[优秀毕业论文]少道次的绕弯工艺试验研究.doc

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1、摘要少道次的绕弯工艺试验研究摘要本文通过对LY12M帽形型材的绕弯成形工艺试验，分析影响断面精度的各成形工艺参数，即侧压力、后张力、修模角对形状畸变及曲率弹复的影响。研究了绕弯次数对断面精度的影响，进而得出经两次绕弯成形即可满足产品的技术要求，并最终确定了两次绕弯成形的各合理工艺参数。首先，分析了在不同的修模角下，一次绕弯时，侧压力和后张力对型材断面精度影响规律及修模角对断面精度的影响规律。并通过对帽形型材换向绕弯工艺的研究，获得了在换向时，各工艺参数对断面形状畸变及曲率弹复的影响规律。为了最终与实际生产接轨，在实际生产中应用的绕弯机上，针对帽形型材的弯曲件采用不同的试验方案，经过对大量的实验

2、数据进行对比分析，得出各试验方案产生的形状畸变及曲率弹复变化规律。进而得出经一次弯曲很难达到产品的尺寸精度要求，证明了一次弯曲成形即能满足精度要求的可行性几乎不存在。同时得出，两次绕弯成形的合理可行性。本文最终确定了一次绕弯时，侧压力及后张力的合理值。二次换向绕弯时，修模角及侧压力的大小。为实际生产提供制定了合理的二次绕弯工艺参数。关键词单击此处输入中文关键词；目录摘要IAbstractII第1章 绪论31.1引言3131.2.1型材的弯曲方法及发展541.2.2 型材弯曲的研究状况61.3 弹复的研究概况61.3.1 弹复理论研究状况81. 3.2 弹复控制及应用81.5本课题的意义和研究内

3、容11第2章 修模后工艺参数对绕弯件精度的影响122.1 引言122.2 实验准备132.2.1型材毛坯的制备132.2.2型材绕弯试验装置132.3 参数的测量152.3.1曲率半径的测量152.3.2 测压力P的测量152.3.3 后张力F的测量162.3.4翘曲角度及的测量162.4侧压力P对断面形状畸变以及曲率弹复的影响172.5后张力F对形状精度的影响212.6修模角对形状精度的影响252.7本章小结26第3章 换向绕弯时工艺条件对绕弯件精度的影响273.1引言273.2换向绕弯时侧压对绕弯件精度的影响273.3换向绕弯时修模角对形状畸变的影响303.4本章小结33第4章 绕弯次数对

4、绕弯件精度的影响344.1引言344.2绕弯次数对断面畸变的影响344.3绕弯次数对曲率弹复的影响394.4 绕弯次数对绕弯件精度沿周向不一致性的影响404.5本章小结41第5章 绕弯机上的绕弯工艺试验研究425.1 引言425.2实验装备425.2.1自控绕弯机425.2.2 绕弯模具图425.3一次绕弯时，后张力和侧压力合理值的确定445.3.1 一次绕弯时合理侧压力值的选取。445.3.2第一次绕弯时合理的后张力值的选取545.4换向绕弯时修模角与侧压力的选取625.4.1换向绕弯时修模角的选取625.4.2换向绕弯时，侧压力的选取635.4.3 经两次绕弯成形的试件645.4.4 本章

5、小结65本章小结66结论67参考文献68附录69千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 绪论1.1引言 绕弯成形工艺在生产和实践中经常采用，特别适用于等曲率零件的成形。它具有设备简单、操作方便、生产率高等优点。对于一般弯曲件来说，弹复问题是影响产品质量的重要因素。对于型材弯曲件也不例外，但是在异型截面型材弯曲时，存在着扭曲问题，从而使剖面形状发生畸变，成为影响零件精度的又一重要因素。国内外学者对于绕弯的研究还比较少，尤其对于异型截面型材绕弯件剖面形状畸变的研究还很不成熟，而剖面形

