v形件彎曲變形過程分析及彎曲凹模深度的計算

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1、V形件彎曲變形過程分析及彎曲凹模深度的計算1前言彎曲凹模深度是彎曲模結構的重要參數。V形件彎曲凹模深度通常用其斜壁長度L0(圖1)表示。對于L0的確定，一般沖壓書刊文獻均未提出任何計算公式，只介紹了一種查表方法，即根據V形件兩側直邊長度L和板料厚度t查表1確定。表1彎曲V形件的凹模深度L0(mm)Tab.1DiedepthL0forV-shapebending彎曲件邊長L(mm)材料厚度(mm)＜2～4＞410～2510～1515＞25～5015～202530＞50～7520～253035＞75～10025～303540＞100～15030～354050這種查表

2、方法的依據，是“L0不宜過小，若L0過小，則V形件兩側的自由部分較長，彎曲的回彈會增大，使得工件兩側不平直”。所以“邊長L愈大，凹模深度L0也愈大”。本文認為表1的數據及其依據值得商榷，因為：1)從理論上看，彎曲回彈的計算公式是：彎曲半徑回彈：彎曲角度回彈：式中，r，α，t—工件上的彎曲半徑、彎曲角度和板料厚度r凸，α凸—凸模的圓角半徑、彎曲角度E，σs—材料的彈性模量和屈服應力由式(2)可見，影響回彈的尺寸因素是工件彎曲區(qū)段的彎曲半徑r、彎曲角度α和材料厚度t，跟未參與變形的工件直邊長度L和自由部分長度(L-L0)并沒有直接關系。2)從生產實例看，在用折彎機折

3、彎板料時，盡管工件直邊長度L很大，其所用的彎曲凹模深度L0并不大，遠遠小于表1所列數據范圍，但加工后的工件兩側卻依然平直。由此可見，V形彎曲件邊長L不應作為確定凹模深度L0的依據。對于L0的確定，本文在分析彎曲變形過程的基礎上，提出一種計算方法，簡介如下。2彎曲變形過程分析眾所周知，V形件彎曲變形過程可分3個階段(見圖2)，即正向自由彎曲(圖2a)，正、反向彎曲(圖2b)和較正彎曲(圖2c)。由圖2可見，這種加工方式并不盡如人意，主要有兩點：1)變形部位。V形件實際需要彎曲的區(qū)段并不長，但彎曲過程材料的變形區(qū)卻擴及很大的范圍，使不需要彎曲的兩側，也產生了彎曲變形

4、。為了消除這種不需要的多余彎曲，就只好增大凹模深度L0來進行反彎校直定形，而增大深度L0又進一步擴大了變形區(qū)范圍。2)變形方式。工件只要求正向彎曲，但在彎曲過程中卻出現(xiàn)了反向彎曲，使彎曲變形及其回彈的規(guī)律更加復雜化，更加難于掌握和控制，以致影響彎曲件的尺寸精度。這種反向彎曲，對工件材質性能、模具壽命及力能消耗也有不利影響。怎樣避免出現(xiàn)反向彎曲，避免變形區(qū)出現(xiàn)超出實際需要彎曲的范圍等不利現(xiàn)象，做到“按需變形”，即按V形件實際需要的彎曲部位和彎曲方式變形呢，下面通過兩種特殊情況來說明。2.1無圓角弧形凹模(見圖3)結構特點：沒有圓角半徑(r凹=0)，沒有凹模斜壁(L

5、0=0)，只有一個與V形件彎曲部分形狀完全一致的弧形凹槽。變形特點：1)整個彎曲過程中，工件都是由凹?？诓康腁A點支承。兩支承點之間為“變形區(qū)”，兩支承點以外為“非變形區(qū)”。兩支承點間距離2W為固定值。2)設變形區(qū)恒保持圓弧狀，隨著凸模的下壓，圓弧半徑ρ逐漸減小，彎曲中心角θ逐漸增大，圓弧長度s逐漸增大。s=(ρ+t/2)θ(3)由此可見，彎曲變形是通過將凹?？谕?非變形區(qū))的材料源源不斷地拉入凹模(變形區(qū))來實現(xiàn)的。所以凹模口外的變形區(qū)可分為兩部分：一是將被拉入凹模參與變形的“待變形區(qū)”；一是直至彎曲過程結束，仍留在凹模口外，依然保持平直狀態(tài)的“不變形區(qū)”。由

6、圖3可見，開始彎曲時，毛坯上的01區(qū)段為變形區(qū)，12區(qū)段為待變形區(qū)，其長度為l12而23區(qū)段為不變形區(qū)。采用這種弧形凹模就不會出現(xiàn)反向彎曲，其變形區(qū)是逐漸增大的，最后才達到工件實際需要的弧長(r+t/2)φ。所以變形區(qū)不會超出實際需要的彎曲范圍，真正實現(xiàn)“按需變形”。但這種凹模結構是不能用于實際生產的，因為沒有圓角半徑，凹?？诔始饨牵牧狭魅肜щy，會產生嚴重摩擦，刮傷工件，損壞模具，彎曲變形為劇增，會促使工件彎裂，對彎曲成形極限極為不利。2.2有圓角半徑r凹，但沒有斜壁(L0=0)的凹模(見圖4)變形特點1)開始彎曲時，工件的支承點在A-A，隨著凸模的下壓，支承

7、點逐漸內移，兩支承點間距離由開始的2ω逐漸縮短，變形區(qū)弧長s=(ρ+t/2)θ也隨之變化。2)討論變形區(qū)弧長s是如何變化的，是增長還是減短。由式(3)可知，弧長s隨ρ和θ而變，但ρ是逐漸減小，θ是逐漸增大的。由圖4知：ω=(ρ+r凹+t)sinθ(5)即：代入式(3)得：將s對θ求導，得：在彎曲最終時刻，ρ=r，θ=φ，代入式(5)知：ω=(r+r凹+t)sinφ(9)將式(9)代入式(8)知：因為一般情況下有同時又有sinφ＜1，所以在θ＜90°范圍內，式(10)右邊第一項較小，求得的(ds/dθ)基本上是負值。也就是說，變形區(qū)范圍s是隨著彎曲變形而逐漸向中間

8、縮小的。這與無圓角弧形凹