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间隙值

表现形式 弯曲时的回弹 弯曲回弹的表现形式有几种? 回弹的表现形式有两种,如下图所示。 (1)曲率减小曲率由卸载前的1/ ρ减小至卸载后的1/ρ。回弹量Δk=1/ ρ-1/ρ。 (2)弯角减小弯曲角由卸载
表现形式

弯曲时的回弹

弯曲回弹的表现形式有几种?

回弹的表现形式有两种,如下图所示。

(1)曲率减小曲率由卸载前的1/ ρ减小至卸载后的1/ρ。回弹量Δk=1/ ρ-1/ρ。

(2)弯角减小弯曲角由卸载前的α减小至卸载后的α。回弹角△α=α-α。

影响因素

回弹包括角度回弹及曲率回弹两个方面,此是弯曲变形区与不变形区两部分回弹综合效应的结果。影响回弹的因素很多,主要有:①材料的机械性能σs、Eoσs愈高、E值愈小,弯曲回弹愈大;②变形程度r/t。在其相同的条件下,角度回弹量随r/t值增大而增大;曲率回弹量则随r/t值增大而减少;③弯曲中心角αo弯曲中心角α大,回弹角大;④模具间隙Z。凸、凹模间隙大,回弹量大;⑤弯曲方式。自由弯曲回弹量大,较正弯曲回弹量小,全形镦校弯曲回弹量最小;⑥工件形状及材料组织状态。形状复杂,相互牵扯多回弹量小,冷作硬化后回弹量大;⑦模具结构及压边力大小。压边力大,工件弯后回弹量小。

回弹值的确定

确定工件的回弹值,是为了采取相应的措施来克服回弹,以使弯曲工件达到图纸要求的精度。确定回弹值的方法有查图法、查表法和计算法,一般来说都是近似的。目前,不论国内还是国外,对回弹的研究仍在继续。由于回弹涉及的因素多,较为复杂,目前还没有一个精确的计算公式。故对于回弹值的控制一般均是用不同结构的模具来修正,主要是在试模中予以修正的。

控制回弹措施

选择弯曲性能好的材料

用屈服极限小、弹性模量大的材料作为弯曲件,可获得较高的弯曲质量。此外,坯料的厚度公差大小,表面质量的优劣和平面度的好坏,都对弯曲回弹有较大的影响。对弯曲精度要求高的工件,也要对坯料此方面的质量加以筛选。

选择较小的相对

弯曲半径

r/t值小,表明变形程度大。一般在r/t≤3-5时,认为板料的弯曲区已全部进入塑料状态。较小的弯曲半径对减烛回弹有利,但过小的弯曲半径会使弯曲区破裂。目前资料上给出的材料最小弯曲半径主要是绝对经验数据,可作为板金设计者设计工件弯曲半径的参考依据。

选择需要的模具间隙

拉弯断面内切向应力分布

V型弯曲,其间隙值是靠高速机床来实现的,与模具本身无关。

而对U型弯曲来说,

其回弹随凹模开口深度增大而减少,随模具间隙减小而回弹量减小。若弯曲精度高的工作,可

以取弯曲单边间隙值为Z=t;若需要更高的弯曲精度,采用带有稍许变薄的弯曲,对减少回弹会更有用。因为零间隙或负间隙弯曲,可以改变板料的应力状态,使其由普通的弯曲转化为具有拉弯性质的弯曲,使坏料的中性层内侧压应力状态,从而坯料整个截面在切向均处于拉应力状态,卸载后内外侧纤维回弹相互抵消,可减小回弹(图4)。所以采用拉弯工艺及可调间隙的模具,对控制回弹是很有好处的。

设计合理的工件形状

U型弯曲件比V型件回弹量小。工件形状复杂,各部分间相互牵扯多,回弹困难。所以?型回弹量比U型小。若在弯曲处压制出适宜的加强筋,则回弹量更小。因此对弯曲件进行翻边或叠边处理,既可以提高刚度,又能减小回弹。

