第四节 弯曲件的工艺性

第四节 弯曲件的工艺性

弯曲件的工艺性是指弯曲件对冲压工艺的适应性。对弯曲件的结构工艺性进行分析是判定弯曲成形难易、制定冲压工艺方案以及进行模具设计的依据。工艺性好的弯曲件，不仅能得到良好的质量，而且能简化工艺和模具。弯曲件的工艺性主要表现在以下方面：

一、弯曲精度 弯曲件的精度主要是指其形状和尺寸的准确性与稳定性，它与板料的力学性能、厚度、成形模具的结构和模具精度、工序的数量和工序的先后顺序以及工件本身的形状尺寸等因素有关。一般而言，弯曲件外形尺寸所能达到的精度，视板料厚度和压弯件直边尺寸长度的不同分为 ITl2～ITl6级，薄料和短边取小值，厚料和长边取大值。弯曲件长度的自由公差与角度公差所能达到的精度，见表3-7和表3-8。

表 3-7 弯曲件长度的自由公差

长度尺寸 3～6 ± 0.3 ± 0.4 — > 6～18 ± 0.4 ± 0.6 ± 0.8 > 18～50 ± 0.6 ± 0.8 ± 1.0 > 50～120 ± 0.8 ± 1.2 ± 1.5 >120～260 ± 1.0 ± 1.5 ± 2.0 >260～500 ± 1.5 ± 2.0 ± 2.5 材度料 ≤2 >2～4 >4 厚 表 3-8 弯曲件角度的自由公差

L/mm △α ≤6 ±3° >6～10 ±2°30′ >10～18 ±2° >18～30 ±1°30′ >30～50 ±1°15′ >50～80 ±1° >80～120 ±50′ >120～180 ±40′ >180～260 ±30′ >260～500 ±25′ 对较高精度要求的弯曲件，可增加整形、校平工序以提高精度。

二、最小弯曲半径

当弯曲件相对弯曲半径r/t小到一定程度时，会使弯曲件外表面纤维的拉伸应变超过材料所允许的极限而出现裂纹或折断，所以对弯曲件有一个最小弯曲半径的限制。在保证坯料外表面纤维不发生破坏的前提下，工件能够弯成的内表面最小圆角半径，称为最小弯曲半径rmin/t，相应地rmin/t称最小相对弯曲半径。

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，其塑性指标(、)越高，相应地最小弯曲半径也越小。

(2)材料的纤维方向与折弯线方向的关系 轧制的扳料是各向异性的，顺着纤维方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标。因此弯曲折弯线如果垂直于板料纤维方向，则

rmin/t的数值小于折弯线与纤维方向平行弯曲的rmin/t值(见图3—11)。当弯曲r/t较小的工件时，尽量使折弯线垂直于板料的纤维方向，以提高变形程度，避免外层纤维拉裂。多向弯曲的工件，可使折弯线与板料纤维方向成一定角度(见图3—11)。

(3)板料的表面质量与坯料断面质量 坯料表面如有划伤、裂纹，或侧面(剪切或冲裁 断面)有毛刺、裂口和冷作硬化等缺陷，弯曲 时易于开裂。所以表面质量和断面质量较差的

板料，其最小相对弯曲半径rmin/t的数值较大(见图3—12)。对于厚板的弯曲，为防止弯裂，最好将有冲裁毛刺的一面放在弯曲内部，如图3—13所示。

3—11

折弯线与板料纤维方向的关系

a)折弯线与板料纤维垂直 b)折弯线与板料纤维平行 c)折弯线与板料纤维成一定角度图

图3—12 坯料断面质量和相对宽最小弯曲半径的影响

(4)弯曲件的宽度 弯曲件的相对宽度b/t不同，变形区的应力状态也不同，在相对弯曲

半径相同的条件下，相对宽度b/t大时，其应变强度大，b/t小时，其应变强度小。弯曲件宽度对最小弯曲半径的影响见图3—12。从图中可以看出，当b/t较小时，对rmin/t的影响比较明显，但当b/t>10时，其影响变小。

