弯曲件的工艺及计算法

1.弯曲件的工艺性

弯曲件的工艺性是指弯曲件的结构和形状、尺寸、材料及技术要求是否符合弯曲加工的工艺要求。具有良好工艺性的弯曲件，能简化弯曲工艺及模具结构。

1）弯曲件的形状要尽可能对称，以防弯曲变形时坯料受力不均匀。如果弯曲件的形状对称，但有缺口，可以弯曲后将切口切去。另外弯曲时，为保证坯料的准确定位，可预先增添定位工艺孔，如图11-23所示。

图11-23 增添连接带和定位工艺孔的弯曲件

2）相对弯曲半径要大于最小弯曲半径，但也不宜过大，见表11-13。因为若过大时，弯曲件容易受回弹的影响，不宜保证精度。

3）弯曲件的弯边高度h不宜过小，应保证h>r+2t，如图11-24a所示。若h<r+2t时，可以在圆角内侧压槽，弯曲后切除，如图11-24b所示。为了避免弯边根部开裂，如图11-25a所示，应保证b≥r。若b<r，可在弯曲部分与不弯部分之间切槽，如图11-25b所示。

表11-13 最小相对弯曲半径r_min/t

图11-24 采用压槽方法弯曲弯边高度的弯曲件

4）弯曲带孔的零件时，则应使孔位于变形区之外，如图11-26a所示，一般孔边到弯曲半径的中心距要满足下面关系：料厚t<2mm时，L≥t；料厚t≥2mm时，L≥2t。若不能满足此关系，可在靠变形区一侧预先冲出凸缘形缺口或月牙形槽，如图11-26b所示；也可冲出工艺孔，如图11-26c所示。

5）弯曲件的尺寸标注不同，直接影响冲压工序的安排。如图11-27所示，采用图a所示标注方法时，可以先冲孔落料（复合工序）后再弯曲成形；图b、c所示的标注，冲孔只能安排在弯曲之后进行。

6）对于形状简单的弯曲件，如V形件、U形件、Z形件，可以一次弯曲成形，如图11-28所示。对于复杂形状的弯曲件，一般要多次弯曲，如图11-28所示。

图11-25 改变零件形状避免弯曲件开裂

图11-26 弯曲带孔的零件及采取的措施

图11-27 弯曲件尺寸标注

7）需多次弯曲时，一般应先弯两端，后弯中间；对于非对称弯曲，应尽可能采用成对弯曲后再切成两件的工序，如图11-29所示。

8）弯曲材料要具有足够的塑性，其屈弹比（σ_s/E）要比屈强比σ_s/σ_b小。最适合的弯曲材料有软钢、黄铜和铝等。对于脆性较大的材料，如磷青铜、弹簧钢、铍青铜，要选择较大的相对弯曲半径。对于非金属材料，可以在弯曲前预热，再选择较大的相对弯曲半径，进行弯曲。

图11-28 一次弯曲与多次弯曲的弯曲件

图11-29 弯曲后切成两个零件

图11-30 中性层位置

2.弯曲件毛坯尺寸的计算

板料弯曲时应变中性层的长度不变，因此可根据弯曲前后应变中性层不变的原则，确定毛坯的尺寸。中性层的位置以曲率半径ρ表示，如图11-30所示，常用经验公式：

ρ=r+xt （11-21）

式中 r——弯曲件的内弯曲半径；

t——材料厚度；

x——中性层位移系数，见表11-14。

确定毛坯尺寸的方法有下面两种情况：

（1）r/t>0.5的弯曲件 按中性层展开的原理，坯料的总长度应等于弯曲件的直线部分和圆弧部分长度之和，如图11-31所示，即

表11-14 中性层位移系数x

L_ZC=∑L_ZX+∑L_WQ （11-22）

式中 L_ZC——弯曲件展开长度（mm）；

L_ZX——直边部分的长度（mm）；

L_WQ——弯曲部分长度（mm）；

ρ——曲率半径；

r——弯曲件的内弯曲半径；

t——材料厚度；(www.xing528.com)

x——中性层位移系数。

图11-31　r/t>0.5的弯曲

（2）r/t<0.5的弯曲件 由于弯曲部分及其相邻直角边发生变薄，故应按体积不变条件确定坯料长度。通常可采用表11-15中的经验公式计算。

表11-15 弯曲件坯料长度计算表

（3）铰链式弯曲件 对于r/t=0.6～3.5的铰链件，如图11-32所示，其坯料长度可按式（11-24）计算：

L_ZC=l+1.5π（r+x₁t）+r

≈l+5.7r+4.7x₁t （11-24）

式中 l——直线长度；

r——铰链内半径；

x₁——中性层位移系数，见表11-16。

图11-32 铰链式弯曲件

表11-16 卷圆时中性层位移系数x₁值

3.弯曲力的计算

弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据之一。板料在弯曲时首先发生弹性弯曲，弯曲力较小，可以略去；然后变形区内外层纤维进入塑性状态，并逐渐向板中心扩展，进入自由弯曲阶段，该阶段弯曲力P_ZY不随凸模行程变化而变化；最后凸模、凹模与板料接触并冲击零件，进行校正弯曲，校正弯曲力P_JZ随行程急剧增加，如图11-33所示。

（1）自由弯曲时的弯曲力

式中 P_ZY——自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力（N）；

B——弯曲件宽度（mm）；

r——弯曲件的内弯曲半径（mm）；

t——弯曲件材料厚度；

σ_b——材料的抗拉强度（MPa）；

K——安全系数，一般取K=1.3。

（2）校正弯曲时的弯曲力 为了提高弯曲件的精度，减小回弹，在弯曲终了需对弯曲件进行校正。校正弯曲力可按式（11-27）计算

P_JZ=Aq （11-27）

式中 P_JZ——校正弯曲力（N）；

A——校正部分在垂直于凸

模运动方向上的投影

面积（mm²）；

q——单位面积校正力（MPa），其值见表11-17。

图11-33 弯曲力的变化曲线

1—弹性弯曲阶段 2—自由弯曲阶段 3—校正弯曲阶段

表11-17 校正弯曲单位面积校正力（单位：MPa）

（3）顶件力或压料力 若弯曲模有顶件装置或压料装置，其顶件力（P_D）或压料力（P_Y）可取自由弯曲力P_ZY的30%～80%，即

P_D（P_Y）=（0.3～0.8）P_ZY （11-28）

（4）压力机标称压力的确定 对于有压料的自由弯曲，压力机额定压力p应为

p=（1.6～1.8）（P_ZY+P_Y） （11-29）

对于校正弯曲，压力机额定压力应为

p=（1.1～1.3）P_JZ （11-30）