3.2-型材弯曲成形

08:57:04第三章第三章弯曲成形工艺弯曲成形工艺——3.2型材弯曲成形08:57:043.23.23.2型材弯曲成形型材弯曲成形型材弯曲成形•3.2.1型材滚弯成形•3.2.2型材拉弯成形•3.2.3型材绕弯成形08:57:043.2.13.2.1型材滚弯成形型材滚弯成形一、型材滚弯零件分类二、型材滚弯机三、型材滚弯基本原理四、型材滚弯的一般性问题五、滚轮的构造与设计六、控制型材滚弯回弹量的方法08:57:04一、型材滚弯零件分类一、型材滚弯零件分类飞机上的型材主要用于做骨架（机身、机翼以及进气道的隔框、加强缘条等），分为挤压型材和板弯型材两大类。滚弯的挤压型材可分为等曲率的与变曲率的两种。常用的型材剖面有角材与丁字形型材。08:57:04与外蒙皮连接的一般是收边的，如图(a)、(b)所示，与内蒙皮连接的一般是放边的，如图(c)，(d)所示。08:57:04滚弯型材滚弯型材角材角材挤压类挤压类板弯类板弯类变曲率变曲率等曲率等曲率丁字型材丁字型材放边型材放边型材收边型材收边型材放边角材放边角材收边角材收边角材08:57:04板弯型材零件板弯型材零件角形型材角形型材ΠΠ形型材形型材圆弧形型材圆弧形型材半圆形型材半圆形型材复杂形型材复杂形型材08:57:04挤压型材零件挤压型材零件压下陷型材压下陷型材压弯型材压弯型材滚（绕）弯型材滚（绕）弯型材拉弯型材拉弯型材复杂形型材复杂形型材08:57:04存在问题：存在问题：存在问题：•回弹半径的计算与滚轮中心距的确定•斜弯曲-扭转变形•剖面角度的改变•腹板与缘条的错动•腹板失稳起皱•两端保留直线段•滚轮的设计08:57:04二、型材滚弯机二、型材滚弯机数控四轴型材滚弯机数控四轴型材滚弯机(VPR(VPR--SPECSPEC--CNC))CNC))08:57:04型材滚弯机型材滚弯机卧式的卧式的立式的立式的六轮滚弯机六轮滚弯机四轮滚弯机四轮滚弯机滚弯等曲率滚弯等曲率型材滚弯机型材滚弯机滚弯变曲率滚弯变曲率型材滚弯机型材滚弯机08:57:04三、型材滚弯基本原理三、型材滚弯基本原理1、滚弯过程2、滚轮中心距的确定基本假设（——为简化工程计算提出的假设）：*在弯曲滚轮之间的变形区域内，近似地认为型材是等曲率的圆弧*忽略滚轮与型材之间的摩擦力对弯曲变形的影响*应力沿腹板高度的分布采用线性近似实际应力曲线08:57:04(a)(a)08:57:04型材滚弯过程的受力分析型材滚弯过程的受力分析08:57:04式中2arcsinRHRxnq++=α)sinRx)(cos(2maxαα−=＇PM故得弯曲滚轮对型材施加的弯曲力为＇P上导轮对型材施加的弯曲力为1Pααcos)sinRx(MP2max−=＇ααsinRx2Mcos2PP2max1−==＇导轮对型材施加外力就像一承受集中载荷的简支梁，如图6-3（b）所示，其最大弯矩为1P08:57:04四、型材滚弯的一般性问题四、型材滚弯的一般性问题1、斜弯曲-扭转变形2、剖面角度的改变3、腹板与缘条错动4、收边腹板失稳起皱5、型材的两端保留直线段问题08:57:0411、斜弯曲、斜弯曲--扭转变形扭转变形原因：合力的作用点不在或不平行于任一中心主惯性平面。消除斜扭的原则是：在左、右弯曲导轮之间的滚弯变形区域内，腹板与缘条均须加以约束，以防止有产生任何微小的斜扭变形的可能性。方法之一是增大上导轮的直径，减小弯曲导轮水平中心距以及减小弯曲滚轮的直径，并且在弯曲滚轮两侧加侧挡。08:57:04收边角材滚弯时的斜弯现象08:57:04角材滚弯时的扭转变形08:57:04限制收边滚弯角材斜－扭变形方法之一08:57:04限制收边滚弯角材斜－扭变形方法之二08:57:0422、剖面角度的改变、剖面角度的改变原因：在导轮以外的变形区缘条上表面没有受任何约束。弯曲滚轮对型材作用力的合力P′不通过弯曲中心（如图）而引起扭转变形。处理该问题的方法之一是采用六轮滚弯机进行滚弯，斜扭问题解决了，剖面的角度也就保持不变。