选择弯曲性能好的材料
用屈服极限小、弹性模量大的材料作为弯曲件,可获得较高的弯曲质量。此外,坯料的厚度公差大小,表面质量的优劣和平面度的好坏,都对弯曲回弹有较大的影响。对弯曲精度要求高的工件,也要对坯料此方面的质量加以筛选。
选择较小的相对弯曲半径
r/t值小,表明变形程度大。一般在r/t≤3-5时,认为板料的弯曲区已全部进入塑料状态。较小的弯曲半径对减烛回弹有利,但过小的弯曲半径会使弯曲区破裂。资料上给出的材料最小弯曲半径主要是绝对经验数据,可作为板金设计者设计工件弯曲半径的参考依据。
选择需要的模具间隙
V型弯曲,其间隙值是靠高速机床来实现的,与模具本身无关。
而对U型弯曲来说,
其回弹随凹模开口深度增大而减少,随模具间隙减小而回弹量减小。若弯曲精度高的工作,可
以取弯曲单边间隙值为Z=t;若需要更高的弯曲精度,采用带有稍许变薄的弯曲,对减少回弹会更有用。因为零间隙或负间隙弯曲,可以改变板料的应力状态,使其由普通的弯曲转化为具有拉弯性质的弯曲,使坏料的中性层内侧压应力状态,从而坯料整个截面在切向均处于拉应力状态,卸载后内外侧纤维回弹相互抵消,可减小回弹(图2)。所以采用拉弯工艺及可调间隙的模具,对控制回弹是很有好处的。
设计合理的工件形状
U型弯曲件比V型件回弹量小。工件形状复杂,各部分间相互牵扯多,回弹困难。所以?型回弹量比U型小。若在弯曲处压制出适宜的加强筋,则回弹量更小。因此对弯曲件进行翻边或叠边处理,既可以提高刚度,又能减小回弹。
采用合适的组织状态
冷作硬化后的材料,弯曲回弹量大。对精度要求高的弯曲件其坯料有冷作硬化,应对其进行退火处理,再弯曲。在需要且又允许的情况下,应对较厚坯料的工件采用加热弯曲消除回弹。
采用校正弯曲正式
校正弯曲回弹角明显小于自由弯曲,且校正力愈大,回弹愈小。这是因为校正弯曲力将使冲压力集中在弯曲变形区,迫使金属内层金属受挤压,则板材被校正后,内外层纤维都被伸长,卸载后都要缩短。由于内外层的回弹趋势相反,回弹量将减小,从而达到克服或减少回弹的目的。故校正弯曲,是与拉弯性质相似的一种弯曲方式,其应用范围显得更大一些。一般校正弯曲凸模多采用图3的形状。
在模具上采取措施
补偿法控制回弹
补偿法控制回弹是根据弯曲件回弹方向和回弹量的大小,控制模具工作部分的几何形状与尺寸,使工件弯曲后回弹得到补偿。例如对弯曲较大的U形件,可将凸模端面或顶板表面制成圆孤状、或将凸、凹模制成一定角度的倾斜面,从而卸载时被弯曲成的圆孤处或倾斜处产生的变形,可以补偿两个圆角的回弹变形。(图4)
由此扩展,利用弯曲补偿法可以弯曲常规方法难以弯曲的工件。对图6所示的形状,两边紧贴,没有成形空间。利用变形回弹及校正补偿的方法,可以变曲。
如图5、图6所示,
第一步将凸、凹模底部制成弧形,其弧长展平应等
于工件底边直线长。第二步再用平底凸、凹模校平即可。校正补偿可以通过斜楔式或铰链或模具结构,使补偿作用更易于实现。例如对图4中a所示的凸、凹模均制成一定
倾斜面,工件脱模困难,当制成一定倾斜
面,工件脱模困难,当制成图7所示的铰链式弯曲模,则不存在上述困难。
采用聚氨酯橡胶弯曲模
对坯料较薄的工件,可以用聚氨酯橡胶模进行弯曲,其控制回弹量
效果好。因为聚氯酯橡胶弯曲模不但可以获得无间隙弯曲,甚至可以达到类似拉深状态的弯曲,因而弯曲质量高。
例如图10所示的聚氯酯橡胶弯曲模。毛坯在模具中受到由上而下的冲压力P作用,而在两侧分别受到压力F与摩擦力FU的作用。FU是毛坯与聚氯酯橡胶相互摩擦而引起的。弯曲过程中压力F随工件压入深入增大而增大,FU当然也随之增大。正是由于FU存在,改变了毛坯内部应力状态下的分布。如图11所示,图11a为钢模塑性弯曲时毛坯内部切向应力分析,图11b为摩擦力FU引起的摩擦拉应为σF的分布,而在聚氨酯橡胶弯曲中,毛坯内部应力分布为上述两种应力迭加(图11c)。显然σF改变了毛坯内部应力分布规律,使应力中性层的位置向内层移动,显然增大了外层拉应力分布区域,减小了内层压应力分布区域,因此比钢模回弹量要小。
