机械网--V形件弯曲变形过程分析及弯曲凹模深度的计

1前言曲折凹模深度是曲折模结构的重要参数。V形件曲折凹模深度通常常使用其斜壁长度L0(图1)表示。对L0的肯定，1般冲压书刊文献均未提出任何计算公式，只介绍了1种查表方法，即根据V形件两侧直边长度L和板料厚度t查表1肯定。

表1曲折V形件的凹模深度L0(mm)Tab.1 Diedepth L0 for V-shape bending曲折件边长L(mm)材料厚度(mm)＜2～4＞410～2510～1515 ＞25～5015～202530＞50～7520～253035＞75～10025～303540＞100～15030～354050

这类查表方法的根据，是“L0不宜太小，若L0太小，则V形件两侧的自由部分较长拆迁赔偿标准及补偿规定，曲折的回弹会增大，使得工件两侧不平直”。所以“边长L愈大，凹模深度L0也愈大”。本文认为表1的数据及其根据值得商讨，由于：1) 从理论上看，曲折回弹的计算公式是：曲折半径回弹：

曲折角度回弹：

式中，r，α，t—工件上的曲折半径、曲折角度和板料厚度r凸，α凸—凸模的圆角半径、曲折角度E，σs—材料的弹性模量和屈服应力由式(2)可见，影响回弹的尺寸因素是工件曲折区段的曲折半径r、曲折角度α和材料厚度t，跟未参与变形的工件直边长度L和自由部分长度(L-L0)并没有直接关系。2) 从生产实例看，在用折弯机折弯板料时，虽然工件直边长度L很大，其所用的曲折凹模深度L0其实不大，远远小于表1所列数据范围，但加工后的工件两侧却依然平直。因此可知，V形曲折件边长L不应作为肯定凹模深度L0的根据。对L0的肯定，本文在分析曲折变形进程的基础上，提出1种计算方法，简介以下。2曲折变形进程分析众所周知，V形件曲折变形进程可分3个阶段(见图2)，即正向自由曲折(图2a)，正、反向曲折(图2b)和较正曲折(图2c)。

由图2可见，这类加工方式其实不尽如人意，主要有两点：1) 变形部位。V形件实际需要曲折的区段其实不长，但曲折进程材料的变形区却扩及很大的范围，使不需要曲折的两侧，也产生了曲折变形。为了消除这类不需要的多余曲折，就只好增大凹模深度L0来进行反弯校直定形，而增大深度L0又进1步扩大了变形区范围。2) 变形方式。工件只要求正向曲折，但在曲折进程中却出现了反向曲折，使曲折变形及其回弹的规律更加复杂化，更加难于掌握和控制，以致影响曲折件的尺寸精度。这类反向曲折，对工件材质性能、模具寿命及力能消耗也有不利影响。怎样避免出现反向曲折，避免变形区出现超出实际需要曲折的范围等不利现象，做到“按需变形”，即按V形件实际需要的曲折部位和曲折方式变形呢，下面通过两种特殊情况来说明。2.1无圆角弧形凹模(见图3)结构特点：没有圆角半径(r凹=0)，没有凹模斜壁(L0=0)，只有1个与V形件曲折部分形状完全1致的弧形凹槽。变形特点：1) 全部曲折进程中，工件都是由凹模口部的AA点支承。两支承点之间为“变形区”，两支承点以外为“非变形区”。两支承点间距离2W为固定值。

2) 设变形区恒保持圆弧状，随着凸模的下压，圆弧半径ρ逐渐减小，曲折衷心角θ逐渐增大，圆弧长度s逐渐增大。s=(ρ+t/2)θ (3)因此可知，曲折变形是通过将凹模口外(非变形区)的材料源源不断地拉入凹模(变形区)来实现的。所以凹模口外的变形区可分为两部分：1是将被拉入凹模参与变形的“待变形区”；1是直至曲折进程结束，仍留在凹模口外，依然保持平直状态的“不变形区”。由图3可见，开始曲折时，毛坯上的01区段为变形区，12区段为待变形区，其长度为l12

而23区段为不变形区。采取这类弧形凹模就不会出现反向曲折，其变形区是逐渐增大的，最后才到达工件实际需要的弧长(r+t/2)φ。所以变形区不会超出实际需要的曲折范围，真正实现“按需变形”。但这类凹模结构是不能用于实际生产的，由于没有圆角半径，凹模口呈尖角，材料流入困难，会产生严重摩擦，刮伤工件，破坏模具，曲折变形为剧增，会促使工件弯裂，对曲折成形极限极为不利。2.2 有圆角半径r凹，但没有斜壁(L0=0)的凹模(见图4)

