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首页 弯曲工艺和弯曲模具设计

弯曲工艺和弯曲模具设计.ppt

弯曲工艺和弯曲模具设计

xrp27580
2019-04-02 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《弯曲工艺和弯曲模具设计ppt》,可适用于综合领域

弯曲工艺和弯曲模具设计概述弯曲变形过程分析弯曲卸载后弯曲件的回弹弯曲成形工艺设计弯曲模具的典型结构设计弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲是使材料产生塑性变形形成一定曲率和角度零件的冲压工序。弯曲毛坯的种类:板料、棒料、型材、管材弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲成型工艺方法:压弯、折弯、拉弯、滚弯、辊弯(a)模具压弯(b)折弯(c)拉弯(d)滚弯(e)辊压弯曲零件的成形方法弯曲工艺和弯曲模具设计板料弯曲变形过程及变形特点弯曲变形过程弯曲变形过程:如图所示V形件的弯曲随着凸模进入凹模深度的增大凹模与板料的接触处位置发生变化支点B沿凹模斜面不断下移弯曲力臂l逐渐减小接近行程终了时弯曲半径r继续减小而直边部分反而向凹模方向变形直至板料与凸、凹模完全贴合。板料弯曲变形特点通过网格试验观察弯曲变形特点(如图)。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图弯曲前后坐标网络的变化弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲圆角部分是弯曲变形的主要变形区变形区的材料外侧伸长内侧缩短中性层长度不变。弯曲变形区的应变中性层应变中型层是指在变形前后金属纤维的长度没有发生改变的那一层金属纤维。变形区材料厚度变薄的现象变形程度愈大变薄现象愈严重。变形区横断面的变形变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变。主要影响因素为板料的相对宽度。(宽板):横断面几乎不变(窄板):断面变成了内宽外窄的扇形。弯曲工艺和弯曲模具设计、弹性弯曲条件若材料的屈服应力为sigmas则弹性弯曲的条件为:、塑性弯曲的应力与应变条件弯曲时变形区的应力和应变(a)弹性弯曲(b)弹塑性弯曲(c)塑性弯曲图弯曲毛坯变形区的切向应力分布弯曲工艺和弯曲模具设计板料在塑性弯曲时,变形区内的应力应变状态取决于弯曲毛坯的想对宽度以及弯曲变形程度。窄板弯曲的应力状态是平面的应变状态是立体的。宽板弯曲的应力状态是立体的应变状态是平面的。弯曲时变形区的应力和应变弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲卸载后弯曲件的回弹回弹现象当弯曲结束外力去除后塑性变形留存下来而弹性变形则完全消失。弯曲变形区外侧因弹性恢复而缩短内侧因弹性恢复而伸长产生了弯曲件的弯曲角度和弯曲半径与模具相应尺寸不一致的现象。这种现象称为弯曲件的弹性回跳(简称回弹)。弯曲工艺和弯曲模具设计回弹性的表现形式:()弯曲半径增大卸载前板料的内半径(与凸模的半径吻合)在卸载后增加至r。弯曲半径的增加量为:()弯曲中心角的变化卸载前弯曲中心角为(与凸模顶角相吻合)卸载后变化为。弯曲件角度的变化量为:图弯曲件的弹性回跳弯曲工艺和弯曲模具设计影响回弹的因素材料的力学性能材料的屈服点越高弹性模量E越小弯曲弹性回跳越大。相对弯曲半径相对弯曲变径越大则回弹也越大。弯曲中心角弯曲中心角越大表明变形区的长度越长故回弹的积累值越大其回弹角越大。但对弯曲半径的回弹影响不大。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲方式及弯曲模具结构采用校正弯曲时工件的回弹小。