采用斜楔弯曲模
斜楔弯曲模采用挤压校正弯曲的方法,一般来说是可以获得较高质量弯曲件的。
图12是内斜楔弯曲模。从图中可以看出在两活动凸模弯曲即将结束时,由内斜楔作用,再对U形弯曲件角部进行挤压校正,因而精度较高。类似结构的弯曲模还有很多,比如说还可以利用外斜楔对弯曲角进行挤压校正。
图13是。开启状态时凹模2、5在弹簧4的作用下张开,且凸模1与凹模间的间隙Z等于板料厚度。凸模1下行将毛坯在凹模2、5间变曲成形。这里值得注意的是:①凹模与模座间的斜度以20°左右为好;②弹簧4的反力要大于工件所需要的弯曲力。当凸模的两肩台与凹模上平面相接时,便近使凹模沿模座的斜面下滑并向中间收拢,进而对工件进行挤压校正。由于凸、凹模作了回弹补偿,工件成形回弹后可得到直角的弯曲件。
几种较新的弯曲模具结构
对U形弯曲,最近夏华等人认为采用图14所示的大圆角凹模、与小圆角的凸模,对弯曲件角部进行变薄弯曲,使之成为全塑性弯曲。
此外,。所有这些措施,可使弯曲件回弹量减小,表面质量也很高。
李文栋等人最近设计出一次成形?,如图15所示该模具弯出的零件挺直,形状与尺寸精度也较高。成功的关键是减少了弯曲阻力,亦即图示中的α角要小,同时凹模圆角半径要大。如图所示,凸模是由固定凸模1和浮动凸模4组成。浮动凸模浮动一个距离So S 愈大,α角愈小,对弯曲愈有利。但还有一点须注意,在初始弯曲瞬间要保证零件翻转后略超出固定凸模E点。
对板料较厚的常见的V型、U型、Z型及?型弯曲件,采用全形镦校弯曲模具较好(图16)。其应力是否可以看作是一个纯塑性弯曲叠加一个较大的较正应力,可以认为全形镦校后的弯曲应力是由全部的单一应力构成,因而几乎不出现回弹现象,可获得高质量的弯曲工件。
级进模中克服弯曲回弹的措施
级进模,尤其是很多工位的级进模,一般均是高效、精密的模具,造价高。若一个环节出现问题,就会导致整个模具报废。因而级进模中对弯曲工步处理也是相当慎重的。例如对90°弯曲为求得弯曲精度和防止回弹,所以分成两步:第一步弯45°,第二步弯成90°(图17a)。图,7b为?形弯曲,先将两端弯成V型,再弯曲成形。对复杂形状弯曲,甚至要预留工位以便有机会进行补救。采用角部镦剁校正法来克服或减小回弹是级进模中常用方法。此法是在弯曲行程终了,对工件弯曲角处施加一定的挤压力,近使弯曲处内层的金属产生切向拉深应变,使之内外层应变相同、回弹相抵消等。此外尚有用拉压方法进行弯曲、侧向加压等方法来校正、克服回弹,以达到高精度的弯曲件。
管材弯曲中克服回弹的措施
常用的弯管方法有四种:压弯、滚弯和挤弯。在弯管中,除了需要解决外缘裂、内圆皱、管径扁的问题外,还有一个非常重要的问题,那就是克服管子弯曲中的回弹问题。
为了保证弯管质量,在变管模设计中必须预先估算出回弹值的大小,然后经以适合的预回弹量,以保证卸载后弯曲件的弯曲半径和弯曲角度符合设计的要求,以免除人工整形的麻烦。
因此弯管中克服回弹的方法同板料弯曲是相同的。第一步想办法估算出管子曲率回弹值△P,角度回弹值△α,作为设计模具进行补偿的依据,第二步通过试模最后加以修正。例如绕弯时曲率回弹值△P,角度回弹值△α可以分别按下式计算:
△P=(σs*Sx/E*Jx) (D/E*ρ)
△α=(σs*Sx/E*Jx D/E)*α
式中:σs——材料近似实际应力曲线的屈服极限;
D——材料的应变量模量;
Sx——型材截面积对x轴的静矩;
Jx——型材截面积对x轴的惯性矩;
α——回弹前的弯曲角;
ρ——回弹前的曲率半径