6、状的畸变又直接影响到成形零件的质量。本课题是针对航天部某导弹发射架的加强框提出的。目前，采用的绕弯工艺，为保证产品零件的精度要求，仍需要四次弯曲。为提高生产效率，减少不必要的人力、物力消耗，需要减少弯曲次数。探讨两次甚至一次弯曲成形即能满足产品精度要求，不仅具有一定的理论意义，还具有较高的实用价值。1.2型材弯曲研究概况 把平板毛坯、型材或管材等弯成一定的曲率、一定角度形成一定形状的冲压工序称为弯曲1。弯曲成形应用极为广泛、弯曲的方法及其所用设备也很繁多，如普通冲床上利用模具压弯、闸弯机上压弯、折弯机上折弯、滚弯机上滚弯、拉弯设备上拉弯、绕弯设备上绕弯等等2。生产中，弯曲件的形状很多，除了板料

7、到弯曲外，型材弯曲在弯曲件中也占有很大比例，常见的剖面形状有圆管形、V形、U形、帽形等；所用材料有板弯型材和挤压型材；其外形有等曲率的，也是变曲率的3。 历史上对塑性弯曲的研究有着广泛的工程背景和应用前景。在现代工业生产中，板材，型材和弯曲变形被广泛地应用于制造压力容器，汽车、船舶、飞行器的外壳等大型金属结构及各种形状的日常用品。平板弯曲是很重要的生产加工方法，而弯曲技术的发展目标是为获得以下满足实际应用的主要信息：在模具设计、加工过程、施压和控制工件形状精度过程中，对回弹的预测；预测失效和对可弯性的估计。尽管平板弯曲技术已经有了很大的发展和进步，但为 了提高产品质量和效率，仍然需要对其理论方

8、面进行更深一步的研究4。1.2.1型材的弯曲方法及发展51. 纯弯曲：是一种理想的弯曲方法，实际生产中较难实现。Makelt用相对复杂的设备针对偶弯曲做了几项实验，但对于纯弯曲是否能够实现解释的不十分清楚。但最近，由Crafoord用最简单的实验设备做出的实验表明，已经能够给出纯弯曲近似的概念。同时，由Koyama和Kawada设计出的计算机控制设备也能够得出相同的结果，A.B.Perduijin.er al从各向同性应力硬化的理论观点出发，利用所建立的弹性模型对小曲率弯曲提出了一种对纯弯曲的相对弯曲关系的有效的解释,而对于大曲率弯曲则采用刚塑性模型6。2. 压弯：又名三点弯曲，压弯有无底模压

9、弯和有底模压弯之分，前者又称自由弯曲。 有一种称为金属板弯曲的机械可视系统（MVSSMB）已经用于捕获、分析弯曲的形状，以此决定法兰边角度和弯曲部分的平衡7。在金属板材弯曲过程中采用机械可视系统来解决传统的回弹问题，是一个很独道的方法，这种方法是基于在瞬时弯曲关系上的新的机械模型，而这种模型是来自于弯曲形状的轮廓。可以根据各种材料的特性，给出冲头运行的所需要的指令。这也就是所谓的智能化成形的第一步7。还有许多新的技术，可适应的控制方法越来越多的应用于改进弯曲角度的准确性，Leo. et al 运用弯曲模型原理预测压弯，特别是在有冲头薄板弯曲情况下以获取合适的弯曲界限，描述了基于这种方法的模型怎

10、样改进无模弯曲的适应控制方法8。3. 拉弯：其基本原理是在毛坯弯曲的同时施加切向应力，改变毛坯剖面内的应力状态，以达到减小回弹，提高零件成型精度的目的。采用拉弯法成形工件，显著降低了卸载后工件的回弹量，但仍有部分回弹，这是设计成形模具的关键问题。以往是靠多次修模试验的方法来满足制件尺寸要求。而关于型材拉弯成形模具半径和角度的确定，工件回弹量的计算等问题，目前尚无理想的解决办法。钱志平等通过分析拉弯成形此类型材制品时回弹的原因，采用了弹塑性力学的卸载理论，确定曲率和角度回弹量。对成形模具半径和角度的确定提供了可靠的算法。按此设计模具，可保证拉弯成形后产品的尺寸精度9。4. 滚弯：滚弯是利用24个