弯曲件形状工件的形状越复杂一次弯曲所成形的角度数量越多使回弹困难因而回弹角减小。模具间隙在压弯U形件时间隙大材料处于松动状态回弹就大间隙小材料被挤压回弹就小。非变形区的影响弯曲工艺和弯曲模具设计回弹值的确定目的:作为修正模具工作部分参数的依据。小半径弯曲的回弹()大圆角半径弯曲的回弹()弯曲工艺和弯曲模具设计减少回弹的措施材料选择应尽可能选用弹性模数大的屈服极限小机械性比较稳定的材料。改进弯曲件的结构设计设计弯曲件时改进一些结构加强弯曲件的刚度以减小回弹。比如:在变形区压加强肋或压成形边翼增加弯曲件的刚性使弯曲件回弹困难(如图)。弯曲工艺和弯曲模具设计改进零件的结构设计弯曲工艺和弯曲模具设计从工艺上采取措施()采用热处理工艺对一些硬材料和已经冷作硬化的材料弯曲前先进行退火处理降低其硬度以减少弯曲时的回弹待弯曲后再淬硬。在条件允许的情况下甚至可使用加热弯曲。()增加校正工序运用校正弯曲工序对弯曲件施加较大的校正压力可以改变其变形区的应力应变状态以减少回弹量。()采用拉弯工艺对于相对弯曲半径很大的弯曲件由于变形区大部分处于弹性变形状态弯曲回弹量很大。这时可以采用拉弯工艺(如图)。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计利用弯曲件不同部位回弹方向相反的特点按预先估算或试验所得的回弹量修正凸模和凹模工作部分的尺寸和几何形状以相反方向的回弹来补偿工件的回弹量(如图)。()校正法可以改变凸模结构使校正力集中在弯曲变形区加大变形区应力应变状态的改变程度(迫使材料内外侧同为切向压应力、切向拉应变)如图。()纵向加压法在弯曲过程完成后利用模具的突肩在弯曲件的端部纵向加压(如图),使弯曲变形区横断面上都受到压应力卸载时工件内外侧的回弹趋势相反使回弹大为降低。利用这种方法可获得较精确的弯边尺寸但对毛坯精度要求较高。从模具结构采取措施()补偿法弯曲工艺和弯曲模具设计图用补偿法修正模具结构弯曲工艺和弯曲模具设计图用校正法修正模具结构弯曲工艺和弯曲模具设计图纵向加压弯曲弯曲工艺和弯曲模具设计()采用聚氨酯弯曲模利用聚氨酯凹模代替刚性金属凹模进行弯曲(图)。弯曲时金属板料随着凸模逐渐进入聚氨酯凹模激增的弯曲力将会改变圆角变形区材料的应力应变状态达到类似校正弯曲的效果从而减少回弹。弯曲工艺和弯曲模具设计图聚氨酯弯曲模弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲成形的工艺设计弯曲件的工艺性是指弯曲件的形状、尺寸、材料的选用及技术要求等是否满足弯曲加工的工艺要求。具有良好冲压工艺性的弯曲件不仅能提高工件质量减少废品率而且能简化工艺和模具结构降低材料消耗。弯曲工艺和弯曲模具设计最小相对弯曲半径(   )最小相对弯曲半径的概念  最小相对弯曲半径是指:在保证毛坯弯曲时外表面不发生开裂的条件下弯曲件内表面能够弯成的最小圆角半径与坯料厚度的比值用来表示。该值越小板料弯曲的性能也越好。    影响最小弯曲半径的因素  ()材料的力学性能()工件的弯曲中心角()板料的表面质量与剪切断面质量()板料宽度的影响()板材的方向性(如图)弯曲工艺和弯曲模具设计图板料纤维方向对弯曲半径的影响弯曲工艺和弯曲模具设计最小相对弯曲半径经验数值的确定表弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲件的弯曲半径弯曲件的弯曲半径必须小于最小弯曲半径否则要采用工艺措施如:热弯、多次弯曲等(如图)。弯曲件形状与尺寸的对称性弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称、高度也不应相差太大。当冲压不对称的弯曲件时因受力不均匀毛坯容易偏移(如图)尺寸不易保证。为防止毛坯的偏移在设计模具结构时应考虑增设压料板或增加工艺孔定位。