3.2 型材弯曲成形
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• 夹头设计：
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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
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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
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收边角材滚弯时的斜弯现象
角材滚弯时的扭转变形
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限制收边滚弯角材斜－扭变形方法之一
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限制收边滚弯角材斜－扭变形方法之二
2、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。
第三章 弯曲成形工艺
—— 3.2 型材弯曲成形
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3.2 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
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3.2.1 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
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滚弯型材
挤压类
板弯类
等曲率
变曲率
角材
丁字型材
收边角材
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放边角材
收边型材
放边型材
板弯型材零件 Π 形 型 材 圆 弧 形 型 材
角 形 型 材
半 圆 形 型 材
复 杂 形 型 材
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挤压型材零件 滚 （ 绕 ） 弯 型 材
压 下 陷 型 材
压 弯 型 材
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
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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。
M max P = ( x − R 2sinα )cosα
＇
上导轮对型材施加的弯曲力 P 为 1
2M max P1 = 2P cosα = x − R 2sinα
＇
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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
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。
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• 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。
4、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。
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5、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。
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安全装置
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通用拉弯模
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1．转台式拉弯机
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2．转臂式拉弯机
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转臂式拉弯机
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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
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1、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+△B+(2～10)
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拉弯模的剖面形状
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2、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。
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收边型材腹板失稳起皱
5、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。
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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。
拉 弯 型 材
复 杂 形 型 材
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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
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二、型材滚弯机
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数控四轴型材滚弯机(VPR-SPEC-CNC))
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• 下料与校正 下料与
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2 mm/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。
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• 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。
• 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；
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滚轮的设计
• 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。
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
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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。
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(a)
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型材滚弯过程的受力分析
导轮对型材施加外力就像一承受集中载荷 P1 的简支梁， 如图6-3（b）所示，其最大弯矩为
M max = ( P＇ α )( x − R 2sinα ) cos
式中
x α = arcsin Rnq + H + R2
故得弯曲滚轮对型材施加的弯曲力 P＇为
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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，随后在按凸模弯曲，最后拉校； * 新淬火状态的毛料先拉伸、后弯曲，拉校 及利用辅助凸模压紧毛料，然后按辅助凸模 弯曲，最后进行拉校；
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板料压弯与型材拉弯应力分布的比较
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卸载时应力与回弹应变的关系
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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
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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
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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。
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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。
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曲率中心异侧的型材三种拉弯成形方法
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• 压下陷
• 夹头设计：
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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
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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
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收边角材滚弯时的斜弯现象
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
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08:57:04
限制收边滚弯角材斜－扭变形方法之二
2、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。
第三章 弯曲成形工艺
—— 3.2 型材弯曲成形
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3.2 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
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3.2.1 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
滚弯型材
挤压类
板弯类
等曲率
变曲率
角材
丁字型材
收边角材
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放边角材
收边型材
放边型材
板弯型材零件 Π 形 型 材 圆 弧 形 型 材
角 形 型 材
半 圆 形 型 材
复 杂 形 型 材
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挤压型材零件 滚 （ 绕 ） 弯 型 材
压 下 陷 型 材
压 弯 型 材
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
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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。
M max P = ( x − R 2sinα )cosα
＇
上导轮对型材施加的弯曲力 P 为 1
2M max P1 = 2P cosα = x − R 2sinα
＇
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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
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。
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08:57:04
• 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。
4、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。
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5、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。
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安全装置
08:57:04
通用拉弯模
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1．转台式拉弯机
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2．转臂式拉弯机
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转臂式拉弯机
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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
1、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+△B+(2～10)
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拉弯模的剖面形状
08:57:04
2、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。
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收边型材腹板失稳起皱
5、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。
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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。
拉 弯 型 材
复 杂 形 型 材
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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
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二、型材滚弯机
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数控四轴型材滚弯机(VPR-SPEC-CNC))
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• 下料与校正 下料与
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2 mm/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。
• 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；
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滚轮的设计
• 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。
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
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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。
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(a)
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型材滚弯过程的受力分析
导轮对型材施加外力就像一承受集中载荷 P1 的简支梁， 如图6-3（b）所示，其最大弯矩为
M max = ( P＇ α )( x − R 2sinα ) cos
式中
x α = arcsin Rnq + H + R2
故得弯曲滚轮对型材施加的弯曲力 P＇为
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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，随后在按凸模弯曲，最后拉校； * 新淬火状态的毛料先拉伸、后弯曲，拉校 及利用辅助凸模压紧毛料，然后按辅助凸模 弯曲，最后进行拉校；
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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
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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
08:57:04
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。
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曲率中心异侧的型材三种拉弯成形方法
08:57:04
• 压下陷