(5)弯曲中心角的大小 理论上板料弯曲变形仅局限于圆角部分，直边部分不参与变形，变形程度只与r/t有关，与弯曲中心角的大小无关。但实际弯曲过程中由于金属纤维之间的相互牵制，靠近圆角的直边部分也参与了变形，因而扩大了变形区的范围，这对圆角外表面受拉的状态有缓解作用，有利于降低最小弯曲半径的数值。在较小中心角的弯曲时，其变形区小，因此，圆角中段的变形程度也得以降低，相对应的r/t值也可小些。图3—14为弯曲中心角对最小弯曲半径的影响。当<70°时，弯曲角的影响比较显著，当>70°时，其影响变弱。

3—13厚板弯曲时的毛刺方向(毛刺方向向外易发生裂纹)

图

图3—14 弯曲中心角对最小弯曲半径的影响

(6)板料的厚度 一般板料厚度越大，最小弯曲半径也越大。这主要是因为变形区内切向应变在厚度方向上按线性规律变化，表面上最大，中性层上为零。当板料厚度较小时，切向应变变化的梯度大，其数值很快地由最大值衰减为零。与切向变形最大的外表面相邻近的金属，可以起到阻止表面金属产生局部的不稳定塑性变形的作用。所以在这种情况下可能得到较大的变形和较小的最小弯曲半径。如图3—15所示。

图3—15 板料厚度对最小弯曲半径的影响

2. 最小相对弯曲半径的确定

表3—9列出了考虑部分工艺因素的最小相对弯曲半径实验数据。

表3—9 最小相对弯曲半径rmin

材 料 08F、08Al 10、15、Q195 20、Q215A、Q235A、09MnREL 20、30、35、40、Q255A、10Ti、13MnTi、16MnL 65Mn 1Cr18Ni9 R 1050A、1035 7A04 5A05、5A06、3A21 2A12 Y M CSY M Y M CZ M T Y I BI 压弯线与轧制纹向垂直 0.2t 0.5 t 0.8 t 1.3 t 2.0 t 3.0 t 0.5 t 0.3 t 0.1 t 0.7 t 0.1 t 2.0 t 1.0 t 2.5 t 0.2 t 2.0 t 0.3 t 压弯线与轧制纹向平行 0.4 t 0.8 t 1.2 t 1.7 t 4.0 t 6.0 t 2.0 t 0.5 t 0.2 t 1.5 t 0.2 t 3.0 t 1.5 t 4.0 t 0.3 t 3.0 t 0.4 t

三. 直边高度

弯曲直角时(图3—16a)，弯曲件直边高度hmin2t。当弯曲侧边带有斜角的弯曲件时(图3—16b)，侧边的最小高度hmin为

hmin(2～4)t 或 hmin(1.5tr)

若hhmin，则需预先压槽或加高直边，弯曲后切掉多余部分。

图3—16 弯曲件的直边与侧边高度

a)弯曲件直边高度 b)弯曲件侧边高度

四. 孔边距

如果孔距弯曲线太近，则弯曲时孔形会发生畸变，为此必须使孔处于变形区外，即孔边到弯曲半径r中心的距离s为 (图3—17)

当t<2mm时，s≥t； 当t≥2mm时，s≥2t。

如果s过小不能满足上述条件时，应弯曲后再冲孔。如果结构允许，也冲工艺孔以防止孔的变形。

可在弯曲线上图3—17 弯曲件孔边距 五. 形状与尺寸的对称性

弯曲件的形状与尺寸尽量对称，如图3—18所示零件的圆角应该是r1r2,r3r4比较好。图3—19所示的零件由于弯曲线两边的宽度尺寸相差较大，弯曲时会出现工件被拉向一边的现象，不容易保证尺寸精度。 六. 其他工艺性要求

在局部弯曲某一段边缘时，为了防止在交接处由于应力集中而产生撕裂，可预先冲一个卸荷孔或槽，或将弯曲线位移一定距离，如图3—20所示。

3—18 3—19

弯曲件的对称性

对称性不良的弯曲件

图

图

图3—20 防止弯曲边交接处应力集中的措施

在弯曲区附近有缺口的冲压件，若弯曲前冲出缺口，则弯曲时会出现“叉口”现象。可在缺口处留连接带，弯曲后再冲出缺口，如图3—21a。为使坯料在弯曲时准确定位，当零件许可的条件下可以添加定位工艺孔，如图3—21b。

图3—21 联结带与定位工艺孔

a)联结带 b)定位工艺孔