弯曲件形状应力求简单边缘有缺口的弯曲件若在毛坯上先将缺口冲出弯曲时会出现叉口现象严重时难以成形。这时必须在缺口处留有连结带弯曲后再将连接带切除(如图)。弯曲件的结构工艺性弯曲工艺和弯曲模具设计图压槽后再进行弯曲弯曲工艺和弯曲模具设计图弯曲件形状对弯曲过程的影响弯曲工艺和弯曲模具设计图弯曲件边缘缺口对弯曲过程的影响弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲件直边高度对弯曲的影响(如图)在进行弯曲时若弯曲的直边高度过短弯曲过程中不能产生足够的弯距,将无法保证弯曲件的直边的平直。弯曲件孔边距离带孔的板料在弯曲时如果孔位位于弯曲变形区内则孔的形状会发生畸变。因此孔边到弯曲半径r中心的距离(如图)要满足以下关系:当t<mm时Lgettgemm时Lget。如不能满足上述条件在结构许可的情况下可在弯曲变形区上预先冲出工艺孔或工艺槽来改变变形区范围有意使工艺孔的变形来保证所要求的孔不产生变形(如图)。弯曲工艺和弯曲模具设计图弯曲件直边的高度对弯曲的影响弯曲工艺和弯曲模具设计图弯曲件的孔边距弯曲工艺和弯曲模具设计防止孔变形的措施弯曲工艺和弯曲模具设计防止弯曲边交接处应力集中的措施当弯曲图所示弯曲件时为防止弯曲边交接处由于应力集中可能产生的畸变和开裂可预先在折弯线的两端冲裁卸荷孔或卸荷槽也可以将弯曲线移动一段距离以离开尺寸突变处。弯曲件尺寸的标注应考虑工艺性弯曲件尺寸标注不同会影响冲压工序的安排。如图a)所示的弯曲件尺寸标注孔的位置精度不受毛坯展开尺寸和回弹的影响可简化冲压工艺。采用先落料冲孔然后再弯曲成形。b)、c)图所示的标注法冲孔只能安排在弯曲工序之后进行才能保证孔位置精度的要求。在不存在弯曲件有一定的装配关系时应考虑图a)的标注方法。弯曲工艺和弯曲模具设计图防止弯曲边交接处应力集中的措施弯曲工艺和弯曲模具设计图尺寸的标注对弯曲工艺的影响弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺力的计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的重要依据。生产中常用经验公式概略计算弯曲力作为设计弯曲工艺过程和选择冲压设备的依据。自由弯曲时的弯曲力V形弯曲件弯曲力:U形弯曲件弯曲力:弯曲工艺和弯曲模具设计校正弯曲时的弯曲力校正弯曲是在自由弯曲阶段后进一步使对贴合凸模、凹模表面的弯曲件进行挤压其校正力比自由压弯力大得多。由于这两个力先后作用校正弯曲时只需计算校正弯曲力。V形弯曲件和U形弯曲件均按下式计算:式中:为校正弯曲时的弯曲力(N)为校正部分垂直投影面积()为单位面积上的校正力()。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲件毛坯展开尺寸的计算在进行弯曲工艺和弯曲模具设计时要计算出弯曲件毛坯的展开尺寸。计算的依据是:变形区弯曲变形前后体积不变应变中性层在弯曲变形前后长度不变。即:弯曲变形区的应变中性层长度就是弯曲件的展开尺寸。弯曲工艺和弯曲模具设计()而当弯曲变形程度较大时(时)应变中性层会向内表面偏移。这时中性层位置的曲率半径可以通过以下的公式进行估算:式中:x为中性层位移系数查教材表。应变中性层位置的确定()当弯曲变形程度不大时(时)可以认为应变中性层就在板料厚度的中心位置弯曲工艺和弯曲模具设计()圆角半径的弯曲件如图。图(b)中毛坯的展开长度图(a)中毛坯的展开长度弯曲件毛坯展开尺寸计算弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计()无圆角半径的弯曲()无圆角半径弯曲件的展开长度一般根据弯曲前后体积相等的原则考虑到弯曲圆角变形区以及相邻直边部分的变薄因素采用经过修正的公式来进行计算见教材表。