11、旋转的滚轮，将连续送进的坯料到弯曲成有较大曲率半径的筒形、锥形或非等曲率的单曲度的弯曲件的方法，它可以成形双曲率的球面和双曲面。对于四轮滚弯来说，有些遗憾的是，目前对弯曲的操作技术的理解仍然处于初始阶段，很大程度上是依赖于操作者的技巧和反复试验方法。这样一来，限制了四轮滚弯的优越性的全面开发和它的灵活性。目前的研究是开创一个较乐观的弯曲方法以改变它对手工技能要求的依赖性，并已取得可喜的结果101112。5. 绕弯：将板、管或型材绕一定形状的模胎逐渐弯曲的方法叫绕弯。绕弯时坯料的一端被夹紧在成形胎模上，在旋转压轮的作用下毛料逐渐被弯并紧靠在模边缘上。此类成形工艺在国外研究的不多，国内杨玉英等人通

12、过对帽形截面型材绕弯工艺的研究，提出了一系列适用于绕弯工艺的理论和方法，为绕弯变形过程的深入认识及其变形机理的解释指明了方向13141516。6. 其它弯曲方法：随着对弯曲研究的深入，新的弯曲方法不断涌现，常见的有推弯成形法，是一种比较适用于薄壁短弯头冷成形的新方法，仅一次成形就可达到产品的技术要求，不仅效率高，质量好，而且模具结构简单，大大提高了生产率17。另外还有无模弯曲新工艺激光弯曲法和适用于管材成形的U-O弯曲法等181920。7.电磁感应加热弯曲法，它可以解决大口径薄壁管小半径的弯制难题，在弯管技术中开辟了新路。依此原理而设计生产的中频弯管机，二十多年来它在锅炉制造、核电制造等领域中

13、发挥了很大作用21。8.无模弯曲在石油化工、发电等部门的大口径管弯头生产中已经得到了很好的应用。基于对这种成形方法的诸多优点的不断认识，它的应用领域正在不断扩大，实验已经证明，这种工艺方法用于异形管及型材弯曲可大幅度地提高此类件的成形极限，很好地维持制件的断面形状22。胡福泰等人已成功地开发了可用于弯曲异型断面型材的设备23。另外，飞机结构中有许多短小的型材弯曲零件，其中有等曲率的变曲率的；有曲率中心同侧的与曲率中心异侧的，这些零件在工艺上的主要特点是长度比较短，不宜于在拉弯机或滚弯机上成形，目前采用弯曲模在冲床上冲弯成形2425。还有一些特殊的成形方法，比如：细长弯曲件的振动成形法，即利用振

14、动剪床渐次弯曲，以此制出较理想的零件。这种方法只需要设计制造一个简单的振动弯曲模就可以生产26。1.2.2 型材弯曲的研究状况在弯曲工艺理论的研究方面，Wollter首先提出了板的中性层移动理论；Hill对平面应变条件下板塑性弯曲的精确理论进行了阐述；Porksd研究了刚-线性强化材料的板的弯曲理论。Crafoord、余同希、Dadras和Shabaik先后研究了考虑材料真实应力、应变关系的弯曲理论272829。这些塑性理论不仅为我们认识板的弯曲机理作出了实际贡献，而且在实际工程中也具有重要价值。国内陈毓勋等人研究了不同加载方式下变曲率外形样板的拉弯过程，并对型材弯曲工艺过程进行了探讨，提出了

15、适用于弯曲件弹复的计算公式2425，杨玉英等人通过对帽形载面型材绕弯工艺的研究，提出了一系列适用于绕弯工艺的理论和方法，为绕弯变形过程的法定程序认识及其变形机理的解释指明了方向13141516。1.3 弹复的研究概况 塑性弯曲和任何一种塑性变形一样，在外载荷作用下毛坯产生的变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。当外载荷去除后，毛坯的塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，其形状和尺寸都会发生与加载时变形方向相反的变化，这种变化称为回弹（又称弹复）30。 金属在塑性变形过程中的卸载弹复量等于加载时同载荷所产生的弹性变形。所以塑性弯曲的弹复量即为加载弯矩产生的弹性曲率的变化31。文献312432 等

16、介绍了一些弹复计算公式，但由于所用力学模型过于粗糙，按这些公式计算所得出的弹复量与实验数据差别较大，故常用于对复杂成形弹复问题作定性判断。 文献33从力学角度系统地阐述了塑性弯曲理论及其应用。基于弹塑性弯曲的工程理论，理想弹塑性材料矫形截面梁（即板条）在平面应力情况下弹塑性纯弯曲后的弹复计算公式（Gardiner公式）为： 当式中 R、R分别为回弹前、后的曲率半径： Y材料的屈服应力； E材料的杨式模量； t梁的厚度。 对于平面应变情况，只要用E=代替E即可，V为泊松比。文献33对Gardiner公式加以推广，使之适用于幂强化材料一般等截面直梁纯弯曲后的弹复计算，例如对于弹性线性强化材料，回弹

