠近凸模的一面,这样在弯曲后毛刺处于工件的内层。如果毛刺在外表(靠近凹模一侧),则由于外层受拉伸作用,在毛刺的周围易产生应力集中现象,促使工件外层破
2 、弯曲前的毛坯准备时应该注意弯曲时工件的弯曲线方向与板料轧制方向保持垂直,否则,容易工件的弯曲变形区外侧产生裂纹甚至破裂现象。如果工件上有两个方向的弯曲,这时弯曲线与轧制向最好能保持不小于30°的夹角。
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3 、弯曲钢材及硬铝时,应该先进行热处理退火,使其塑性增强后再弯曲成形。 7 、弯曲模的设计要点是什么?
在设计弯曲模时,一般应该注意以下几点:
1 、弯曲模的凹模圆角半径的大小应该一致,否则在弯曲时容易使坯料产生滑动,从而影响工件的寸精度。
2 、凹模的圆角半径不能太小,否则会引起弯曲件的局部变形和变薄,影响工件的表面质量。 3 、注意防止弯曲过程中坯料的偏移,为此可以采取以下措施: ( 1 )、弯曲前坯料应有一部分处于弹性压紧状态,然后再弯曲。 ( 2 )、尽量采用毛坯上的孔定位。 4 、注意防止弯曲过程中工件变形
( 1 )、多角弯曲时,模具设计要尽量使各个弯角的变形不在同时进行。
( 2 )、模具设计十,应能保证模具弯曲到下死点时,能对坯料有校正的作用,即实现校正弯曲( 3 )、模具结构设计应充分考虑到消除回弹的影响。
5 、对于形状复杂的弯曲件需要多方向进行弯曲时,应把弯曲动作分解,并选择合适的机构来实现分的弯曲动作。
6 、尽量使弯曲件弯曲后取件安全、方便。
7 、模具应该有足够的刚性,并以合理的模具结构保证工件变形,是提高模具耐用度的重要环节。8、常用弯曲模的凹模结构形式有哪些?
1 )回转式弯曲凹模 2 )斜楔式凹模 3 )摆动式凹模 4 )滑轮式凹模 5 )可换式凹模 折板式弯曲凹模 第四章 一 、 填空题
1 ? 拉深是 是利用拉深模将平板毛坯压制成开口空心件或将开口空心件进一步变形 的冲压工艺。
2 ? 拉深凸模和凹模与冲裁模不同之处在于,拉深凸、凹模都有一定的 圆角 而不是 锋利 的刃口,其间隙一般稍大于 板料的厚度。
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3 ? 拉深系数 m 是 拉深后的工件直径 和 拉深前的毛坯直径 的比值, m 越小,则变形程度越 大 。
4 ? 拉深过程中,变形区是坯料的 凸缘部分 。坯料变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下,产生 切向压缩和 径向伸长 的变形。
5 ? 对于直壁类轴对称的拉深件,其主要变形特点有:(1) 变形区为凸缘部分 ;(2)坯料变形区在切向 压应力 和径向 拉应力 的作用下,产生切向 压缩 与径向的 伸长 ,即一向受压、一向收拉的变形;(3)极限变形程度主要受 传力区 承载能力的限制。
6 ? 拉深时,凸缘变形区的 起皱 和筒壁传力区的 拉裂 是拉深工艺能否顺利进行的主要障碍。
7 ? 拉深中,产生起皱的现象是因为该区域内受 较大的压应力 的作用,导致材料 失稳 _ 而引起。
8 ? 拉深件的毛坯尺寸确定依据是 面积相等的原则 。
9 ? 拉深件的壁厚 不均匀 。下部壁厚略有 减薄 ,上部却有所 增厚 。 10 ? 在拉深过程中,坯料各区的应力与应变是 不均匀 的。即使在凸缘变形区也是这样,愈靠近外缘,变形程度愈大 ,板料增厚也愈大 。
11 ? 板料的相对厚度 t/D 越小,则抵抗失稳能力越 愈弱 ,越 容易 起皱。 12 ? 因材料性能和模具几何形状等因素的影响,会造成拉深件口部不齐,尤其是经过多次拉深的拉深件,起口部质量更差。因此在多数情况下采用加大 加大工序件高度或凸缘直径 的方法,拉深后再经过 切边 工序以保证零件质量。 13 ? 拉深工艺顺利进行的必要条件是 筒壁传力区最大拉应力小于危险断面的抗拉强度 。
14 ? 正方形盒形件的坯料形状是 圆形 ;矩形盒形件的坯料形状为 长圆形 或 椭圆形 。
15 ? 用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准确,因此对于形状复杂的拉深件,通常是先 做好拉深模 ,以理论分析方法初步确定的坯料进行试模,经反复试模,直到得到符合要求的冲件时,在 将符合要求的坯料形状和尺寸作为制造落料模的依据 。
16 ? 影响极限拉深系数的因素有:材料的 力学性能 、板料的 相对厚度 、拉深 条件 等。
17 ? 一般地说,材料组织均匀、 屈强比 小、 塑性 好、板平面方向性小、板厚方向系数大、 硬化指数 大的板料,极限拉深系数较小。
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