弯曲件滑移对弯曲不良的影响研究

陈耀平

（湘潭技师学院，湖南 湘潭 411100）

1 弯曲过程

以V型弯曲为例，板材弯曲一般经过以下5个过程：①凸模运动接触板料（毛坯），在弯矩作用下发生弹性变形，产生弯曲；②随着凸模继续下行，毛坯与凹模表面逐渐靠近接触，使弯曲半径及弯曲力臂均随之减小，毛坯与凹模接触点由凹模两肩移到凹模两斜面上（塑变开始阶段）；③随着凸模的继续下行，毛坯两端接触凸模斜面开始弯曲（回弯曲阶段）；④压平阶段，随着凸凹模间的间隙不断变小，板料在凸凹模间被压平；⑤校正阶段，当行程终了，对板料进行校正，使其圆角直边与凸模全部贴合而成所需形状。

2 弯曲变形的特点

弯曲变形的特点是：板料在弯曲变形区内的曲率发生变化，即弯曲半径发生变化。

2.1 弯曲

受力分析：金属材料受到的应力大于弹性极限而又小于抗拉深极限（断裂极限）。所受的应力包括：压应力、拉应力。

2.2 回弹

回弹原因：可以把材料想像成是由众多层纤维排列而成的，每一层纤维的受力情况不一样（最外层受拉应力最大，最里层受压应力最大，两种力的大小向中性层方向递减），故在折弯成形后，并不是所有的纤维层的受力都大于材料的弹性极限，所以处于弹性变形阶段的材料有回复的现象。

由以上分析可知，当材料所受应力大于材料弹性极限越多（当然必须小于材料的抗拉深极限），产品折弯成形越稳定。故应力是决定材料是否回弹的主因素。①材料的弹性极限越高，所需要的变形应力就越大，回弹也就越大；②材料的相对弯曲半径R/T越小，应力就越集中，回弹就越小。

2.3 弯曲变形分析

折弯时材料一面受压应力，另一面受拉应力，并且拉应力占主导作用，故材料的中性层为材料中心偏向折弯内侧，如图2所示。

（1）材料的外层纤维由于受到拉应力，材料产生相对移动，材料的不足由宽度和厚度方向补充，故材料宽度尺寸减小。

（2）材料的内层纤维由于受到拉应力，内层材料向宽度方向移动，致使材料内层宽度增加。

当材料宽度小于三倍料厚时，断面的畸变尤其明显，由于拉应力占主导作用，故弯曲区域的毛坯有变薄现象。

3 弯曲件的滑移

由于毛坯与模具之间摩擦的存在，当摩擦力不平衡时造成毛坯移位，称作滑移。滑移的结果会使弯曲件的尺寸达不到要求。

3.1 产生滑移的原因

①工件不对称，毛坯两边与凹模接触面不相等。②凹模两边的边缘圆角半径不相等，半径小，摩擦力更大。③两边折弯的个数不一样。④V形弯曲中凹模不是中心对称，角度小的一边正压力大，摩擦大。⑤凹模两边的间隙和润滑情况不一样。

3.2 防止滑移的措施

①尽可能采用对称凹模，边缘圆角相等，间隙均匀。②采用弹性顶件装置的模具结构。③采用定位销内定位的模具结构。④内定位应设计为便于调整的形式，即内定位可设置在镶块中，可以通过调整镶块的方式来调整内定位。

4 防止弯曲时孔、边变形的工艺措施

4.1 弯曲时孔变形的原因

预先冲好孔的毛坯弯曲时，在变形区域范围内的孔会变形，在采用U形弯曲时，由于材料流动方向不同，在U形底部的孔比侧边的孔变形大得多。

4.2 防止孔变形的措施

（1）采用冲缺口或月牙槽，使孔周边与变形区域分离，达到防止变形的目的，如图1所示。采用冲缺口或月牙槽的原则是所冲缺口的尺寸应以不妨碍材料流动，不损伤产品使用性能为前提。

（2）弯曲前追加预压筋，减小材料的变形区域，如图2所示。

（3）边缘有缺口的弯曲件的成形顺序：先折弯再冲缺，如图3所示。

（4）对厚板料小圆角弯曲时，可在毛坯弯曲线的两端预先切圆弧切口工艺槽，避免侧面畸变影响弯曲件的宽度尺寸。如图4所示。

图1 冲缺口或月牙槽

图2 设置预压筋

图3 先折弯再冲缺

图4 设置圆弧切口工艺槽

5 弯曲不良及对策（表1）

表1 弯曲不良缺陷及其对策

[1] 刘胜余.基于实例推理的覆盖件冲压CAPP研究[J].计算机辅助工程,2011，（1）.

[2] 成 虹.冲压工艺与模具设计[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3] 沈言锦.资料夹底座多工位级进模设计[J].锻压装备与制造技术，2008，43（1）.

[4] 彭建生.模具设计与加工速查手册[M].北京：机械工业出版社，2005.

[5] 沈言锦.弹簧卡箍多工位级进模设计[J].锻压装备与制造技术，2007，42（6）.

[6] 李铭杰.冲模设计应用实例[M].北京：机械工业出版社，2013.