弯曲成形条件与工艺参数的优化

图4-23 回弹引起弯曲角和弯曲半径的变化

1—回弹前的弯曲件 2—回弹后的弯曲件

1.回弹及其防止措施

弯曲变形是指板料通过凸模在弯曲力的作用下，产生弹性变形和塑性变形的过程。当变形过程完成、去除弯曲力等载荷后，其弹性变形将立即回复，称为回弹，从而使弯曲角、弯曲半径发生变化，导致弯曲件的形状与尺寸不正确，如图4-23所示。

（1）回弹值的确定 在正确、合理地设计弯曲模结构的基础上，还应准确地控制弯曲成形条件，即成形工艺参数，以克服和防止回弹，控制回弹值，达到控制弯曲半径和弯曲角的目的。回弹值的表达式如下：

弯曲半径的回弹值ΔR＝R₀-R

弯曲角的回弹值Δα＝α₀-α

式中 R₀——回弹后的弯曲半径（mm）；

α₀——回弹后的弯曲角（°）。

当R/t＜;5～8时，弯曲半径变化很小，可查表4-65～表4-67确定回弹角。

表4-65 90°单角自由弯曲的回弹角Δα

注：表中回弹角为试验数据，使用时应加以修正。

表4-66 90°单角校正弯曲时的回弹角Δα

注：1.表中回弹角为试验数据，使用时应加以修正。

2.校正弯曲回弹角是指弯曲过程弯成时，再加载附加压力，以减小的回弹角。

表4-67 U形件弯曲时的回弹角Δα

注：表中回弹角为试验数据，使用时应按要求进行修正。

当R/t＞5～8时，其弯曲半径较大，回弹量也大，其R和α均有较大变化。因此，按纯塑性弯曲弯形进行计算，如图4-24所示，计算公式为

设K＝3R_eL/E

则

式中 R——弯曲件要求的圆角半径（mm）；

R_t——可补偿回弹的凸模圆角半径（mm）；

t——板料的厚度（mm）；

R_eL——板材的下屈服强度（N/mm²）；

E——板材的弹性模数（N/mm²）；

K——相应板料性能系数，见表4-68。

图4-24 V形弯曲件的回弹

表4-68 系数K值

（2）克服与防止回弹的方法与措施 在确定多种弯曲件回弹值的基础上，通过经验积累，可采取有效措施克服回弹。常用方法有补偿法和校正法，见表4-69。

2.弯曲件展开长度的计算

准确地确定弯曲件的展开长度，保证毛坯尺寸，也是保证弯曲件尺寸精度和质量的重要成形工艺条件。

弯曲件展开长度的计算，主要是指带有圆、圆弧段等弯曲件展开长度的计算。根据对弯曲变形过程的分析，展开长度的计算是基于其圆弧部位，即弯曲角对应的圆弧段的中心层及其位置之上的。计算方法为：根据r/t查出中心层系数K，计算中性层的弯曲半径ρ＝r+Kt，确定其弯曲圆心角，然后按下列公式计算展开长度L

表4-69 克服回弹的方法

（续）

式中 α——弯曲圆心角（°）；

r——弯曲半径（mm）；(www.xing528.com)

t——板料厚度（mm）。

L加上直线段的长度，即为弯曲件展开的总长，也即毛坯的长度。

（1）弯曲角α＝90°若弯曲件的弯曲角α＝90°，圆角半径为r，r/t＞0.5，则90°弯曲角部位中性层的弧长为

L₉₀°加上直线段的长度，即毛坯的长度。

（2）弯曲角α＜90°若弯曲件的弯曲角α＜90°，则其弧长计算公式见表4-70。

表4-70 弯曲角α﹤90°时弯曲部分展开长度的计算公式

（续）

（3）R/t＜0.5此时，视为计算无圆角弯曲件的展开长度，可根据弯曲前和弯曲后毛坯体积相等的原理进行计算，并视弯曲变薄的情况予以修正，如图4-25所示。

板料弯曲前的体积V₀为

V₀＝Lbt

板料弯曲后的体积V为

由于V₀＝V，则

图4-25 无圆角半径弯曲件的展开

化简得

L＝L₁+L₂+0.785t

由于弯曲变形部位将发生变薄，故常采用下列经验公式进行计算

L＝L₁+L₂+Knt

式中 n——弯曲角数目；

K——变薄系数，单角弯曲或多角顺序弯曲时K＝0.5，双角同时弯曲时K＝0.25，毛

坯塑性较高时K＝0.125。

3.弯曲力与校正力的计算

（1）弯曲力 弯曲力是指弯曲件在弯曲成形过程中所需的冲压力，即压力机应施加的冲压力。弯曲力与弯曲件的板料性能、料厚、几何形状，以及凸、凹模间隙有关。根据弯曲变形原理和经验，可采用下列公式计算弯曲力：

V形件弯曲力的计算公式为

U形件弯曲力的计算公式为

式中 P——自由弯曲力（N），即尚未校正弯曲时的冲压力；

B——弯曲件的宽度（mm）；

t——弯曲件板料的厚度；

R——弯曲的内半径（mm）；

R_m——板料的抗拉强度（MPa）；

K——弯曲变形系数，一般取1.3。

（2）校正力 校正力主要是指校正弯曲变形后，变形部位因回弹而产生弯曲角α和弯曲半径R，以保证弯曲件的尺寸精度和质量所需要的附加冲压力（P_q），P_q与板料性能、回弹量和变薄应力状态等有关。可采用下列经验公式计算校正力。

P_q＝qA

式中 A——校正时，集中施压部位的投影面积（mm²）；

q——校正力作用部位所需的单位冲压力（MPa），其数值见表4-71。

表4-71 单位校正力（q）

弯曲成形所用压力机的压力（P_压），理论上为自由弯曲力P和校正弯曲力P_q之和。为安全起见，压力机的压力P_压应为

P_压≥P+P_q

实际上，自由弯曲力P较校正弯曲力P_q要小得多，甚至可以忽略不计。为安全起见，常将压力机的P_压调至P_压＝1.2～1.5P_q，以保证弯曲件弯曲成形的尺寸精度和质量要求。