采用合适的组织状态

冷作硬化后的材料,弯曲回弹量大。对精度要求高的弯曲件其坯料有冷作硬化,应对其进行退火处理,再弯曲。在需要且又允许的情况下,应对较厚坯料的工件采用加热弯曲消除回弹。

采用校正弯曲正式

校正弯曲凸模形状

校正弯曲回弹角明显小于自由弯曲,且校正力愈大,回弹愈小。这是因为校正弯曲力将使冲压力集中在弯曲变形区,迫使金属内层金属受挤压,则板材被校正后,内外层纤维都被伸长,卸载后都要缩短。由于内外层的回弹趋势相反,回弹量将减小,从而达到克服或减少回弹的目的。故校正弯曲,是与拉弯性质相似的一种弯曲方式,其应用范围显得更大一些。一般校正弯曲凸模多采用图5的形状。

在模具上采取措施

补偿法控制回弹

补偿法消除回弹

补偿法控制回弹是根据弯曲件回弹方向和回弹量的大小,控制模具工作部分的几何形状与尺寸,使工件弯曲后回弹得到补偿。例如对弯曲较大的U形件,可将凸模端面或顶板表面制成圆孤状、或将凸、凹模制成一定角度的倾斜面,从而卸载时被弯曲成的圆孤处或倾斜处产生的变形,可以补偿两个圆角的回弹变形。(图6)

由此扩展,利用弯曲补偿法可以弯曲常规方法难以弯曲的工件。对图8所示的形状,两边紧贴,没有成形空间。利用变形回弹及校正补偿的方法,可以变曲。

a 两侧回弹 b底部回弹药

如图7、图8所示,

图8 整形工序 1.整形凸模 2.凹模 3.零件

第一步将凸、凹模底部制成弧形,其弧长展平应等

于工件底边直线长。第二步再用平底凸、凹模校平即可。校正补偿可以通过斜楔式或铰链或模具结构,使补偿作用更易于实现。例如对图6a所示的凸、凹模均制成一定

倾斜面,工件脱模困难,当制成一定倾斜

面,工件脱模困难,当制成图9所示的铰链式弯曲模,则不存在上述困难。

图9所示的铰链式弯曲模

采用聚氨酯橡胶弯曲模

对坯料较薄的工件,可以用聚氨酯橡胶模进行弯曲,其控制回弹量

聚氨酯橡胶弯曲受力分析

效果好。因为聚氯酯橡胶弯曲模不但可以获得无间隙弯曲,甚至可 以达到类似拉深状态的弯曲,因而弯曲质量高。

聚氨酯橡胶弯曲应力分析

例如图10所示的聚氯酯橡胶弯曲模。毛坯在模具中受到由上而下的冲压力P作用,而在两侧分别受到压力F与摩擦力FU的作用。FU是毛坯与聚氯酯橡胶相互摩擦而引起的。弯曲过程中压力F随工件压入深入增大而增大,FU当然也随之增大。正是由于FU存在,改变了毛坯内部应力状态下的分布。如图11所示,图11a为钢模塑性弯曲时毛坯内部切向应力分析,图11b为摩擦力FU引起的摩擦拉应为σF的分布,而在聚氨酯橡胶弯曲中,毛坯内部应力分布为上述两种应力迭加(图11c)。显然σF改变了毛坯内部应力分布规律,使应力中性层的位置向内层移动,显然增大了外层拉应力分布区域,减小了内层压应力分布区域,因此比钢模回弹量要小。

采用斜楔弯曲模

内斜楔弯曲模

斜楔弯曲模采用挤压校正弯曲的方法,一般来说是可以获得较 高质量弯曲件的。

图12是内斜楔弯曲模。从图中可以看出在两活动凸模弯曲即将结束时,由内斜楔作用,再对U形弯曲件角部进行挤压校正,因而精度较高。类似结构的弯曲模还有很多,比如说还可以利用外斜楔对弯曲角进行挤压校正。