变形特点1) 开始曲折时，工件的支承点在A-A，随着凸模的下压，支承点逐渐内移，两支承点间距离由开始的2ω逐渐缩短，变形区弧长s=(ρ+t/2)θ也随之变化。2) 讨论变形区弧长s是如何变化的，是增长还是减短。由式(3)可知，弧长s随ρ和θ而变，但ρ是逐渐减小，θ是逐渐增大的。由图4知：ω=(ρ+r凹+t)sinθ (5)即：

代入式(3)得：

将s对θ求导，得：

在曲折终究时刻，ρ=r，θ=φ，代入式(5)知：ω=(r+r凹+t)sinφ (9)将式(9)代入式(8)知：

由于1般情况下有

同时又有sinφ＜1，所以在θ＜90°范围内，式(10)右边第1项较小，求得的(ds/dθ)基本上是负值。 也就是说，变形区范围s是随着曲折变形而逐渐向中间缩小的。这与无圆角弧形凹模的曲折方式有根本的辨别。3) 变形进程中，变形区逐渐向中间缩小，非变形区就逐渐向中间扩大，但扩大的部分已不是未经变形的平直状态，而是已产生过曲折变形，其曲率半径由中间的r向外逐渐增大，类似渐开线的性质。通过分析得到下述结论：1) 利用这类没有斜壁的凹模不可能压出两侧要求平直的V形件，由于终究时刻，两侧的非变形区包括不变形区和已变形区两部分。2) 为了消除已变形区的不符需要的多余曲折，就必须在两侧设置斜壁，以便对工件校直定形。而这类校直进程实际就是1种反向曲折。2.3凹模深度L0的计算方法由上述可知，带有圆角半径r凹的凹模必须有斜壁，但斜壁L0过大也会造成1系列负面影响：1是会增大凹模高度，浪费模具材料；2是要求压力机的行程也相应增大；3是增加了后期校正曲折的承压面积，弱化了校正曲折的作用。因此，肯定凹模深度L0的原则应当是：在保证完成已变形区的样直条件下，尽可能取L0的最小值。最小值的计算公式推导以下：图5为有圆角半径r凹和凹模斜壁L0的V形体曲折凹模。其结构特点是斜壁长度L0正好等于已变形区的长度，即最初和终究时刻变形区弧长的差值。

最初变形区长度为ω，终究变形区弧长为(r+t/2)φ因此：

由图5知：ω=(r凹+r +t)sinφ+L0cosφ(12)将式(12)代入式(11)得出V形件曲折凹模最小深度尺寸L0的计算公式：

由式(13)可以看出，凹模深度L0与工件的曲折角度φ和曲折半径r有密切关系，而与工件的边长L并没有直接关系。因此，根据边长L来肯定深度L0是不正确的。由式(13)还可看出，式中r，t和φ是工件尺寸，只有L0和r凹是在设计模具时肯定的凹模尺寸，可见当工件尺寸1定时，斜壁长度L0是随着凹模圆角半径r凹变化的，它们之间有紧密的联系。但前述经验方法都是分别查取L0和L凹，没有考虑2者之间的内在联系。3计算实例V形件曲折凹模圆角半径的经验值是t≤2mm，r凹=(2～6)tt=2mm～4mm，r凹=(3～3)tt≥4mm，r凹=2t现设t=2mm，r凹=3t=6mm，设工件曲折半径r=3mm按式(13)计算出L0和φ的对应关系如表2所示。表2L0和φ的对应关系Tab.2Relationship between L0 and φφ80°67.5°60°45°30°22.5°15°7.5°5°φ4л/93л/8л/3л/4л/6л/8л/12л/24л/36

L06.3518.82910.6715.8325.42034.66552.82106.62160.21

由表2中数据可以看出，工件的曲折角φ愈大，则凹模深度L0愈小。折板机1般折弯角φ＞30°，按式(13)求得其所对应的凹模深度其实不大。此结论与生产中常采取深度很小的凹模进行折弯加工的实际情况是吻合的。4结论1)V形件曲折凹模由于有圆角半径r凹，变形区就逐渐变小，因此在曲折终止时的非变形区中就包括了已变形区，就需要设置凹模斜面L0来消除多余曲折，使工件校直定形拆迁有户口没房怎么安置。2)根据工件直边长度过L来肯定凹模深度L0，这类惯用方法，不管从理论还是从实际来看都是不恰当的。L0应当按本文的式(13)来计算，求得的L0值就是V形件曲折凹模的最小深度值。3)本文推导的式(13)是建立在曲折变形区恒保持圆弧状的假定基础上的，对工程利用，其准确性完全够用。固然，从研究角度来看，还可以采取更公道的变形模式，使推导出的计算公式进1步精化。(end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章