第三章弯曲工艺及弯曲模具设计复习题答案.docx

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第三章弯曲工艺及弯曲模具设计复习题答案

第三章弯曲工艺及弯曲模具设计复习题答案

一、填空题

1.将板料、型材、管材或棒料等弯成一定角度、一定曲率，形成一定形状的零件的冲压方法称为弯曲。

2.弯曲变形区内应变等于零的金属层称为应变中性层。

3.窄板弯曲后起横截面呈扇形状。

窄板弯曲时的应变状态是立体的，而应力状态是平面。

4.弯曲终了时，变形区内圆弧部分所对的圆心角称为弯曲中心角。

5.弯曲时，板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为最小弯曲半径。

6.弯曲时，用相对弯曲半径表示板料弯曲变形程度，不致使材料破坏的弯曲极限半径称最小弯曲半径。

7.最小弯曲半径的影响因素有材料的力学性能、弯曲线方向、材料的热处理状况、弯曲中心角。

8.材料的塑性越好，塑性变形的稳定性越强，许可的最小弯曲半径就越小。

9.板料表面和侧面的质量差时，容易造成应力集中并降低塑性变形的稳定性，使材料过早破坏。

对于冲裁或剪切坯料，若未经退火，由于切断面存在冷变形硬化层，就会使材料塑性降低，在上述情况下均应选用较大的弯曲半径。

轧制钢板具有纤维组织，顺纤维方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标。

10.为了提高弯曲极限变形程度，对于经冷变形硬化的材料，可采用热处理以恢复塑性。

11.为了提高弯曲极限变形程度，对于侧面毛刺大的工件，应先去毛刺；当毛刺较小时，也可以使有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘（或朝向弯曲凸模），以免产生应力集中而开裂。

12.为了提高弯曲极限变形程度，对于厚料，如果结构允许，可以采用先在弯角内侧开槽后，再弯曲的工艺，如果结构不允许，则采用加热弯曲或拉弯的工艺。

13.在弯曲变形区内，内层纤维切向受压而缩短应变，外层纤维切向受受拉而伸长应变，而中性层则保持不变。

14.板料塑性弯曲的变形特点是：

（1）中性层内移。

（2）变形区板料的厚度变薄。

（3）变形区板料长度增加。

（4）对于细长的板料，纵向产生翘曲，对于窄板，剖面产生畸变。

15.弯曲时，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺才不一致，这种现象叫回弹。

其表现形式有_曲率减小、弯曲中心角减小两个方面。

16.相对弯曲半径r╱t越大，则回弹量越大。

17.影响回弹的因素有：

（1）材料的力学性能。

（2）变形程度。

（3）弯曲中心角。

（4）弯曲方式及弯曲模。

（5）冲件的形状。

18.弯曲变形程度用r／t来表示。

弯曲变形程度越大，回弹愈小，弯曲变形程度越小，回弹愈大。

19.在实际生产中，要完全消除弯曲件的回弹是不可能的，常采取改进弯曲件的设计，采取适当的弯曲工艺，合理设计弯曲模等措施来减少或补偿回弹产生的误差，以提高弯曲件的精度。

20.改进弯曲件的设计，减少回弹的具体措施有：

（1）尽量避免选用过大的相对弯曲半径

（2）尽量选用σS/E小，力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。

21.在弯曲工艺方面，减小回弹最适当的措施是采用校正弯曲。

22.为了减小回弹，在设计弯曲模时，对于软材料（如10钢，Ｑ235，Ｈ62等）其回弹角小于5°，可采用在弯曲模上作出补偿角、并取小的凸模、凹模间隙的方法。

对于较硬的材料（如45钢，50钢，Ｑ275等），为了减小回弹，设计弯曲模时，可根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行修正。

23.当弯曲件的弯曲半径r>0.5t时，坯料总长度应按中性层展开原理计算，即Ｌ＝L1+L2+πα（r+xt）/180°。

24.弯曲件的工艺性是指弯曲件的形状、尺寸、精度、材料以及技术要求等是否符合弯曲加工的工艺要求。

25.弯曲件需多次弯曲时，弯曲次序一般是先弯外角，后弯内角；前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不能影响前次以成形的形状。