17、比为 式中m-无量纲弯矩，m=M/M,其中Me弹性极限弯矩。由下述方程决定： 2-式中相对模量，=EP/E，其中EP 线性强化模量；E杨氏弹性模量。 当矩形截面梁受弯矩M和轴力N作用时，回弹比为 式中n=N/Ne；Ne=Ybt，其中B矩形梁宽度。由上式可见当轴力增大时弹复将减小，因此对弯曲件加一定的拉力减小弹复。 理论研究中所作的一些假设，只有当板料的相对宽度B/t和相对弯曲半径R/t足够大时才比较适用。1.3.1 弹复理论研究状况 塑性弯曲件的回弹是个较复杂的问题，国内外许多学者都对其进行了一步的研究。对于弯曲变形弹复值的计算，由徐向环等人通过试验研究，采用追索迭代法，得到非失稳和大曲率弯曲

18、成形状态的弹复值计算公式。由此推导的弹复值计算公式来设计和制造弯曲模具，对一般精度要求的弯曲冲压件，一次试冲即可获得零件尺寸34。而雷邦明对于矩形截面钢管弯曲时受力的分析，利用材料力学中对应力与应变的计算公式，推导出弯曲半径和弯曲角回弹的计算公式，并通过实例予以验证35。秦志国等人分析了现有弹复理论的不足，提出了用材料力学中的单位力法求弹复的方法，其计算值与实测值符合较好，可以将塑性弯曲区的回弹和弹性区的回弹统一起来分析，并为非圆弧弯曲区的回弹分析提供了一个新的研究途径，因此具有较大的适应范围36。由刘金武等人分析了弯曲回弹应力应变变化过程，推导了矩形截面杆回弹弯矩、回弹曲率的计算公式；发现经

19、典纯弯曲理论确定回弹弯矩的方法与公式比较存在较大理论误差。分析途径是将弹塑性材料弯曲回弹分两个阶段进行应力应变分析，根据静力平衡条件和变形协调条件推出了回弹曲率、回弹弯矩等一系列回弹计算公式37。由官英平提出的关于板料弯曲时减薄系数的计算，改变了以往根据实验测定的传统方法，通过对板料弹塑性弯曲变形分析，利用材料力学中的平面曲杆理论，提出了大曲率弹性变形应变中性层向内移动的观点，并给出了减薄系数的计算公式38。这些塑性理论不仅为我们认识板的弯曲机理作出了实际贡献，而且在实际工程中也具有重要价值394041。1. 3.2 弹复控制及应用 一般来说，弯曲模具的生产是经过累试的过程，也说是模具要经过反

20、复更改修复多次，以获得所需要的形状。这主要是因为回弹的影响，从而引起了时间和人力的浪费，增加了总的消耗。最近几年，计算机技术已经发展到了塑性问题的分析。应用这些技术可以在成形过程中得出非常精确的回弹。利用这项研究我们可以缩小回弹后平板的尺 寸偏差近而获得模具的几何外形。通过此项研究，对于这些塑性理论不仅为我们认识板的弯曲机理作出了实际贡献，而且在实际工程中也具有重要价值。模具的精确设计方法已经被用于平板筒状弯曲时的模具设计42。Z.Hu, J.Q.Li通过在小弯曲半径处采用局部感应加热方法，来分析管弯曲的压力状态和变形，基于ANSYS软件和有限应变理论的计算机模拟系统已经得到发展，能用于模拟整

21、个弯管小曲率半径局部加热的全过程。通过本次实验可以得出，为使小曲率半径弯管成形规范化，在弯管机械中的弯臂应采用合适的反向力矩。反向力矩随着弯曲角度的不同成非线性变化，它们之间的关系可以通过计算机模拟获得43。 D.Schmoeckel的板材拉弯过程中减少回弹为了检测在混合拉力作用下的板材拉弯成形的回弹。应力分量是回弹产生的决定因素。因此，采用特别合理的压板压力能够控制回弹。实验结果与模拟结果进行了对比。实验中，可以看出回弹现象受到混合拉力的影响。实验已经表明回弹材料应力状态的关系，由压板压力的作用是明显的，在成型成形过程结束时压板力的突然增加对解决回弹是特别有益的。采用FE模拟与实验结果一致4

