弯曲工艺计算

5．3．1 弯曲力的计算

弯曲力是弯曲工艺设计和压力机选择的重要依据。由于弯曲力受材料性能、弯曲件形状尺寸、弯曲方法和模具等多种因素影响，因此很难用理论分析方法进行准确的计算。实践中采用公式概略计算弯曲力。

（1）弯曲力与校正力

表5．4为计算弯曲力的经验公式。

表5．4 计算弯曲力的经验公式

板料经自由弯曲阶段后，开始与凸凹模表面全面接触，此时，如果凸模继续下行，零件受到模具挤压继续弯曲，弯曲力急剧增大，称为弯曲校正。

（2）顶件力和压料力

对于设有顶件装置或压料装置的弯曲模，其顶件力或压料力Q值可近似取自由弯曲力的30％～80％，即

选择冲压设备时，除考虑弯曲模尺寸、模具高度、模具结构和动作配合以外，还应考虑弯曲力的大小。

对于有压料装置的自由弯曲：

Q＝（30％～80％）P自 （5．5）

（3）冲压设备选择

P公称≥Q＋P自 （5．6）

对于校正弯曲，由于校正力发生在下死点位置，校正力和自由弯曲力并非重叠关系，而且校正力的数值比压料力大得多，Q值可忽略不计，因此只按校正力选择设备就可以了。即

P公称≥P校 （5．7）

5．3．2 弯曲毛坯尺寸的确定根据应变中性层的定义，毛坯长度等于中性层的长度。应变中性层位置用曲率半径ρ表示：

ρ＝r＋xt

式中 r——弯曲半径；

x——中性层位置系数，按表5．5选取。

表5．5 中性层位置系数

由于弯曲件结构形状、弯曲半径以及弯曲方法不同，其毛坯尺寸的计算方法也不同。

（1）有圆角半径的弯曲（r＞0．6t）

这类弯曲件由于弯曲时厚度变薄不严重，断面畸变较小，展开长度根据弯曲前、后中性层长度不变的原则进行计算。如图5．21所示弯曲件的展开总长度等于直线部分的长度和弯曲部分中性层展开长度之和，具体计算步骤如下：

①计算直线段a、b、c的长度。

②根据r／t的值，由表5．6查出中性层位置系数x。

③计算中性层弯曲半径：ρ＝r＋xt。

④计算各弯曲段展开长度：Li＝πρiαi／180（i＝1，…，n）。

⑤计算毛坯的总长度：L＝a＋b＋c＋…＋L1＋L2＋…＋Ln。

图5．21 圆角r＞0．6t弯曲件

（2）无圆角半径或圆角半径较小时的弯曲（r＜0．5t）

这类弯曲件的毛坯尺寸是根据弯曲前后板料体积不变的原则进行计算。由于弯曲时弯曲处材料严重变薄，因此按体积不变的原则计算的毛坯，还需进行修正。具体计算方法请查有关资料。

（3）铰链卷圆的展开长度计算

铰链卷圆时，由于作用的凸模是对毛坯一端加压力，故产生很复杂的塑性变形（见图5．22）。

为了使毛坯在球向弯曲时保持稳定，只有R＜3．3t时才能实现。故铰链的卷制方法一般适用于R＝（2～3．3）t。当R更大时，卷制铰链就适用于铰链圈内径相等的心轴。

图5．22 卷制铰链

由于铰链卷圆变形特点，材料不是变薄而是增厚了，即中性层由于板厚度中间向弯曲外层移动，因此中性位置系数大于或等于0．6。表5．6为卷圆部分展开长度计算。

表5．6 卷圆部分展开长度计算

注：K值见表5．7。

表5．7 铰链卷圆中性层系数K