拉弯成形的优点和分类

1.拉弯成形的特点

拉弯是在拉弯件弯曲的同时，加以切应力，改变其内部的应力分布情况，如图5-23所示。以弹性弯曲为例，拉弯后的应力分布如图5-24所示，工件在弯曲变形的过程中受到了切向拉伸力的作用，施加的拉伸力使变形区内的合应力大于材料的屈服强度，中性层内侧应变转化为拉应变，从而材料的整个横断面都处于塑性拉伸变形的范围，卸载后内外两侧的回弹趋势相互抵消，因此可大大减少工件的弯曲回弹。

同压弯、滚弯相比，拉弯成形零件内在质量好，表面质量高，残余应力和弯曲回弹小，零件外形准确度和生产率高。就型材而言，适用于准确度要求较高，曲率半径较大，尺寸较长的大中型零件的成形。

图5-23 零件的拉弯

图5-24 应力分布图

2.拉弯方法

（1）按拉弯程序分类 根据拉弯程序的不同，拉弯成形可分为：先拉后弯、先弯后拉及先拉后弯再补拉三种成形方式。

1）先拉后弯时，拉力作用过于超前，工件虽然获得均匀塑性变形，但不能有效防止弯曲后剖面出现的不同应力分布，即卸载后回弹较大。

2）先弯后拉时，拉力的作用过于滞后，出现于拉弯模与工件的摩擦，限制了拉力沿工件长度方向的均匀传递，即变形不均。

3）先拉后弯再补拉的方法集二者之优点，即在实际生产中采用最多。

（2）按拉弯次数分类 根据拉弯次数的不同，拉弯成形可分为一次拉弯、二次拉弯。

对铝合金，一次拉弯即在新淬火状态（或退火状态）下，对工件进行的拉弯，其工艺过程为：预拉伸→保持拉力不变按拉弯模弯曲至贴合→加大拉伸力补拉。

一次拉弯适用于曲率半径较大，型材剖面惯性矩较小（一般为8cm⁴）的中小型型材件的拉弯。

零件的弯曲半径较小，弯曲角度较大时，一次拉弯的效果差，弯曲后的补拉难以完全消除型材内边的压应力，这时可以将拉弯工作分为两步进行：第一步在退火状态下进行预拉和弯曲，经最终热处理——淬火（铝合金）后，立即再进行第二步——补拉，即二次拉弯。由于工件第二次拉弯时的弯曲量很小，内边所产生的压应力很容易为后续的补拉所消除，所以工件贴模好，为生产中常用的拉弯方法。

（3）拉弯工艺参数

1）一次拉弯。

①一次拉弯2A12-O、7A04-O铝合金型材件的相对最小弯曲半径见表5-5。

表5-5 2A12-O、7A04-O一次拉弯最小弯曲半径

②一次拉弯的补拉延伸率见表5-6。

表5-6 一次拉弯补拉延伸率 （%）

2）二次拉弯。二次拉弯适用于截面惯性矩大于8cm⁴，变形程度大的大中型型材件的拉弯。二次拉弯成形准确度高、手工修整量小，残余应力较低。

二次拉弯中第一次拉弯的工艺参数同一次拉弯。2A12、7A04淬火后的第二次拉弯延伸率见表5-7。

表5-7 2A12、7A04淬火后的拉弯延伸率 （%）

2A12的拉弯必须在淬火后1.5h之内完成，7A04在淬火后2～4h之内或10昼夜之后进行人工时效。

①预拉力、补拉力的计算。预拉力是为了消除坯料的扭曲，防止型材腹板弯曲时起皱，可按下式计算P_A=FR_eL （5-1）

式中 R_eL——材料下屈服强度，对铝合金R_eL=R_p0.2；

F——型材的断面面积。

补拉的目的在于减少回弹，补拉力可按下式计算

式中 y——任意一层纤维到中性层距离；

b——型材在y处的宽度；

ρ——零件剖面中性层处的曲率半径；

D——材料应变刚模数；

E——材料弹性模量(www.xing528.com)

考虑摩擦，总拉力为

式中 μ——工件与拉弯模间摩擦系数，取0.15；

α——零件弯曲角（以弧度计）。

实际生产中，补拉力往往按经验公式估算

拉校力按下式估算

P_c=（0.7～0.8）FR_eL （5-5）

式中 R_eL——新淬火状态下材料的抗拉强度；

F——型材的断面面积；

μ——工件与拉弯模间摩擦系数，取0.15；

α——零件弯曲角（以弧度计）。

②坯料长度的计算。拉弯成形坯料尺寸可按下式计算

L_m=0.99（L+2A）+2B（5-6）

式中 L_m——零件坯料长度；

L——零件的展开长度；

A——由切割线至拉弯夹头端长度，约40～60mm；

B——夹入夹头内长度，约30～50mm；

0.99——考虑到坯料在拉弯过程中的伸长系数。

3.拉弯工艺措施

为了提高拉弯质量，除合理选择拉弯方法、拉弯参数外，工艺上还可采取如下措施：

1）良好的润滑，以降低工件和拉弯模之间的摩擦。使用的润滑剂要求对工件和模具无腐蚀又便于涂敷和去除，经济实惠。室温下常用的润滑剂为机油和工业凡士林油。

2）良好的边缘状态，避免工件在拉弯前有尖角、毛刺、锐边及擦划伤，特别是铣切后一定要砂光，防止应力集中而拉弯变薄甚至拉断现象的出现。

3）弯曲复杂剖面型材时，为了防止剖面畸变和失稳，可以用硬铝、精制层板材料等加工成垫块，用细钢丝绳串接成柔性垫条，拉弯时将其预先垫在缘板之间或腹板与模具槽口之间，如图5-25所示。

图5-25 拉弯用的垫条

4）对正反曲率S形零件的拉弯，选择在ΠΓΡ-7机床上拉弯，其方法有三种：

①在新淬火状态下，先行拉伸，并按固定在台面上的凹面弯曲，随后用凸模再行弯曲，最后拉校，如图5-26a所示。

②在新淬火状态下，先行拉伸，并操纵凸模进行弯曲，随后再按固定在台面上的凹模弯曲，最后拉校，如图5-26b所示。

③在新淬火状态下，先行拉伸，并按固定在台面上的凹面弯曲，拉校并利用凸模压紧工件，然后按其弯曲，最后进行拉校，如图5-26c所示。

图5-26 正反曲率S形零件的拉弯

4.组合拉弯

为提高材料利用率和生产效率，对材料相同，曲率相近的零件可采用组合拉弯。即多个零件一起拉弯，然后再切割（分开）成单个零件（前提除材料、曲率外，在申请加工模具时就得确定方案），如图5-27所示。

图5-27 组合拉弯

当零件为左右件时，组合拉弯即成对拉弯，这对飞机生产来说十分有利。如为S形，则按正反曲率的S形零件的拉弯进行。