22、4。由J.C. Ferreira做的一项实验研究以调查创新的数据控制精密系统板弯曲时，对板材的机械性能的估计。实验的计算机处理设备得出的数据与系统采集数据相结合，能够计算各自应力-应变曲线上的特征点的弹塑性常量。 最新发展起来的计算机精确模拟控制（NC）与模式系统相联，随着在工艺过程中弯曲时的应力应变，能够对估价金属的机械性能方面做些研究。 模块控制设备是一个可采用的实验室精确系统，能够在不同的工艺技术加工领域中调整工序的分析、合成、模拟、和检测。已经描述了一个试验研究，也就是革新的数值控制精确弯曲测试系统，能够定量和分析金属板材的应力应变，用于数值控制（NC）和数据获取（DAQ）的软件是La

23、bVIEW445。此项结果能得出以下结论和应用：能够得到不锈钢和铝合金板材样本的弯曲应力应变图，其图中反应的特征点与拉伸试验设备的所能得到的图形相类似。能够研究在弹性范围内的循环压力下的永久的能量吸收效应，也就是所谓的弹性滞后。薄板金属的应力应变关系的非线性的应力状态和实际屈服在金属回弹的实际极限设计中可以得到利用。而金属的塑性在金属成形和冲压显得尤为重要。极限压力根据弯曲失效时的压力45。 弯曲混合精密成形的有限元分析和设计及与实验测量的吻合。过程设计是金属成形过程中的重要的步骤。对有精密的机械构件，有孔，临界分量的电视电子枪探讨其多工序成形以改进传统的成形方法。加工过程有两个成形特点：精密

24、冲压的弯曲弯边和胀形。采用有限元方法来分析和设计多工序成形过程，结果借助于精密测量方法的一系列的实验成形而得到肯定。此过程由16个操作步骤组成。这其中有两个重要的操作，压弯弯曲与精压，来研究缺陷的形成，以改进过程设计。有限元的分析考虑了模具的弹性收缩。使其在模具工业设计中能得到补偿，能应用于新孔形件的研制与发展。在一个产品的生产发展过程中，因为缺乏设计经验，而采用能引起时间和材料巨大浪费的累试法。为改善这些缺陷，传统分析方法采用向上回弹技术和滑移线场解法。然而，用这些传统解法很难保证结果的精确性。因而，现在采用FEM（有限元分析方法）。在多工序精密成形中采用FEM方法和专家经验的结合能够更有效

25、的设计。在对金属的成形，回弹效应和厚度分布，应力应变等方面的分析可以发现缺陷。 弹塑性有限元分析可用于调查每一工序结束时的回弹效应。考虑到分析和设计结果都是来自于数值方法和实验证明，弯曲的方法步骤都以改进传统方法为目的。FEM分析方法给出了工艺设计的最初的信息。 这种方法寻求的是在精密部件的成形过程时能获得系统设计步骤，使用了一种工业有限元规划借助于精确的实验确定。尽管有限元模拟和实验结果有几处不同，但是，系统的方法通过稍微更改以能其能应用于精密成形。为了得到更准确的结果，可以采用三维模拟，这项实验在与相关有限元方法的分析给精密成形的工业领域会带来技术冲击46 。 由Frode Paulsen

26、 et al 提出的关于铝挤压件弯曲的三维弹塑性有限元分析，整个研究对象是确定在分析工业绕弯和拉弯中通用软件MARCK5.2 应用性。集中讨论材料行为的影响。横截面单元的细化，以及关于几何公差的模具几何尺寸。外部预拉伸的应用和为获得更好的公差的内部支撑，两者对弯曲的影响也可进行演示。结果已经通过大量的实验的验证，这些实验都用了工业弯曲机，演示结果表明：弯曲边的起皱和凹陷可用多个相连的固定的内芯棒，对这些缺陷进行消除，再之，外部预拉伸表现在为了减小弹复和局部失稳这方面是有利的。已经发现，在挤压后，期望厚度的变化与有关在拉弯中压陷的各向异性同样重要。弹性回复受应变强化和拉应力以确保减少弹复。实验结

