【文章內(nèi)容簡介】 尺寸的限制，沖裁零件的尺寸較小，厚度一般為 [2]。 (1) 連續(xù)沖裁的工序順序 ① 先沖孔 后落料或切斷。先沖孔的目的是為后續(xù)工序提供定位基準。 ② 先內(nèi)輪廓后外輪廓，以減少變形。 ③ 采用側(cè)刃定距時，側(cè)刃切邊工位在前，以便控制送料進距。 (2) 多工序沖裁時的工序順序 ① 先落料后其他工序。先落料是為了以外輪廓定位進行其他工序的沖裁，使基準統(tǒng)一，減少定位誤差，避免過多地進行尺寸轉(zhuǎn)換。 ② 先大孔后小孔，以減少孔的變形。 彎曲變形機理 利用壓力使板料產(chǎn)生塑性流動、變形，從而形成具有一定曲率、一定角度的不封閉形狀零件的沖壓工藝過程稱為彎曲。彎曲依靠材料的塑性流動而成形，不允許工件出現(xiàn)任何破裂 。這是彎曲工藝與沖裁工藝 (材料分離機理成形 )在變形特性上的根本區(qū)別 [3]。 彎曲變形的過程 圖 是 V形件的彎曲過程。 第 19 頁 圖 板材在 V形模內(nèi)的校正彎曲過程 彎曲變形過程 是由彈性變形逐漸過渡到塑性變形，呈現(xiàn)出明顯的階段性。 1． 彈性變形階段 在彎曲變形初期 (圖 (a))外力矩 M 較小，在變形區(qū) 0l 內(nèi)，其內(nèi)、外層表面產(chǎn)生的切向應(yīng)力的數(shù)值遠遠小于材料的屈服應(yīng)力，沿板厚的全部材料層只產(chǎn)生彈性變形，彎曲處于彈性變形階段。這時，如果去掉外力矩，變形將 隨之消失。彈性變形階段切向應(yīng)力 0? 沿板厚的分布如圖 (a)所示 [3]。 2． 彈 — 塑性變形階段 隨著凸模繼續(xù)下壓，外彎曲力矩 M 繼續(xù)增大，當(dāng) M 增大到某一數(shù)值時，內(nèi)、外表層的切向應(yīng)力 ?? 首先達到材料的屈服應(yīng)力 s? 而進入塑性狀態(tài)。繼續(xù)增大外力矩 M，塑性變形便由內(nèi)、外表層向板料中心逐漸擴展，變形區(qū)的變形由彈件彎曲過渡為彈 — 塑性彎曲，彎曲半徑隨之減小到 1r ，彎曲變形區(qū)縮小至 1l (圖 (b))。對于常見的金屬材料，一般認為當(dāng)相對彎曲半徑 r/t＞ 200 時，變形區(qū)板料中心附近處于彈性變形狀態(tài)的材料層厚度還處于相當(dāng)大的比例，彎曲變形處于彈 — 塑性變形階段。如果把材料看成線性硬化的彈 — 塑性材料，其切向應(yīng)力沿板厚的分布如圖 (b)所示 [3]。 3． 全塑性彎曲階段 凸模繼續(xù)下壓，毛坯的彎曲變形區(qū)和彎曲半徑繼續(xù)減小，當(dāng)相對彎曲半徑 r/t 200，彎曲變形區(qū)減至 2l 段 (圖 (c))時，彈性變形層的厚度占板厚的比例已很小。在實用計算時已忽略不計，視板料全斷面都進入塑性狀態(tài)，即進入全塑性彎曲階段。圖 (c)，(d)， (e)分別表示視材料為線性硬化、無硬化、冪函數(shù)硬化時切向應(yīng)力 ?? 沿板厚的分布情況。最后達到板料與凸、凹模完全貼合后，若需校正，則需要比彎曲力大得多的校正力，變形區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)就更為復(fù)雜了 [4]。 第 20 頁 (a)彈性彎； (b)彈 塑性彎曲； (c)純線性硬化彎曲； (d)純塑性彎曲； (e)冪函數(shù)硬化彎曲； (f)應(yīng)變分布 圖 彎曲切向應(yīng)力的分布 最小彎曲半徑 的選擇 設(shè)計彎曲件時，不僅要滿足使用上的要求，還必須考慮成形的可能性。 通過對彎曲變形的分析可知，隨著相對彎曲半徑減小，彎曲時毛料外層纖維的變形程度將逐漸增大。當(dāng)相對彎曲半徑小到一定程度后，毛料外層纖維的切向應(yīng)變將因超過材料的許可變形程度而斷裂。為了獲得合格的零件，彎曲件的內(nèi)圓角半徑的數(shù)值要受到外層纖維的成形極限限制。使彎曲件外層纖維不發(fā)生斷裂的內(nèi)圓角半徑的極限值，稱其為最小彎曲半徑影響最小彎曲半徑數(shù)值的主要因素有 材料塑性愈好，應(yīng)變硬化指數(shù) n愈大，愈不易出現(xiàn)局部的集中變形，因而有利于提高成形極限， 最小彎曲半徑也愈小。