08:57:0408:57:0433、腹板与缘条错动、腹板与缘条错动原因：腹板的刚度远大于缘条，是施加弯曲力的主要部位原则：滚轮对型材的弯曲力必须施加在主要部位——腹板上具体方法是：上导轮间的垫圈边缘在整个滚弯过程中必须对腹板边缘施压08:57:04型材剖面腹板与缘条的错动08:57:0444、收边腹板失稳起皱、收边腹板失稳起皱原因：相对弯曲半径较小的收边角材，如果滚轮间的间隙过大，就可能产生腹板失稳起皱的现象。解决问题的原则是：从腹板的两侧加以足够的约束，防止失稳时腹板朝厚度方向起皱的可能性；或者减少“压缩曲杆”的细长比。方法之一是：滚轮间的垫圈厚度的尺寸应加以控制，一般应比腹板厚度的实际尺寸约大0.1~0.2毫米。其次是调整机床、缩短弯曲滚轮间距。08:57:04收边型材腹板失稳起皱08:57:0455、型材的两端保留直线段问题、型材的两端保留直线段问题•原因：--与板料滚弯类似。弯曲滚轮与导轮之间有一定的水平中心距•减小两端余量的方法有：--调整机床，缩短弯曲滚轮的中心距；--几个零件合并起来滚弯而后分开。08:57:04五、滚轮的构造与设计五、滚轮的构造与设计型材滚弯机所用的工艺装备是上、下导轮与弯曲滚轮。对于斜角为零或斜角很小的角材或丁字型材，可采用通用滚轮进行滚弯。对于斜角较大与剖面形状复杂的型材，可采用专用滚轮进行滚弯。08:57:04滚轮的滚轮的设计设计•型材内边缘与滚轮之间的合理间隙值选取范围为0.1～0.2毫米。•滚轮的截面形状必须符合型材截面。•滚轮的直径按如下原则确定：——应适当增大上下导轮的直径，以使型材和导轮间具有较大的接触面积，改善型材在导轮间的支持状况。——应尽量减少弯曲轮和导轮之间的中心距，以便缩短型材在其间的悬空段长度。•为提高滚轮制造工艺性，可采用组合式结构。08:57:04六、控制型材滚弯回弹量的方法六、控制型材滚弯回弹量的方法——数控滚弯机工艺参数的确定：1.先理论分析计算得出一个近似值；2.按近似值调节机床进行实验；3.检验零件；4.修正近似值，得到实验值。08:57:043.2.23.2.2型材拉弯成形型材拉弯成形一、典型零件二、型材拉弯机三、型材拉弯基本原理四、拉弯模设计五、工艺规程设计六、典型零件的协调方法08:57:04一、典型零件一、典型零件拉弯型材零件的分类类似于滚弯型材，拉弯型材零件的分类类似于滚弯型材，所不同的是：对于变曲率的型材，除了曲率所不同的是：对于变曲率的型材，除了曲率中心同侧的型材，尚有曲率中心异侧的型中心同侧的型材，尚有曲率中心异侧的型材；对于丁字型材除了收边与放边的以外，材；对于丁字型材除了收边与放边的以外，尚有横向拉弯的型材；对于变形温度而言，尚有横向拉弯的型材；对于变形温度而言，除了常温拉弯成形外，尚有加热拉弯成形。除了常温拉弯成形外，尚有加热拉弯成形。对于大剖面的等曲率型材由于滚弯后难以校对于大剖面的等曲率型材由于滚弯后难以校形，故采用拉弯方法成形。形，故采用拉弯方法成形。08:57:04典型零件典型零件08:57:04拉弯零件的特点•相对弯曲半径较大，回弹较大•曲率沿轴向是变化的•零件较长，滚弯不方便08:57:04常用的拉弯材料：•LY12——硬铝•LC4——高强度的铝镁铜锌合金•MB8——镁锰合金08:57:04LY12拉弯之前的三种供应状态：•新淬火状态：加热温度495〜503°C，在水中冷却，通常采用；•不完全退火状态：加热温度350〜370°C，空气冷却，用于中间工序；•完全退火状态：加热温度390〜430°C，然后以每小时30的冷却速度降低至250〜270°C，最后在空气中冷却，用于形状比较复杂的型材零件；08:57:04型材拉弯过程中的主要问题是：•加载方式的选择•回弹半径的计算与模具合理外形的确定•轴向预拉力与轴向总拉力的确定08:57:04二、型材拉弯机二、型材拉弯机1．转台式拉弯机此类机床构造简单，制造方便，但是对于长度很大的型材零件，由于拉伸作动筒的行程较大，给机床设计带来一定的困难。