27、果与数值结果非常吻合。这表明，不用直接做实验就能推断各种情况的结果，这是可能的。所以得到这样的结论；在工业弯曲中，对于设计和产品的优化，有限元分析被证明是最合适的数字工具47。 人工神经网络在弯曲中的应用已经越来越广泛。目前的研究工作主要是控制如何减少板材弯曲过程中的回弹。由M.V.Inamdar et al 提出了一种利用神经元网络来控制无模弯曲过程中的回弹的BP算法，构筑了一种人工神经网络模型。能够预测在期望得到弯曲角为90的情况下，回弹角仅在2以内，如果用较多数量的训练模式，可以得出更准确的预测（也就是能得出更小的偏差）48。目前我国在传统绕弯、拉弯工艺上有些研究和应用，智能化研究方面很

28、少，基本是空白。20世纪板型材弯曲加工的重要方向是普遍将数值模拟应用于板型材弯曲加工的智能化上，且随着智能化程度的提高，加工精度也大大提高。1.4弯曲件的断面畸变的研究状况1.4.1断面形状畸变研究1.4.2 断面形状畸变的控制方法1.5本课题的意义和研究内容 本课题是针对航天产品一框类零件提出的，该零件是某火箭发射筒加强框，成形后不但要求曲率半径准确、有较高的装配精度，而且对断面的几何精度有严格要求。以往使用滚弯工艺成形，成形时需多道工序，且需几道中间淬火，最后还需手工校形。工人的劳动强度大，生产效率低，而且材料利用率不高，造成人力、财力的极大浪费。目前，采用的绕弯工艺，为保证产品零件的精度

29、要求，仍需要四次弯曲。为提高生产效率，减少不必要的人力、物力消耗，需要减少弯曲次数。探讨两次甚至一次弯曲成形即能满足产品精度要求，不仅具有一定的理论意义，还具有较高的实用价值。第2章 修模后工艺参数对绕弯件精度的影响2.1 引言型材绕弯时，侧压、后张力、相对弯曲半径等成形工艺条件对绕弯件精度的影响主要通过以下几个参数体现：上、下翼翘曲角度、，上、下直臂翘曲角、及曲率弹复R及R及表示，如下图2-1所示。在文献中已经研究并总结出侧压力、后张力对形状畸变及曲率弹复的影响规律，为型材绕弯成形工艺提供了重要的依据。由以前的研究表明，型材绕弯的影响因素众多。要想得到高精度的绕弯件，绕弯次数比较多，而且精度

30、稳定性较低。能否用较少工序（绕弯次数）获得较高精度的绕弯件成为继续探讨与研究的课题。本文主要分析在不同的修模角下，一次绕弯时，侧压力和后张力对型材断面精度影响规律及修模角对断面精度的影响规律。并在此基础上，探讨能否获得一次绕弯成形即能满足绕弯件尺寸精度的要求。 (a) 断面形状 (b) 断面畸变 图2-1 断面形状畸变示意图 1外缘 2直臂 3内缘（翼） 翼翘曲角度 直臂翘曲角度2.2 实验准备2.2.1型材毛坯的制备本试验所用材料为LY12M料厚为1.0mm和0.8mm，宽度为50mm，长度分别为340mm和330mm。实验采用折弯机对板材进行折弯。帽形型材折弯时对各个圆角进行逐个折弯时都要

31、预折弯，使型材初步成形，再对型材进行二次折弯，使型材最终成形。用折弯法对毛坯加工有如下缺点：一是帽形型材高度不太一致，二是宽度不太一致。优点：折弯法方便，设备简单。2.2.2型材绕弯试验装置帽形型材成型主要在如图示23所示装置上进行，其工作部分主要由绕弯模，侧压轮，夹头，导轨，导正块及磨擦顶板等几部组成。侧压轮及绕弯模的形状和尺寸如图2-4及图2-5所示。侧压轮与绕弯模的外径的工作间隙=1.1t,间隙不能过大，以保证型材在绕弯过程中剖面形状不发生畸率。导正块其结构如图2-2所示。导下块对断面形状精度、绕弯成形的顺利进行有重要影响。试验时，保证侧压轮的切点和导正块的对应点共线。磨擦顶板 其结构如