26.当弯曲件几何形状不对称时，为了避免压弯时坯料偏移，应尽量成对弯曲的工艺。

27.对于批量大而尺寸小的弯曲件，为了使操作方便、定位准确可靠和提高生产率，应尽量采用级进模或复合模。

28.弯曲时，为了防止出现偏移，可采用压料和定位两种方法解决。

29.弯曲模结构设计时，应注意模具结构应能保证坯料在弯曲时转动和移动。

30.对于弯曲高度不大或要求两边平直的Ｕ形件，设计弯曲模时，其凹模深度应大于零件的高度。

31.对于Ｕ形件弯曲模，应当选择合适的间隙，间隙过小，会使工件弯边厚度变薄，降低凹模寿命，增大弯曲力；间隙过大，则回弹大，降低工件的精度。

二、判断题（正确的打√，错误的打×）

1.自由弯曲终了时，凸、凹模对弯曲件进行了校正。

（×）

2.从应力状态来看，窄板弯曲时的应力状态是平面的，而宽板弯曲时的应力状态则是立体的。

（∨　）

3.窄板弯曲时的应变状态是平面的，而宽板弯曲时的应变状态则是立体的。

（×）

4.板料的弯曲半径与其厚度的比值称为最小弯曲半径。

（×）

5.弯曲件两直边之间的夹角称为弯曲中心角。

（×）

6.对于宽板弯曲，由于宽度方向没有变形，因而变形区厚度的减薄必然导致长度的增加。

r/t愈大，增大量愈大。

（×）

7.弯曲时，板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为相对弯曲半径。

（×）

8.冲压弯曲件时，弯曲半径越小，则外层纤维的拉伸越大。

（∨　）

9.减少弯曲凸、凹模之间的间隙，增大弯曲力，可减少弯曲圆角处的塑性变形。

（×）

10.采用压边装置或在模具上安装定位销，可解决毛坯在弯曲中的偏移问题。

（∨　）

11.塑性变形时，金属变形区内的径向应力在板料表面处达到最大值。

（∨　）

12.经冷作硬化的弯曲件，其允许变形程度较大。

（×）

13.在弯曲变形区内，内缘金属的应力状态因受压而缩短，外缘金属受拉而伸长。

（∨　）

14.弯曲件的回弹主要是因为弯曲变形程度很大所致。

（×）

15.一般来说，弯曲件愈复杂，一次弯曲成形角的数量愈多，则弯曲时各部分相互牵制作用愈大，则回弹就大。

（×）

16.减小回弹的有效措施是采用校正弯曲代替自由弯曲。

（×）

17.弯曲件的展开长度，就是弯曲件直边部分长度与弯曲部分的中性层长度之和。

（∨　）

18.当弯曲件的弯曲线与板料的纤维方向平行时，可具有较小的最小弯曲半径，相反，弯曲件的弯曲线与板料的纤维方向垂直时，其最小弯曲半径可大些。

（×）

19.在弯曲r/t较小的弯曲件时，若工件有两个相互垂直的弯曲线，排样时可以不考虑纤维方向。

（×）

三、选择题（将正确答案的序号填在题目的空缺处）

1.表示板料弯曲变形程度大小的参数是___B_____。

A、y/ρB、r/tC、E/σS

2.弯曲件在变形区的切向外侧部分____A____。

A、受拉应力B、受压应力C、不受力

3.弯曲件在变形区内出现断面为扇形的是____B____。

A、宽板B、窄板C、薄板

4.弯曲件的最小相对弯曲半径是限制弯曲件产生____C____。

A、变形B、回弹C、裂纹

5.塑性弯曲时，由于变形区的曲率增大，以及金属各层之间的相互挤压作用，从而引起变形区内的径向压应力在板料表面____A____，由表及里逐渐____E____，应力至中性层处达到____C____。

A、达到最大B、达到最小C、等于零D、增大E、减小F、最大G、最小

6.材料的塑性好，则反映了弯曲该冲件允许___B_____。

A、回弹量大B、变形程度大C、相对弯曲半径大

7.为了避免弯裂，则弯曲线方向与材料纤维方向_____A___。

A、垂直B、平行C、重合

8.为了提高弯曲极限变形程度，对于较厚材料的弯曲，常采用____B____。

A、清除毛刺后弯曲B、热处理后弯曲C、加热

9.需要多次弯曲的弯曲件，弯曲的次序一般是____C____，前次弯曲后应考虑后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不能影响前次已成形的形状。