在沖壓生產(chǎn)中，當(dāng)零件的結(jié)構(gòu)需要彎曲成很小的圓角半徑時，可能引起毛坯破壞，通常采用熱處理方法以恢復(fù)冷變形 硬 化 材料的塑性或采用加熱彎曲方法以提高低塑性材料 (如鎂合金等 )的塑性變形能力 [27]。 供給生產(chǎn)用的板料，其機械性能在板面內(nèi)的各方向并不相同，表現(xiàn)出各向異性。生產(chǎn)中常用的材料，順纖維方向的強度和塑性大多高于橫纖維方向的。因此，當(dāng)彎曲件的彎曲線與板料的纖維方向垂直時 ，其最小彎曲半徑要比彎曲線平行于纖維方向時小，見 第 21 頁 圖 [27]。 圖 各向異性對彎曲線的影響 彎曲變形的特點 為了觀察板料彎曲時的金屬流動情 況，可在待彎曲板料的側(cè) 面制成網(wǎng)格 (見圖)，并用工具顯微鏡觀察彎曲前后網(wǎng)格形狀和尺寸的變化 [27]。由圖 可知： (1) 彎曲件的變形區(qū)主要在圓角部分，此處的 四 方形網(wǎng)格變成了扇形?？拷鼒A角邊有少量的變形，而其余的 直邊 則沒有變形 [27]。 (2) 在變形區(qū)內(nèi)，外區(qū)的正方形網(wǎng)格面積增大，表示材料受切向拉伸作用 而伸長(b39。 b39。 bb)； 內(nèi)區(qū)的正方形網(wǎng)格 面積減小，表示材料受切向壓縮作用而縮短 (a39。 a39。 aa)。 變形區(qū)內(nèi)外區(qū)的拉應(yīng)變過渡 到內(nèi)區(qū)的壓應(yīng)變，中間必有一層材料的長度保持不變．稱為應(yīng)變中性層，其曲率半徑用 ?? 表示 [27]。 (3) 相 對彎曲半徑 r/t 較小時，變形區(qū)在變形后產(chǎn)生變薄現(xiàn)象。板料彎曲時， 外區(qū)的材料因為受拉而變薄，內(nèi)區(qū)的材料因為受壓而變厚，但由于此變中性層的內(nèi)移，外區(qū)的減薄量大于內(nèi)區(qū)的增厚量，故總體表現(xiàn)為變形區(qū)的厚度變薄。變薄后的厚度 t39。 = t? ，?? 1．其中 ? 稱為變薄系數(shù)，見表 ，它表示了材料在彎曲后的變形程度。這種變形現(xiàn)象只有在相對彎曲半徑較小時才比較明顯 [27]。 第 22 頁 圖 彎曲前后坐標網(wǎng)格的變化 表 變薄系數(shù) η 的值 r/t 1 2 5 10 η 1 (4) 板料相對寬度 (b 是板料的寬度 )對彎曲變形區(qū)的變形有很大的影響。一般將相對彎曲寬度 b/t3 的板稱為寬板，相對彎曲寬度 b/t3 的板稱為窄板。寬板彎曲時， 寬度方向的變形受到材料之間的相互約束，不能自由流動，因此橫斷向變化較小，仍接近于矩形． 僅朽 ：兩端可能出現(xiàn) 翹曲 ，即端面寬度方向內(nèi)凹。它 可 用一個撓度指標 δ 來 表示．如圖 (b)所示，翹曲的立體圖如圖 所示；窄板彎 曲時，由于寬度力向不受約束，矩形斷向變成扇形。 見圖 (a)。實際彎曲件多為寬板彎曲 [27]。 (a) 窄板彎曲； (b) 寬板彎曲 圖 彎曲的應(yīng)力、應(yīng)變分析及翹曲 (5) 彎曲后板料長度增加。一般彎曲件 均屬于寬板 彎曲，因此彎曲前后板料寬度方 第 23 頁 向基本不變形。對于 r/t 較小的彎曲件，由于板厚有明顯的變薄現(xiàn)象，按照體積不變條件．必然造成板料長度的增加 [27]。 圖 彎曲的翹曲 彎曲件的工序安排 彎曲件的工序 按 排是否合理，對于彎曲件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率與效益都有重要 意義，也對彎曲的難易程度有較大影響 [27]。 圖 形狀對稱與不對稱彎曲件 (1) 形 狀簡單的彎曲件，如 v 形、 u 形、 z 形 等，可以一次彎曲成形 (如圖 )。 (2) 形狀復(fù)雜的彎曲件一般需要兩次或 多次彎 曲成形，并應(yīng)正確選 擇 彎曲順序 (圖 和圖 )。彎曲時，應(yīng)先彎外角，后彎內(nèi)角，前次彎曲必須考慮使后次彎曲有可靠的定位，后次彎曲 不能 影響前次成形的部分。 第 24 頁 圖 兩次彎成的彎曲件 圖 三次彎曲成的彎曲件 (3) 單面不對稱幾何形狀的彎曲件，可 以采用成對彎曲成形， 彎 曲后再切開，如圖 所示。 