32、图2-2所示。通过调节顶杆螺母的位置，使型材与导轨间获得不同的磨擦力f，从而调节成形的磨擦条件。顶杆螺母的光杆部分贴有应变片，测量其变形，计算得到型材与导正块间的接触压力，从而换算成不同的磨擦力。图2-2导正块及摩擦顶板1底板 2毛坯 3导正块 4顶杆 5定位板图2-3绕弯试验装置结构示意图1绕弯模 2主轴 3夹头 4侧压轮 5小轴 6顶块7顶杆 8挡板 9支架 10螺杆 11垫块 12导轨13底板 14型材毛坯 15导正块 16定位板 17摩擦顶杆 图2-4绕弯模形状尺寸 图2-5侧压轮形状尺寸2.3 参数的测量2.3.1曲率半径的测量曲率半径的测量用曲率测量仪（图2-6）进行，测量原理如图

33、2-7。 图2-6 曲率测量仪结构简图 图2-7 曲率半径测量原理1 表头 2支架 3固定板 4滑动触头5固定触头 6圆柱销 7螺钉图中l为已知，l=30mm，h为测得的圆弧弓高，根据勾股定理，曲率半径的计算公式为：R=(h+225)/2h (2-1)2.3.2 测压力P的测量侧压轮对型材所施加的侧压力P等于中间顶杆的推力P1，所以问题的关键在于求出顶杆的推力。在顶杆上贴上应变片，通过测量测出顶杆的应变。然后由应力应变关系计算出顶杆上的推力。即可得到压力的大小。顶杆的推力为：P1 =s =Eer2式中P1侧压轮作用在型材上的总压力；E弹性模量；E=2.1105Mpa；e 顶杆应变值；S顶杆横面

34、面积；r顶杆横截面半径侧压力的大小即为顶杆推力的大小，侧压力的改变可通过调节顶杆螺母的松紧程度而改变应变值来达到。为得到更具普通意义的结果，侧压力采用单位长度上的压力来表示，实验中取侧压轮与型材的接触线上的单位压力来表示，即：P= P1 /l式中：l侧压轮与型材的接触长度，其值随型材宽度的不同而变化。P单位长度上的侧压力2.3.3 后张力F的测量导正块后张力F的测量原理和侧压力相同在顶杆螺母光杆部分贴有应变片，通过测得其产生的应变计算顶杆的压力，从而也就得到导向块和型材间的接触压力，利用下述公式便可以计算出后张力F。f=EeS式中导向块和型材间的滑动磨擦系数，=0.27 ；S顶杆的光杆部分面积

35、。通过调整顶杆的位置，即可获得不同的后张力，类似于侧压力的选取，为获得具有普遍意义的结果，后张力的比较采用单位面积上的后张力F来表达，即：F=f/s1式中：s1型材横截面面积 F单位面积上的后张力2.3.4翘曲角度及的测量如图4-2所示将试件立在水平砧板上，然后找正。将高度尺如图2-8所示放好，高度尺由高度划线游标卡尺改装而成，上表面与底面平行，游标可上下滑动，其上表面作为测量基准面，这样就可以用万能角度尺测量出直壁与基准面的夹角。图2-8 翘曲角及测量示意图1橡皮泥 2试件 3高度尺2.4侧压力P对断面形状畸变以及曲率弹复的影响此次实验是在模拟实验装置上进行的，研究了后张力F 适当时，在不同

36、的修模角下，侧压力的变化对断面形状畸变及曲率弹复的影响。考虑到试件、实验台的强度，及实验的动力等条件。取侧压力在P=256.2N/mm至P=182.8N/mm范围内变化。后张力F取F=6.6Mpa。连续改变侧压力五次测量每次的，R的平均值。影响规律如下图2-9至2-13所示，其中修模角分别为=1，1.5，2，2.5，3时，侧压力对形状畸变的影响。 图2-9 =1侧压力对，及R的影响 图210 修模角=1.5时，侧压力对，及R的影响 图2-11修模角=2时，侧压力对，及R的影响图2-12 修模角=2.5时，侧压力对，及R的影响。 图2-13修模角=3时，侧压力对，及R的影响由图2-9至图2-13