()铰链弯曲件铰链弯曲和一般弯曲件有所不同铰链弯曲常用推卷的方法成形。在弯曲卷圆的过程中材料除了弯曲以外还受到挤压作用板料不是变薄而是增厚了中性层将向外侧移动因此其中性层位移系数Kge。图所示为铰链中性层位置示意图。弯曲工艺和弯曲模具设计图铰链中性层位置图铰链弯曲件弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲件弯曲工序的安排弯曲件的弯曲工序安排是在工艺分析和计算后进行的工艺设计工作。形状简单的弯曲件如V形件、U形件、Z形件等都可以一次弯曲成形。形状复杂的弯曲件一般要多次弯曲才能成形。弯曲工序的安排对弯曲模的结构、弯曲件的精度和生产批量影响很大。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲件工序安排的原则原则():对多角弯曲件因变形会影响弯曲件的形状精度故一般应先弯外角后弯内角。前次弯曲要给后次弯曲留出可靠的定位并保证后次弯曲不破坏前次已弯曲的形状。原则():结构不对称弯曲件弯曲时毛坯容易发生偏移应尽可能采用成对弯曲后再切开的工艺方法如图。原则():批量大、尺寸小的弯曲件应采用级进模弯曲成形工艺(如图)以提高生产率。原则():如果弯曲件上孔的位置受弯曲过程影响而且精度要求较高则应在弯曲后再冲孔否则孔的位置精度无法保证。弯曲工艺和弯曲模具设计图成对弯曲弯曲工艺和弯曲模具设计图级进模弯曲成形弯曲工艺和弯曲模具设计工序安排实例图为一次次弯曲成形的示例:图一次弯曲成形图例弯曲工艺和弯曲模具设计图为二次弯曲成形的示例:图两次弯曲成形图例弯曲工艺和弯曲模具设计图为三次弯曲的示例:图三次弯曲成形图例弯曲工艺和弯曲模具设计图所示为多道工序成形的示例。图多次弯曲成形图例弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲模的典型结构设计弯曲模的结构主要取决于弯曲件的形状及弯曲工序的安排。最简单的弯曲模只有一个垂直运动复杂的弯曲模具除了垂直运动外还有一个乃至多个水平动作。弯曲模结构设计要点为:()弯曲毛坯的定位要准确、可靠尽可能是水平放置。多次弯曲最好使用同一基准定位。()结构中要能防止毛坯在变形过程中发生位移毛坯的安放和制件的取出要方便、安全和操作简单。()模具结构尽量简单并且便于调整修理。对于回弹性大的材料弯曲应考虑凸模、凹模制造加工及试模修模的可能性以及刚度和强度的要求。弯曲工艺和弯曲模具设计典型弯曲模具的结构V形件弯曲模这类形状的弯曲件可以用两种方法弯曲:()是沿着工件弯曲角的角平分线方向弯曲称为V形弯曲(如图)()是垂直于工件一条边的方向弯曲称为L形弯曲(如图) ()对于精度要求较高形状复杂、定位较困难的V形件(如图)可以采用折板式弯曲模。弯曲工艺和弯曲模具设计下模座、销钉凹模凸模上模座顶杆弹簧、螺钉可调定位板图V形件弯曲模凹模凸模定位钉压料板靠板图L形件弯曲模弯曲工艺和弯曲模具设计凸模支架定位板活动凹模转轴支承板顶杆图V形件精弯模弯曲工艺和弯曲模具设计U形件弯曲模()U形弯曲模在一次弯曲过程中可以形成两个弯曲角图为常见U形件弯曲模结构。()弯曲角小于deg的U形件时可在两弯曲角处设置活动凹模镶块弯曲模下降到与镶块接触时推动活动凹模镶块摆动并使材料包紧凸模(图)。另一种方法是采用斜楔弯曲模图所示。弯曲工艺和弯曲模具设计图U形件弯曲模具凸模凹模弹簧凸模活动镶块、凹模活动镶块定位销转轴顶板弯曲工艺和弯曲模具设计图弯曲角小于deg的弯模弯曲工艺和弯曲模具设计图斜楔弯曲模弯曲工艺和弯曲模具设计Z形件弯曲模  由于Z形件两端直边弯曲方向相反所以Z形弯曲模需要有两个方向的弯曲动作(如图)。四角形件弯曲模()四角形件两次弯曲模  两次弯曲成形的方法(如图)。  倒装式两次弯曲成形的方法(如图)。()四角形件一次弯曲模  一次弯曲成形的复合弯曲模结构是将两个简单模复合在一起的弯曲模(如图)。 