压弯工艺确定

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第665页（3617字）

(一)弯曲坯料尺寸计算

1．坯料尺寸的计算原则

压弯件的坯料尺寸是指其平板坯料的长度，亦即其展开后的长度。根据中性层展开法，计算压弯件的展开长度就是计算弯曲件中性层的长度，再根据板料弯曲前后体积与中性层长度均保持不变的原则，实际所要求的弯曲件毛坯展开长度，应等于弯曲件各直边长度与弯曲区应变中性层弧长之和。

2．应变中性层位置R值确定

在实际生产中确定应变中性层的曲率半径时，通常先利用经验公式R=r+kt，求出中性层位置R值，然后再求出中性层的展开长度。式中k是与变形程度有关的系数，其值可由表9－8查得。

表9－8 弯曲角为90°时变薄系数η与k的数值(10、15、20钢)

由上式可知，中性层位置R值取决于板料厚度t、弯曲半径r及变形系数k值的大小，而k值又取决于弯曲系数K(r／t)的值，并制约于变薄系数η。

当板料未弯曲和弯曲变形量很小，即r／t＞＞4．0时，由表9－8可知η=1．0，此时R=r+t／2，即中性层位于板厚中心(图9－29a)。

图9－29 不同弯曲角度时的中性层位置

a．α＜90° b．α=90° c．α＞90° d．单角90°

随着弯曲的进行，r／t变小，η＜1．0，R＜r+t／2，中性层向弯曲件的内侧移动(图9－29b)，且r／t愈小，中性层向内移量愈大，使弯曲角α愈来愈大(图9－29c)。

3．应变中性层展开长度L₀的计算

若弯曲情况如上图9－29所示时，当确定中性层位置R值后，便可按照一般的数学方法，分别求出其中性层的展开长度L₀，即

式中符号见图9－29中的标注。

4．毛坯展开整体长度L的计算

根据压弯件图找出变形区和非变形区，分别计算出要弯曲的变形区和各直线段L₁、L₂的长度。其中，首先应根据工件的最小相对弯曲半径r_min／t(即K_min)与弯曲形式，查出变形系数k值，在计算出中性层位置R和展开长度L₀的基础上，再利用公式L=L₁+L₂+L₀，进一步计算出毛坯展开整体长度L。

5．不同弯曲件毛坯长度的计算方法

图9－29d所示的单角弯曲件是一最基本的弯曲件，计算其中性层展开长度L₀和计算毛坯总长度的公式分别为

若α=90°，则

(二)弯曲回弹补偿措施

由于弯曲回弹会影响弯曲件的尺寸精度，因此在制定弯曲工艺和设计弯曲模具时，必须首先考虑减小回弹或补偿措施，从而提高弯曲件的尺寸精度。通常采取的措施是利用弹复规律，增大凸模压下量，或适当改变模具尺寸，使弹复后达到零件要求的尺寸。

1．改进弯曲工艺及局部结构

根据实践经验，选择回弹角最小的弯曲系数r／t=1～2。在工艺上采取校正弯曲代替自由弯曲，同时采用弹性模数大而屈服极限较低的材料进行弯曲，以减小回弹；冷作硬化的材料可先退火降低屈服极限和减小回弹，弯曲后再进行淬硬。或者在弯曲区压制加强肋，以增加弯曲件的刚度和塑性变形程度，如图9－30所示。

图9－30 在弯曲件上设置加强肋

a．三角形加强肋 b．直边加强肋

2．改进凸、凹模工作部位结构

在弯曲模具上根据预先估算或试验出的回弹量进行补偿，使弯曲件回弹后得到所需要的形状，如图9－31所示。图9－31a为V形弯曲件回弹的补偿，根据已确定出的回弹角，减小模具的角度作出补偿。

图9－31 回弹补偿措施

a．减小凸模角度 b．凸模内斜 c．凸模底弧面设置

图9－31b的U形弯曲件，既可采取使凸模向内侧倾斜△α回弹角补偿回弹，还可使凸模、凹模单边间隙小于材料厚度；当凸模将板料压入凹模后，板料的两侧都会向内贴紧凸模，从而实现回弹的补偿。

图9－31c则通过将模具的顶板及凸模底面制成适当的圆弧曲面，使零件底部平面在模具弯曲过程中同时弯曲成局部曲面，而当凸模、凹模分离后，工件的圆弧面则回弹为平面，两侧边也向内倾斜使回弹得到补偿。这种方法适合于弹性较大的材料。

3．采用拉弯法减少回弹

如图9－32所示，在拉力下弯曲能改变板料的应力状态，将中性层内侧压应力转为拉应力，使板料整个断面都处于拉应力作用下，在卸载后的内外层纤维回弹趋势一致，从而可减小回弹。

图9－32 用拉弯法减少回弹

a．模具拉弯 b．工作台旋转拉弯 c．模具与夹头同时拉弯

对于一般小型的单角或双弯曲件，可采用图9－33a所示拉弯模结构，将模具间隙减少，在凸模端部作出的凸台或将凹模倒角，均可使整个板厚断面上获得拉应力，将弯角处材料作变薄拉伸或使材料过量弯曲，以便取得较好的拉弯效果。

图9－33 拉弯模具结构

a．减少模具间隙 b．在凸模端部作凸台 c．将凹模倒角

(三)弯曲力的计算

在选用压弯机时，为使材料能在足够的压力下成型，必须计算弯曲件所需的压弯力，它是选择压力机工作压力的重要依据。在生产中常用经验公式计算压弯力，并根据不同的弯曲方式，选择不同的经验公式进行计算，如表9－9和表9－10所示。

表9－9 弯曲力的计算经验公式

注：F、F₁、F₂、F₃均为弯曲力(MPa)；B为弯曲件宽度(mm)；t为弯曲板料厚度(mm)；r为弯曲件内圆角半径(mm)；L为凹模槽口两支点间距离(mm)；σ_b材料抗拉强度(MPa)；k为安全系数，一般取k=1．3；q为单位面积校正力(MPa)，弯曲件材料和厚度不同，q值则不同，如表9－10所示。

表9－10 不同材料弯曲时的单位校正力q值(MPa)

(四)弯曲变形工序确定

生产中许多弯曲工件，因其形状的复杂程度、材料性质及精度要求的不同，常常不能一次弯曲成型，而大多采用两次或多次弯曲工序才能获得成型。所以在安排弯曲件工序时，应根据弯曲件形状的复杂程度、精度等级、生产批量、材料性能等因素综合考虑，并穿插中间热处理工艺等。

仔细分析而合理确定工序，不仅能简化模具结构的设计与制造，提高模具使用寿命及弯曲精度，还可以得到较高质量的弯曲零件，并从而提高弯曲工作效率。

例如，V形、U形、L形件等形状简单的弯曲件，可以采用一次弯曲成型，而Z形或四角形等形状复杂件，可采用两次、多次弯曲成型或成对弯曲成型后切成两件(图9－34b)。对于批量大、尺寸较小的弯曲件，也可以采用多工序的冲裁、弯曲、切断连续工艺成型，如图9－34c所示。

图9－34 复杂弯曲件的多工序成型安排

a．二道工序弯曲成型 b．成对弯曲成型 c．连续工艺成型