A、先弯中间部分，后弯两端B、先弯成V形，后弯成U形C、先弯两端，后弯中间部分

10.为保证弯曲可靠进行，二次弯曲间应采用____C____处理。

A、淬火B、回火C、退火

11.对塑性较差的材料弯曲，最好采用____C____的方法解决。

A、增大变形程度B、减小相对弯曲半径C、加热

12.在进行弯曲模结构设计时，应注意模具结构能保证弯曲时上、下模之间水平方向的错移力____C____。

A、达到最大值B、等于零C、得到平衡

13.材料____A____，则反映该材料弯曲时回弹小。

A、屈服强度小B、弹性模量小C、经冷作硬化

14.相对弯曲半径r/t大，则表示该变形区中___B_____。

A、回弹减小B、弹性区域大C、塑性区域大

15.弯曲件形状为____A____，则回弹量最小。

A、π形B、V形C、U形

16.r/t较大时，弯曲模的凸模圆角半径___C_____制件圆角半径。

A、＞B、＝C、＜

17.弯曲件上压制出加强肋，用以____A____。

A、增加刚度B、增大回弹C、增加变形

18.采用拉弯工艺进行弯曲，主要适用于____B____的弯曲件。

A、回弹小B、曲率半径大C、硬化大

19.不对称的弯曲件，弯曲时应注意____B____。

A、防止回弹B、防止偏移C、防止弯裂

20.弯曲件为____B____，无需考虑设计凸、凹模的间隙。

A、π形B、V形C、U形

四、问答题

1.弯曲变形的过程是怎样的？

虽然各种弯曲件的形状及其使用的弯曲方式有所不同，但从其变形的过程和特点来看却有共同的规律。

其中的板料压弯工艺是弯曲变形中运用最多的一种，板料从平面弯曲成具有一定角度和形状，其变形过程是围绕着弯曲圆角区域展开的，所以弯曲件的圆角部分是弯曲变形的主要变形区。

弯曲变形的过程如图3-1所示。

将毛坯4放在凹模1上面的定位板2上面，如图（a）

图3-1弯曲变形过程

所示，凸模3在压力机滑块的带动下向下运动，凸模就逐渐将平板毛坯向下压，板料受压产生弯曲变形。

随着凸模的不断下压，板料弯曲半径逐渐减小，如图（b）所示。

直到压力机滑块下降到下死点位置时，板料被紧紧地压在凸模、凹模之间，如图（c）所示。

这时，板料地内圆半径与凸模地圆角半径相同，弯曲变形结束。

2.弯曲变形有何特点？

为了分析弯曲变形的特点，在弯曲毛坯的断面上画出间距相等的网格线，如图3-2所示，图（a）是弯曲变形前的网格，从图（b）弯曲变形后的网格变化，可以看出弯曲变形有如下特点：