圖 對稱彎曲 (4) 對于批量大、尺寸較小的彎曲件，為了提高生產(chǎn)率，可以采用連續(xù)模彎曲工序設(shè)計，如圖 所示。 第 25 頁 圖 連續(xù)模彎曲工序設(shè)計 彎曲件工藝性 分析 彎曲件的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的工藝性，這樣可簡化工藝過程，并可提高彎曲件的公差等級。彎曲件的工藝性分析是根據(jù)彎曲過程的變形規(guī)律，并總結(jié)彎曲件實際生產(chǎn)經(jīng)驗而提出的。上述最小彎曲半徑和彎曲件回彈的論述是彎曲件工藝性分析的重要內(nèi)容?，F(xiàn)對彎曲件工藝性要求分述如下 [27]。 其值不能小于 材 料的許可最小彎曲半徑，否則會產(chǎn)生拉裂。若工件要求的彎曲半徑很小或清角 時，可分兩次彎曲：第一次彎成較大的彎曲半徑，然后退火；第二次再根據(jù)工件要求的彎曲半徑進行彎曲。此外，也可采用熱彎或預(yù)先沿彎曲區(qū)內(nèi) 側(cè) 開出 槽口 (見圖 )后再進行彎曲。當(dāng)彎曲較小的直壁高度時，采用此法較為適宜 [27]。 第 26 頁 圖 在彎曲區(qū)內(nèi)側(cè)開出槽口 彎曲件形狀應(yīng)對稱，彎曲半徑左 右應(yīng)一致，以保證板料不會因摩擦阻力不均勻而產(chǎn)生滑動．造成工件偏移 ．如 圖 所示。若 工件不對稱時 ，為了阻止板料偏移，在設(shè)計模具結(jié)構(gòu)時應(yīng)考慮增設(shè)壓料板，或增加工藝定位孔。有時為了使毛坯在彎曲模內(nèi)定位準確，特別在對毛坯進行多道工序彎曲時．也需要在彎曲件上設(shè)計出工藝定位孔，見圖[27]。 圖 彎曲件形狀對對彎曲過程影響 圖 彎曲件上的工藝孔 彎曲件形狀要力求簡單，某些帶缺口的彎曲件，如圖 所示，缺口只能安排在彎曲成形之后切去。首先將切口沖出 ，彎曲時切口處會發(fā)生叉口現(xiàn)象，嚴重時難以成形。 第 27 頁 圖 帶缺口的彎曲件 對于帶孔的 彎曲件，若先沖好孔再將毛坯彎曲，則孔的位置應(yīng)處于彎曲變形區(qū)外 (見圖 )，否則孔要發(fā)生變形。 孔邊至彎曲半徑 R 中心的距離 B 與材料厚度有關(guān) ，通常為 當(dāng) t2mm時 ,B? t； 當(dāng) t? 2mm時 B? 2t。 若不能滿足上述規(guī)定，而且孔的公差等級要求較高時，須彎曲成形后再沖孔。 圖 帶孔的彎曲件 如果工件的結(jié)構(gòu)允許，可以在工件彎曲變形區(qū)上預(yù)先沖出工藝孔或工藝 槽 ，以改變變形范圍，即使工藝孔變形，可以保持所需的孔不產(chǎn)生變形。圖 (a)所示的是一般工藝孔，圖 (b)為月牙形工藝孔 [27]。 第 28 頁 圖 在彎曲變形區(qū)上預(yù)沖工藝孔 在工件彎曲 90176。時，為了保證彎曲件 直邊平 直 ，其直邊高度并不應(yīng)小于 2t，最好大于 3t。若 H＜ 2t，在彎曲成形過程中，不能產(chǎn)生足夠 的彎矩 。對較厚的樹料則需預(yù)先壓槽再彎曲 (見圖 )，此時最小彎曲半徑可以減小，或增加彎邊高度，彎曲后再切掉多余部分。 圖 彎曲件直邊高度過小時 圖 預(yù)先沖出工藝槽或 需先壓槽 工藝孔的彎曲件 槽 和工藝孔 圖 (a)和 (c)所示的彎曲件在彎曲變 形時容易將材料撕裂。為了防止這種情況發(fā)生，應(yīng)在毛坯上先沖出工藝槽 或工藝孔，見 圖 (b)和 (d) [27]。 拉深成形 拉深是指將平板毛坯或杯形毛坯在凸模作用下拉入凹模型腔形成開口空心零件的成 第 29 頁 形 工 藝方法 （圖 )。拉深也稱壓延．是 鈑金成形 的基礎(chǔ)性工藝。 圖 拉深 過程示意圖 用拉深成形可以制成簡形，階梯形、錐形、半球形、盒形 和其它 不規(guī)則形狀的立體空心零件。拉深零件的尺寸范圍很寬，直徑小至 1mm，大至 23m．厚度 。拉深加工的對象廣泛，材料品種繁多。因此，在日用品、電器元件、機械零件、飛機結(jié)構(gòu)件和汽車零件的成形中，有著廣泛的應(yīng)用。 圖 是典型拉深件外形示意圖。 圖 典型拉深件外形示意圖