弯曲工艺和弯曲模具设计顶板定位销侧压块凸模凹模上模座压块橡皮凸模固定板活动凸模下模座图Z形件弯曲模弯曲工艺和弯曲模具设计图形件两次弯曲模(一)弯曲工艺和弯曲模具设计图形件两次弯曲模(二)弯曲工艺和弯曲模具设计图形件一次弯曲成形模弯曲工艺和弯曲模具设计5圆形件弯曲模圆筒形件弯曲的弯曲方法可分为三类:()对于圆筒直径   mm的小圆一般先将毛坯弯成U形然后再弯成圆形(如图)或一次弯曲成形(如图)。()对于圆筒直径   mm的大圆一般先将毛坯弯成波浪形然后再弯成圆形(如图)。 ()对于圆筒直径为~mm、材料厚度大约mm的圆筒形件可以采用摆动式凹模结构的弯曲模一次弯成(如图)。6铰链弯曲模铰链弯曲成形一般分两道工序进行先将平直的毛坯端部预弯成圆弧然后再进行卷圆。(如图所示)弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图小圆形件一次弯曲成形模弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计支承凸模摆块凹模垫板图摆块一次弯曲模弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲模主要工作零件结构参数的确定弯曲凸模和凹模的圆角半径()弯曲凸模的圆角半径当弯曲件的相对弯曲半径且不小于时凸模的圆角半径一般等于弯曲件的圆角半径若弯曲件的圆角半径小于最小弯曲半径()时首次弯曲可先弯成较大的圆角半径然后采用整形工序进行整形使其满足弯曲件圆角的要求若弯曲件的相对弯曲半径较大()精度要求较高时由于圆角半径的回弹大凸模的圆角半径应根据回弹值作相应的修正。弯曲工艺和弯曲模具设计()凹模圆角半径凹模的圆角半径的大小对弯曲变形力和制件质量均有较大影响同时还关系到凹模厚度的确定。凹模圆角半径过小坯料拉入凹模的滑动阻力大使制件表面易擦伤甚至出现压痕。凹模圆角半径过大会影响坯料定位的准确性。凹模两边的圆角要求制造均匀一致当两边圆角有差异时毛坯两侧移动速度不一致使其发生偏移。生产中常根据材料的厚度来选择凹模圆角半径:当或按有关设计资料选取。图为弯曲模结构尺寸示意图。弯曲工艺和弯曲模具设计图弯曲模结构尺寸弯曲工艺和弯曲模具设计凹模工作部分深度弯曲凹模深度要适当。过小时坯件弯曲变形的两直边自由部分长弯曲件成形后回弹大而且直边不平直。若过大则模具材料消耗多而且要求压力机具有较大的行程。弯曲V形件时凹模深度及底部最小厚度参见教材表。弯曲U形件时若弯边高度不大或要求两边平直则凹模深度应大于零件高度如图b)所示。如果弯曲件边长较大而对平直度要求不高时可采用图c)所示的凹模形式。弯曲U形件的凹模参数见教材表和表所示。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲凹、凸模的间隙()V形件弯曲模凸模与凹模之间的间隙是由调节压力机的装模高度来控制。()对于U形件弯曲模则必须选择适当的间隙值。凸模和凹模间的间隙值对弯曲件的回弹、表面质量和弯曲力均有很大的影响。若间隙过大弯曲件回弹量增大误差增加从而降低了制件的精度。当间隙过小时会使零件直边料厚减薄和出现划痕同时还降低凹模寿命。U形件凸、凹模的单面间隙一般可按下式计算:式中:    -凸、凹模的单面间隙   mdash板料厚度的基本尺寸(mm)mdash板料厚度的正偏差(mm)mdash根据弯曲件的高度和宽度而决定的间隙系数。弯曲工艺和弯曲模具设计凸模和凹模工作尺寸及公差 ()弯曲件外形尺寸的表注当弯曲件为双向对称偏差时凹模尺寸为: 当弯曲件为单向偏差时凹模尺寸为:凸模尺寸为:弯曲工艺和弯曲模具设计()弯曲件内形尺寸的表注当弯曲件为双向对称偏差时凸模尺寸为:当弯曲件为单向偏差时凸模尺寸为:凹模尺寸为:

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