带有U形弯曲补偿的斜楔弯曲模具结构

图13是。开启状态时凹模2、5在弹簧4的作用下张开,且凸模1与凹模间的间隙Z等于板料厚度。凸模1下行将毛坯在凹模2、5间变曲成形。这里值得注意的是:①凹模与模座间的斜度以20°左右为好;②弹簧4的反力要大于工件所需要的弯曲力。当凸模的两肩台与凹模上平面相接时,便近使凹模沿模座的斜面下滑并向中间收拢,进而对工件进行挤压校正。由于凸、凹模作了回弹补偿,工件成形回弹后可得到直角的弯曲件。

几种较新的弯曲模具结构

对U形弯曲,最近夏华等人认为采用图14所示的大圆角凹模、与小圆角的凸模,对弯曲件角部进行变薄弯曲,使之成为全塑性弯曲。

大圆角凹模、与小圆角的凸模

凸模凹模圆角半径是顺流线

此外 。所有这些措施,可使弯曲件回弹量减小,表面质量也很高。

形弯曲模

李文栋等人最近设计出一次成形? ,如图15所示该模具弯出的零件挺直,形状与尺寸精度也较高。成功的关键是减少了弯曲阻力,亦即图示中的α角要小,同时凹模圆角半径要大。如图所示,凸模是由固定凸模1和浮动凸模4组成。浮动凸模浮动一个距离So S 愈大,α角愈小,对弯曲愈有利。但还有一点须注意,在初始弯曲瞬间要保证零件翻转后略超出固定凸模E点。

对板料较厚的常见的V型、U型、Z型及?型弯曲件,采用全形镦校弯曲模具较好(图16)。其应力是否可以看作是一个纯塑性弯曲叠加一个较大的较正应力,可以认为全形镦校后的弯曲应力是由全部的单一应力构成,因而几乎不出现回弹现象,可获得高质量的弯曲工件。

级进模中克服弯曲回弹的措施

分布弯曲

级进模,尤其是很多工位的级进模,一般均是高效、精密的模 具,造价高。若一个环节出现问题,就会导致整个模具报废。因而级进模中对弯曲工步处理也是相当慎重的。例如对90°弯曲为求得弯曲精度和防止回弹,所以分成两步:第一步弯45°,第二步弯成90°(图17a)。图,7b为?形弯曲,先将两端弯成V型,再弯曲成形。对复杂形状弯曲,甚至要预留工位以便有机会进行补救。采用角部镦剁校正法来克服或减小回弹是级进模中常用方法。此法是在弯曲行程终了,对工件弯曲角处施加一定的挤压力,近使弯曲处内层的金属产生切向拉深应变,使之内外层应变相同、回弹相抵消等。此外尚有用拉压方法进行弯曲、侧向加压等方法来校正、克服回弹,以达到高精度的弯曲件。

管材弯曲中克服回弹的措施

常用的弯管方法有四种:压弯、滚弯和挤弯。在弯管中,除了需要解决外缘裂、内圆皱、管径扁的问题外,还有一个非常重要的问题,那就是克服管子弯曲中的回弹问题。

为了保证弯管质量,在变管模设计中必须预先估算出回弹值的大小,然后经以适合的预回弹量,以保证卸载后弯曲件的弯曲半径和弯曲角度符合设计的要求,以免除人工整形的麻烦。

因此弯管中克服回弹的方法同板料弯曲是相同的。第一步想办法估算出管子曲率回弹值△P,角度回弹值△α,作为设计模具进行补偿的依据,第二步通过试模最后加以修正。例如绕弯时曲率回弹值△P,角度回弹值△α可以分别按下式计算:

△P=(σs*Sx/E*Jx)+(D/E*ρ)

△α=(σs*Sx/E*Jx+D/E)*α

式中:σs——材料近似实际应力曲线的屈服极限;

D——材料的应变量模量;

Sx——型材截面积对x轴的静矩;

Jx——型材截面积对x轴的惯性矩;

α——回弹前的弯曲角;

ρ——回弹前的曲率半径

回弹现象

常温下的塑性弯曲和其它塑性变形一样,在外力作用下产生的总变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。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)。回弹是弯曲成形时常见的现象(图略)。但也是弯曲件生产中不易解决的一个棘手的问题。

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