图3-2弯曲变形的特点

（1）、弯曲变形主要集中在弯曲圆角部分

从图（b）中我们看到，弯曲变形后板料两端平直部分的网格没有发生变化，而圆角部分的网格由原来的方形变成了扇形网格，这就说明弯曲变形集中在圆角部分。

（2）、弯曲变形区存在一个变形中性层

从对两图中的网格观察，明显的看见弯曲圆角部分的网格发生了显著的变化：

靠近凸模一边的金属纤维层（a—a）因为受到压缩而缩短；靠近凹模一边的纤维层（b—b）因为受到拉伸而伸长。

也就是说，弯曲变形时变形区的纤维由内、外表面至板料中部，其缩短与伸长的程度逐渐变小。

由于材料的连续性，在两个伸长与缩短的变形区域之间，必定有一层金属纤维层的长度在弯曲前后保持不变（如图中的O—O），这一金属层就称为应变中性层。

（3）、形区材料厚度变薄的现象

板料弯曲时，如果弯曲变形程度较大，变形区外侧材料受拉而伸长，使得厚度方向的材料流动过来进行补充，从而使厚度减薄，而内侧材料受压，使厚度方向的材料增厚。

由于应变中性层的内移，外层的减薄量大于内层区域的增厚量，因此使弯曲变形区的材料厚度变薄。

变形程度愈大，变薄现象愈明显。

（4）、变形区横断面的变形

对于相对宽度b/t（b为板料的宽度，t为板料的厚度）较窄的坯料（b/t≤3的窄板），在弯曲变形过程中，板料宽度方向的形状及尺寸也会发生变化：

在应变中性层以内的压缩区横截面的宽度和高度都增加，而在应变中性层以外的拉伸区横截面的宽度和高度都减小，使整个横截面变成扇形。

对宽度较大的板料（b/t＞3的宽板），在弯曲时横向变形受到大量材料的阻碍，宽度方向的尺寸及形状基本保持不变。

3.什么是最小相对弯曲半径？

板料在弯曲时，弯曲半径越小，板料外表面的变形程度越大。

如果板料的弯曲半径过小，则板料的外表面将超过材料的变形极限而出现裂纹。

所以，板料的最小弯曲半径是在保证变形区材料外表面不发生破坏的前提下，弯曲件的内表面所能弯成的最小圆角半径，用rmin表示。

最小弯曲半径与板料厚度的比值rmin/t称为最小相对弯曲半径，它是衡量弯曲变形程度大小的重要指标。

4.影响最小相对弯曲半径的因素有哪些？

影响板料最小相对弯曲半径数值的因素很多，其中主要有：

（1） ．材料的机械性能与热处理状态

材料的机械性能与热处理状态对最小相对弯曲半径数值的影响较大，塑性好的材料，其允许有较小的弯曲半径。

所以在生产实际中，都将冷作硬化的材料，用热处理方法提高其塑性，以获得较小的弯曲半径，增大弯曲变形的程度；或者对于塑性较低的金属材料采用加热弯曲的方法，以提高弯曲变形程度。

（2）．弯曲件的弯曲中心角α

弯曲中心角α是弯曲件的圆角变形区圆弧所对应的圆心角。

理论上弯曲变形区局限于圆角区域，直边部分不参与变形。

但由于材料的相互牵制作用，接近圆角的直边也参与了变形，扩大了弯曲变形区的范围，分散了集中在圆角部分的弯曲应变，使变形区外表面的受拉状态有所减缓，因此减小α有利于降低最小弯曲半径的数值。

（3）．弯曲线的方向

冲压用的金属板料一般都是冷扎钢板，板料也就呈纤维状组织。

板料在横向、纵向及厚度方向上，都呈现出不同的机械性能。

一般来讲，钢板在纵向（轧制方向）的抗拉强度比在横向（宽度方向）要好，所以弯曲线垂直于轧制方向，则允许有最小的弯曲半径，而弯曲线线平行于轧制方向，则允许的最小弯曲半径数值要大些。

