3.1 弯曲方法与变形特点

3.1.1 弯曲方法

弯曲件的形状很多，有V形件、U形件、Z形件、O形件以及其他形状的零件。弯曲方法根据所用的设备及模具的不同而变化。弯曲成形通常在机械压力机（冲床）、摩擦压力机或液压机上进行，此外也有在折弯机、卷板机、弯管机、拉弯机等专用设备上完成的。

在压力机上弯曲的特点是工具做直线运动，称为压弯；在一些专用设备上的弯曲成形，工具做旋转运动的，称为绕弯、卷圆或辊压，如图3-1所示。

图3-1 弯曲加工方式

a）压弯 b）折弯 c）拉弯 d）滚弯 e）辊形

3.1.2 弯曲变形的特点

弯曲过程中，当坯料上作用有外弯曲力矩时，坯料的曲率半径会发生变化。图3-2显示了板弯曲变形区（ABCD部分）内切向应力的变化情况。

图3-2 弯曲坯料变形区切向应力分布

弯曲过程中，内区（靠近曲率中心线一侧）切向受压力，外区（远离曲率中心一侧）受拉力。

根据变形程度，弯曲过程可分为三个阶段：

（1）弹性弯曲 在变形开始时，变形程度较小，坯料变形区应力最大的内、外表面的材料没有产生屈服，变形区内材料仅为弹性变形。

（2）弹-塑性弯曲 随着变形的增大，坯料变形区内、外表面材料首先屈服，进入塑性变形状态，随着变形的进一步增大，塑性变形由表面向中心逐步扩展。

（3）纯塑性弯曲 变形到一定程度，整个变形区的材料完全处于塑性变形状态。

图3-3所示为板料弯曲时的变形特点。

分析变形前后工件侧壁网格及断面可以得出如下结论：

1）变形区主要发生在弯曲件的圆角部分，直线部分没有变形，只是刚性移动。

2）从弯曲件变形区的横断面来看，对于窄板（宽度与厚度之比b／t＜3）弯曲，其横断面由矩形变成了扇形，而对于宽板（b／t＞3）弯曲，其横断面几乎保持不变，仍为矩形。这是由于板料的相对宽度b／t直接影响板料沿着宽度方向的应变，进而影响应力的缘故。因而b／t不同，其应力和应变状态也不相同。

3）无论窄板还是宽板，在变形区内，纵向金属纤维长度发生了变化，内层（靠凸模一侧）纵向纤维受压而缩短，外层（靠凹模一侧）纵向纤维受拉而伸长。由于从内表面到外表面，其纵向纤维的长度是连续变化的，因而在内层与外层中间存在一个既不伸长也不缩短的中间层，称为应变中性层。根据塑性变形体积不变的原则，外侧纵向为最大伸长应变，故横向和径向均为伸长应变；内侧纵向为最大压缩应变，横向和径向均为压缩应变。

当弯曲半径小时，被压缩的材料向端面方向流动，在板料侧面形成凸点，凸点的高度值介于（0～0.5）t。弯曲半径越小、材料越厚，形成的凸点越高。这种凸点对于需要拼焊的零件将会产生不利影响。

图3-3 板料弯曲时的变形特点