弯曲工艺设计.doc

弯曲工艺设计录入:151zqh 来源:日期:2006-6-24,10:10 一. 最小相对弯曲半径 r min /t弯曲时弯曲半径愈小,板料外表面的变形程度愈大,若弯曲半径过小, 则板料的外表面将超过材料的变形极限而出现裂纹或拉裂。在保证弯曲变形区材料外表面不发生破坏的条件下, 弯曲件内表面所能形成的最小圆角半径称为最小弯曲半径。最小弯曲半径与弯曲材料厚度的比值 rmin/t 称作最小相对弯曲半径。 rmin/t 又被称为最小弯曲系数,是衡量弯曲变形程度的主要标志。图1板料的弯曲状态及中性层最小弯曲半径的数值,可以根据图 3-17 用下列近似计算方法求得。在厚度一定的条件下,设中性层位置半径为 P 0=r+t/2 ,则弯曲圆角变形区最外层表面的切向拉应变εθ为: 以P 0=r+t/2 代入上式得: (3-5) 即: ( 3-6) 当εθ达到材料拉应变的最大极限值εθmax时,则相对弯曲半径为最小值 rmin /t,即: (3- 7) 材料的εθmax值愈大,则相对弯曲半径极限值 rmin /t愈小,说明板料弯曲的性能愈好。最小相对弯曲半径 rmin /t也可以用材料的断面收缩率ψ计算,其与切向应变εθ之间的换算关系为: (3-8) 将式(3-5)代入,可得出: ( 3-9) 当弯曲时材料的断面收缩率ψ达到最大极限值ψ max时,同样相对弯曲半径为最小值,于是: (3-10) 上述公式中的最大切向应变εθmax和断面收缩率ψ max值,可以通过材料单向拉伸试验测得。但是上述理论公式计算的结果与实际的值有一定误差,因为生产实践中使用的最小相对弯曲半径除了与材料的力学性能、材料厚度等有关外,还受到其它因素的影响。二. 影响最小相对弯曲半径 r min /t 的因素〔一〕材料的力学性能材料的塑性愈好,许可的相对弯曲半径愈小。对于塑性差的材料,其最小相对弯曲半径应大一些。在生产中可以采用热处理的方法来提高某些塑性较差材料以及冷作硬化材料的塑性变形能力,以减小最小相对弯曲半径。〔二〕弯曲中心角α弯曲中心角α是弯曲件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,似乎变形程度只与相对弯曲半径 r /t有关,而与弯曲中心角无关。但实际上由于材料的相互牵制作用,接近圆角的直边也参与了变形,扩大了弯曲变形区的范围,分散了集中在圆角部分的弯曲应变,使圆角外表面受拉状态有所缓解,从而有利于降低最小弯曲半径的数值。弯曲中心角越小,变形分散效应越显著,所以最小相对弯曲半径的数值也越小。反之,弯曲中心角越大,对最小相对弯曲半径的影响将越弱,当弯曲中心角大于 90°后, 对相对弯曲半径已无影响。〔三〕板料的纤维方向弯曲所用的冷轧钢板,经多次轧制具有方向性。顺着纤维方向的塑性指标优于与纤维相垂直的方向。当弯曲件的折弯线与纤维方向垂直时,材料具有较大的拉伸强,不易拉裂, 最小相对弯曲半径 rmin/t 的数值最小。而平行时则最小相对弯曲半径数值最大(见图 2a,b )。图2板料纤维方向对弯曲半径的影响因此对于相对弯曲半径较小或者塑性较差的弯曲件, 折弯线应尽可能垂直于轧制方向。当弯曲件为双侧弯曲、而且相对弯曲半径又比较小时,排样时应设法使折弯线与板料轧制方向成一定角度的位置(见图 2c)。〔四〕板料的冲裁断面质量和表面质量弯曲用的板料毛坯,一般由冲裁或剪裁获得,材料剪切断面上的毛刺、裂口和冷作硬化以及板料表面的划伤、裂纹等缺陷的存在,将会造成弯曲时应力集中,材料易破裂的现象。因此表面质量和断面质量差的板料弯曲,其最小相对弯曲半径 rmin /t的数值较大。生产实际中需要用到较小的 rmin /t值时,可以采用弯曲前去除毛刺或将材料有小毛刺的一面朝向弯曲凸模、切除剪切断面上的硬化层或者退火处理等方法,以避免工件的破裂。〔五〕板料的宽度弯曲件的相对宽度 b/t 越大,材料沿宽向流动的阻碍越大;相对宽度 b/t 越小,则材料沿宽向流动越容易,可以改善圆角变形区外侧的应力应变状态。因此,相对宽度 b/t 较小的窄板,其相对弯曲半径的数值可以较小(见图 3)。图3剪切断面质量和相对宽度图4材料厚度对最小相对对最小相对弯曲半径的影响弯曲半径的影响〔六〕板料的厚度弯曲变形区切向应变在板料厚度方向上按线性规律变化,内、外表面最大,在中性层上为零。当板料的厚度较小时,按此规律变化的切向应变梯度很大, 与最大应变的外表面相邻近的纤维层可以起到阻止外表面材料局部不均匀延伸的作用,所以薄板弯曲允许具有更小的 rmin /t值(见图 4)。,只要措施得当控制其回弹量, 最终可以弯出所需的工件。但最小弯曲圆角半径是有限制的,小于此极限工件弯曲变形区外侧将出现破裂。当弯曲件有特殊要求必须小