冷冲压工艺及模具设计

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1、弯曲是将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序。它属于成形工序，是冲压基本工序之一，在冲压零件生产中应用较普遍，图3.1.1是用弯曲方法加工一些典型零件。图3.1.1弯曲成形典型零件    根据所使用的工具与设备的不同，弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的压弯以及在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等，如图3.1.2所示。各种弯曲方法尽管所用设备与工具不同，但其变形过程及特点有共同规律。本章将主要介绍在生产中应用最多的压弯工艺与弯曲模设计。    弯曲所使用的模具叫弯曲模，它是弯曲过程必不可少的工艺装备。图3.1.3

2、是一副常见的Ｖ形件弯曲模。弯曲开始前，先将平板毛坯放入定位板10中定位，然后凸模4下行，凸模与顶杆7将板材压住（可防止板材在弯曲过程中发生偏移），实施弯曲，直至板材与凸模、凹模3完全贴紧，最后开模，Ｖ形件被顶杆顶出。a)模具压弯　b)折弯　　c)滚弯　　d)拉弯图3.1.2弯曲件的弯曲方法1－下模板2、5－圆柱销3－弯曲凹模4－弯曲凸模6－模柄7－顶杆8、9－螺钉10－定位板图3.1.3Ｖ形件弯曲模形弯曲是最基本的弯曲变形，任何复杂弯曲都可看成是由多个V形弯曲组成。所以我们以V形弯曲为代表分析弯曲变形过程。    图3.2.1为V形弯曲时板材的受力情况。在板材A处，凸模

3、1施加外力2F，在凹模2支承点B处，则产生反力并与这外力构成了弯曲力矩M=F*L，该弯曲力矩使板材产生弯曲变形。1—凸模2—凹模 图3.2.1V形弯曲板材受力情况图3.2.2　弯曲过程ａ）弯曲前　　ｂ）弯曲后3.2.3　弯曲前坐标网格的变化   从弯曲变形区的横截面变化来看，变形有两种情况：窄板（B/t3）弯曲时，内区宽度增加，外区宽度减小，原矩形截面变成了扇形（图3.2.4a）；宽板（B/t3）弯曲时，横截面几乎不变，仍为矩形（图3.2.4b）。    由此可见，板料在塑性弯曲时，随相对宽度B/t的不同，其应力、应变的性质也不同，分析如下：    １．应变状态    

4、a)窄板（B/t3）b)宽板（B/t3）图3.2.4　弯曲变形区的横截面变化情况    从应力状态来看，窄板弯曲时的应力状态是平面的，宽板则是立体的。    综上所述，将板料弯曲时的应力应变状态归纳于表3.2.1。 ａ）弹性弯曲　　ｂ）弹－塑性弯曲　ｃ）纯塑性弯曲图3.2.5　弯曲半径和弯曲中心角图3.2.6　坯料弯曲变形区内切向应为的分布     1．中性层的内移图3.2.7　弯曲后的翘曲图3.2.8　　型材、管材弯曲后的剖面畸变   １．影响最小弯曲半径的因素     （１）材料的力学性能    材料的塑性越好，塑性变形的稳定性越强（均匀伸长率越大），许可的最小弯曲

5、半径就越小。    （２）材料表面和侧面的质量    板料表面和侧面（剪切断面）的质量差时，容易造成应力集中并降低塑性变形的稳定性，使材料过早地破坏。对于冲裁或剪裁坯料，若未经退火，由于切断的面存在冷变形硬化层，就会使材料塑性降低。在上述的情况下应选用较大的最小弯曲半径。    （３）弯曲线的方向    ２．最小弯曲半径的数值    由于上述各种因素的影响十分复杂，所以最小弯曲半径的数值一般用试验方法确定。各种金属材料在不同状态下的最小弯曲半径的数值，参见表3.2.2。    ３．提高弯曲极限变形程度的方法    在一般的情况下，不宜采用最小弯曲半径。当工件的弯曲半径小

6、于表3.2.2所列数值时，为提高弯曲极限变形程度，常采取以下措施：    (1）经冷变形硬化的材料，可采用热处理的方法恢复其塑性，再进行弯曲。    (2）清除冲裁毛刺，当毛刺较小时也可以使有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘（即有毛刺的一面朝向弯曲凸模），以免应力集中而开裂。    (3）对于低塑性的材料或厚料，可采用加热弯曲。    (4）采取两次弯曲的工艺方法，即第一次采用较大的弯曲半径，然后退火；第二次再按工件要求的弯曲半径进行弯曲。这样就使变形区域扩大，减小了外层材料的伸长率。    (5）对于较厚材料的弯曲，如结构允许，可以采取先在弯角内侧开槽后再进行弯曲的工艺（

7、图3.2.10）。图3.2.9　纤维方向对的影响图3.2.10　开槽后进行弯曲     注：   1.当弯曲线与纤维方向成一定角度时，可采用垂直和平行纤维方向二者的中间值。    2.在冲裁或剪切后没有退火的毛坯弯曲时，应作为硬化的金属选用。    3.弯曲时应使有毛刺的一边处于弯角的内侧。    4.表中t为板料厚度。材料的力学性能    材料的塑性越好，塑性变形的稳定性越强（均匀伸长率越大），许可的最小弯曲半径就越小。    （２）材料表面和侧面的质量    板料表面和侧面（剪切断面）的质量差时，容易造成应力集中并降低塑性变形的稳定性