（4）．板料表面与侧面的质量影响

弯曲用的毛坯一般都是冲裁或剪裁获得，材料剪切断面上的毛刺、裂纹和冷作硬化以及表面的划伤和裂纹等缺陷，都会造成弯曲时的应力集中，从而使得材料容易破裂。

所以表面质量和断面质量差的板料在弯曲时，其最小相对弯曲半径的数值较大。

（5）．弯曲件的相对宽度

弯曲件的相对宽度愈大，材料沿宽度方向的流动阻力就愈大。

因此，相对宽度较小的窄板，其相对弯曲半径的数值可以取得小些。

5.影响板料弯曲回弹的主要因素是什么？

在弯曲的过程中，影响回弹的因素很多，其中主要有以下几个方面：

（1）．材料的机械性能

材料的屈服极限σs愈高、弹性模量Ｅ愈小，弯曲变形的回弹也愈大。

（2）．相对弯曲半径r/t

相对弯曲半径r/t愈小，则回弹值愈小。

因为相对弯曲半径愈小，变形程度愈大。

反之，相对弯曲半径愈大，则回弹值愈大。

这就是曲率半径很大的弯曲件不易弯曲成形的原因。

（3）．弯曲中心角α

弯曲中心角α愈大，表示变形区的长度愈大，回弹的积累值愈大，因此弯曲中心角的回弹愈大，但对曲率半径的回弹没有影响。

（4）．模具间隙

弯曲模具的间隙愈大，回弹也愈大。

所以，板料厚度的误差愈大，回弹值愈不稳定。

（5）．弯曲件的形状

弯曲件的几何形状对回弹值有较大的影响。

比如，Ｕ形件比Ｖ形件的回弹要小些，这是因为Ｕ形件的底部在弯曲过程中有拉伸变形的成分，故回弹要小些。

（6）．弯曲力

弯曲力的大小不同，回弹值也有所不同。

校正弯曲时回弹较小，因为校正弯曲时校正力比自由弯曲时的弯曲力大很多，使变形区的应力与应变状态与自由弯曲时有所不同。

6.弯曲工艺对弯曲毛坯有什么特殊要求？

工件在弯曲前，毛坯的准备工作对弯曲件的质量有着很重要的意义。

弯曲时，制件出现的破裂等质量问题，很大一部分原因是由于坯料的质量低劣造成的。

所以，弯曲前，对毛坯的合理处理十分重要。

生产中，一般要注意以下几个方面：

（1）．弯曲的毛坯表面在弯曲前应该保持光滑，断面毛刺较高的应该先去除毛刺。

如果毛刺高度低，不易去除，则弯曲时可以使其靠近凸模的一面，这样在弯曲后毛刺处于工件的内层。

如果毛刺在外表面（靠近凹模一侧），则由于外层受拉伸作用，在毛刺的周围易产生应力集中现象，促使工件外层破裂。

（2）．弯曲前的毛坯准备时应该注意弯曲时工件的弯曲线方向与板料轧制方向保持垂直，否则，容易在工件的弯曲变形区外侧产生裂纹甚至破裂现象。

如果工件上有两个方向的弯曲，这时弯曲线与轧制方向最好能保持不小于30°的夹角。

（3）．弯曲钢材及硬铝时，应该先进行热处理退火，使其塑性增强后再弯曲成形。

7.弯曲模的设计要点是什么？

在设计弯曲模时，一般应该注意以下几点：

（1）．弯曲模的凹模圆角半径的大小应该一致，否则在弯曲时容易使坯料产生滑动，从而影响工件的尺寸精度。

（2）．凹模的圆角半径不能太小，否则会引起弯曲件的局部变形和变薄，影响工件的表面质量。

（3）．注意防止弯曲过程中坯料的偏移，为此可以采取以下措施：

①弯曲前坯料应有一部分处于弹性压紧状态，然后再弯曲。

②尽量采用毛坯上的孔定位。

4、注意防止弯曲过程中工件变形

①多角弯曲时，模具设计要尽量使各个弯角的变形不在同时进行。

②模具设计十，应能保证模具弯曲到下死点时，能对坯料有校正的作用，即实现校正弯曲。

③模具结构设计应充分考虑到消除回弹的影响。

5、对于形状复杂的弯曲件需要多方向进行弯曲时，应把弯曲动作分解，并选择合适的机构来实现分解的弯曲动作。

6、尽量使弯曲件弯曲后取件安全、方便。

7、模具应该有足够的刚性，并以合理的模具结构保证工件变形，是提高模具耐用度的重要环节。

8.常用弯曲模的凹模结构形式有哪些？

（1）．回转式弯曲凹模

（2）．斜楔式凹模

（3）．摆动式凹模

（4）．滑轮式凹模

（5）．可换式凹模

（6）．折板式弯曲凹模

9.如何设计U形件弯模的结构？

为了提高U形件的弯曲质量，一般采用带有顶板的弯曲模结构，如图3-3所示。

该模具设置有顶件装置7和顶板8，在弯曲过程中顶板始终压住坯料。

同时利用坯料上的两个孔设置了定位销，对坯料定位并有效的防止坯料在弯曲过程中的偏移。

图3-3U形件弯曲模

对于角度小于90°的U形件的弯曲，可以采用图3-4所示的回转凹模的结构。

图3-4夹角小于90°的U形件弯曲模