2．转臂式拉弯机此类拉弯机的基本原理是拉弯模与台面固定不动，支臂与拉伸作动筒绕拉弯模转动，使零件产生弯曲变形，并保持轴向拉力始终与拉弯模相切。08:57:041．转台式拉弯机08:57:042．转臂式拉弯机08:57:04转臂式拉弯机08:57:0408:57:04三、型材拉弯基本原理三、型材拉弯基本原理1、回弹现象的分析2、回弹半径的计算方法基本假设（——为简化工程计算提出的假设）：*平截面假设*型材拉弯属于纯弯曲，亦即不考虑剪力的影响*采用折线型近似实际应力曲线，并认为拉伸曲线与压缩曲线相同3、轴向预拉力与总拉力的确定08:57:04板料压弯与型材拉弯应力分布的比较08:57:04卸载时应力与回弹应变的关系08:57:04四、拉弯模设计四、拉弯模设计根据产量分为两类：专用拉弯模——用于批生产通用拉弯模——用于试制生产08:57:04专用拉弯模设计要点如下：1、拉弯模的剖面形状2、拉弯模的长度3、典型结构模具与强度4、定位孔的位置5、安全装置08:57:041、拉弯模的剖面形状模具的剖面形状应符合于材型剖面的特点，间隙δ一般取0.2~0.5mm。A=B+A=B+△△B+(2B+(2～～10)10)08:57:04拉弯模的剖面形状08:57:042、拉弯模的长度模具的有效长度应较零件切割长度每边增加10mm；两端圆角半径R不宜小于20mm；工作中机床的夹头应能自由进入模具的后方，以便保证正确的轴向拉力作用方向，并减少毛料两端的工艺余量。因此在必要时模具两端开出缺口形状。08:57:04nrpnrp－－66拉弯机拉弯机08:57:043、典型结构模具与强度典型结构由数层合并而成，用螺栓连接。可用厚铝板或废铝铸造而成。底板应有足够的强度，需按照所拉弯型材的壁厚大小来决定。对于模具受力特别大的部分，可镶钢板局部加强。弯制壁厚大于5mm的型材时，模具外缘也宜用钢板加固。08:57:044、定位孔的位置定位孔的位置应满足两个要求：模具的外形应与在两旁钳口内准备拉弯的型材相切；模具的中心线与机床轴线重合。08:57:045、安全装置型材拉弯时可能因为偶然因素而突然断裂，向外弹开而伤及人员，在操作台前考虑加防护罩或挡板。08:57:04安全装置08:57:04通用拉弯模通用拉弯模的基本原理是利用各种小尺寸的标准元件——模块，按需要的模具合理外形组合排列。拉弯一批零件后可以迅速改作它用。模块设计时应注意：工作半径不宜过小，以免引起皱纹；宽度不能过大，通用性可大些；固定可靠且迅速。08:57:0408:57:04•夹头设计：夹头内的夹块必须按型材的剖面更换。由于型材在拉弯过程中受到很大的轴向拉力，夹块的齿面应保持可靠地咬住型材毛料，均匀传递拉力。为了防止将整个拉力集中于型材的某一剖面，齿面前端应带有平缓的过渡区，所有夹块应与型材表面均匀接触，并使拉力的合力近似地通过型材剖面的形心。08:57:04•夹头设计：08:57:04五、工艺规程设计五、工艺规程设计1、型材零件制造工艺性分析对型材的一般性工艺要求：*型材种类的选择*截面形状的选择*材料种类的选择*型材的形状*内部元件2．工艺规程与工艺装备08:57:04工艺规程工艺规程1、下毛料2、检验3、拉弯成形4、淬火5、拉弯校形6、检验7、按外形样板划线压下陷8、铣缺口与端头9、按切钻样板划线钻导孔10、检验11、阳极化12、涂底漆08:57:04••下料与下料与校正冶金工厂供应的挤压型材，技术条件较宽，例如允许非直线度2mm/m，角度偏差±2〜3º等，所以在成形为飞机的长桁、框缘之前必须加以校正。校正的主要内容有校直、校扭、校角。08:57:04•拉弯成形拉弯前必须正确选择材料的供应状态。对于硬铝（LY12）最好是新淬火状态或退火状态。淬火及时效状态只能用于弯曲半径较大的情况。08:57:04曲率中心异侧的型材三种拉弯成形方法*新淬火状态的毛料先拉伸、后弯曲，随后按辅助凸模弯曲，最后拉校；*新淬火状态的毛料先拉伸、后按辅助凸模弯曲，随后