37、可以看出，随着侧压力P的增大，畸变角度有减小的趋势，对曲率半径的弹复R的影响规律不明显。在=1.5到=2.5范围内 R呈上升趋势。在=3时下降趋势比较明显。而在此时，侧压力的增加使，R下降，影响较明显。对于侧压力的影响可做如下解释：1. 侧压力的增加提高了型材变形的稳定性。使型材的变形的稳定性提高，改善了型材的断面形状精度。这是由于侧压力的作用，改变了型材变形时的应力应变状态，使型材各部分变形趋于均匀。由于侧压力的增大，类似于对材料起轧压作用，使材料的塑性变形增大，弹性变形程度减少，所以断面形状畸变减少。2. 绕弯过程中侧压力的作用使型材与侧压轮间的磨擦加大，磨擦的存在增加了成形区毛坯断面内的

38、拉应力成份，使沿横断面方向的应力梯度减小，也就是说使中性层外侧的拉应力加大，中性层内侧的压应力绝对值减小，并最终随侧压的增大向拉应力转变，这种应力的转变过程使型材各部分的变形渐趋一致。侧压力越大，塑性变形量也就越大，弹性形变占总变形变小。所以，随侧压力的增加，型材各部分的变形渐趋一致，变形均匀性得致改善。由卸载过程中型材各部分弹复不一致而使断面形状发生的畸变，随着侧压力的增大，型材断面畸变值随之减小。在图中可以看出，出现了一些奇异点，这主要是有以下几种原因造成的。第一，由图可以看出，随着侧压力P的增大，R都有大致减小的趋势。试件的加工过程是用折弯工艺进行的，这种工艺虽然简单易操作，但是精度不易

39、控制，导致同一个毛坯前后两端的高度和宽度不一致这样就会导致毛坯弯曲过程中，不同的毛坯内缘部受到后张力不一样，甚至同一个毛坯在弯曲过程中后张力都不是不变的，而后张力对成形工艺是一种重成形工艺因素，这在后面会提到。第二，由于实验是采用手动的，人为的因素。第三，由于实验装置有导向块，针对不同的毛坯施加后张力时导正块与坯的间隙不一样，即使同一个毛坯上内缘和下内缘与导正块的间隙不一样，这样，绕弯时，即使不同的毛坯绕弯时，后张力会不一样，同时，同一个毛坯绕弯时，上内缘和下内缘的张力也不完全一样。第四，由于导向块之间的间隙不一致，在施加后张力时致使YD-15动态电阻应变仪显示的数据不稳定，所以在要求后张力不

40、变时，每次所加载的后张力很有可能不是同一个后张力值。2.5后张力F对形状精度的影响后张力是影响型材断面形状的又一主要因素，实验过程中取修模角从1变到2.5，侧压力P=219.6N/mm，R/H=4.96，由此得出后张力对绕弯件精度的影响。大致规律见下图2-14至图2-17所示。 图214修模角=1时，后张力的影响。 图2-15 修模角=1.5时，后张力的影响。 图2-16 =2时后张力的影响 图2-17=2.5时，后张力的影响 由图214至217可以看出，随着后张力的增大，断面畸变角度总的趋势在减小。修模角小时，即在=1时，效果比较明显。当角增加时，效果则不明显。而随着后张力的增加同样在=1时

41、减少的趋势较明显，而随着角的增大时，后张力的增加使在增加，但效果不明显。后张力对R的影响不明显。型材的断面卸载时发生畸变，由于型材各部分变形程度和变形状态差异， 这种差异在宏观上表现为受毛坯两端部的影响。从绕弯模具的毛坯夹头到侧压轮压紧部位会使毛坯的两翼发生扭转，其扭转角度 为角(如图2-18)，后张力夹头至压紧部位同样扭转了角，因此在两翼所受的力除后张力之外，还受一扭力，致使变形区毛坯的受力状态更加复杂。另外，扭力起着使翘曲角增大的作用。故后张力增大，侧压力被抵消的越大。因此，角较大时，后张力增加反而、增加。而后张力对R的影响不明显的原因，是绕弯毛坯顶部受扭曲影响较小。因此，在角较小时，虽有增加，但不明显。因此，可以推断，如果两端夹头的形状也做相应修改，可能效果会明显改善。但夹头形状的改变会使夹紧部位受到影响，因为毛坯形状尺寸