弯曲模和拉深模解析

1、弯曲模和拉深模-弯曲模的基本原理弯曲模的基本原理（一）一、弯曲的基本原理（一）弯曲工艺的概念及弯曲件1. 弯曲工艺：是根据零件形状的需要，通过模具和压力机把毛坯弯成一定角度，一定形状工件的冲压工艺方法。2 .弯曲成形工艺在工业生产中的应用：应用相当广泛，如汽车上很多履盖件，小汽车的柜架构件，摩托车上把柄， 脚支架，单车上的支架构件，把柄，小的如门扣，夹子（铁夹）等。（二）、弯曲的基本原理：以 V形板料弯曲件的弯曲变形为例进行说明。其过程为：1 .凸模运动接触板料（毛坯）由于凸，凹模不同的接触点力作用而产生弯短矩，在弯矩作用下发生弹性变形，产生弯 曲。2 .随着凸模继续下行，毛坯与凹模表面逐渐靠

2、近接触，使弯曲半径及弯曲力臂均随之减少，毛坯与凹模接触点由凹 模两肩移到凹模两斜面上。（塑变开始阶段）。3. 随着凸模的继续下行，毛坯两端接触凸模斜面开始弯曲。（回弯曲阶段）。4. 压平阶段，随着凸凹模间的间隙不断变小，板料在凸凹模间被压平。5. 校正阶段，当行程终了，对板料进行校正，使其圆角直边与凸模全部贴合而成所需的形状。（三）、弯曲变形的特点：弯曲变形的特点是：板料在弯曲变形区内的曲率发生变化，即弯曲半径发生变化。从弯曲断面可划分为三个区：拉伸区、压缩区和中性层。二、弯曲件的质量分析在实际生产中，弯曲件的主要质量总是有回弹、滑移、弯裂等。1. 弯曲件的回弹：由于弹性回复的存在，使弯曲件弯

3、曲部分的曲率半径和弯曲角度在弯曲外力撤去后（工件小模具中取出后）发生变化（与加工中在模具里的形状发生变化）的现象称弹性回复跳（回弹）。回弹以弯曲角度的变化大小来衡量。= -緘1）影响回弹的回素：A. 材料的机械性能与屈服极限成正比，与弹性模数E成反比。B. 相对弯曲半径r/t，r越小，变形量越大，弹性变形量所点变形量比例越小。回弹越小。C. 弯曲力：弯曲力适当，带校正成分适合，弯曲回弹很小。D. 磨擦与间隙：磨擦越大，变形区拉应力大，回弹小。凸、凹模之间隙小，磨擦大，校正力大，回弹小。E. 弯曲件的形状：弯曲部分中心角越大，弹性变形量越大，回弹大，形状越复杂，回弹时各部分相应牵制，回 弹小。2

4、）回弹值的确定，可查表。3）减小回弹的措施：A. 从工件设计上采取措施。a）.加强筋的设计b）.材料的选用：选用弹性模数大，屈服极限小，机械性能稳定的材料。B. 工艺措施a）.采用校正弯曲，增加弯曲力b）.冷作硬化材料，弯曲前进行退火，降低屈服极限。c）.加热弯曲d）. r/t100 用拉深弯曲C. 模具结构上采取措施。a）.rt时，V形弯曲可在凸模上减去一个回弹角，U形弯曲可将凸模壁作出等于回弹角的倾斜角或将凸模顶面做成弧面b）.减小凸模与工件的接触区，使压力集中于角部 c）. U形件可以采用较少的间隙。2. 弯曲件的弯裂弯曲件变形区外边是拉伸区，当此区的拉应力超出材料的应力极限时（强度极限

5、）就产生裂纹。弯曲件的相对弯曲半径 r/t越小，则变形越大，越易拉裂。3. 弯曲件的滑移由于毛坯与模具之间磨擦的存在，当磨擦力不平衡时造成毛坯的移位，称作滑移，使弯曲件的尺寸达不到要求：1）产生滑移的原因：由于两边磨擦力不等。A. 工作不对称，毛坯两边与凹模接触面不相等。B. 凹模两边的边缘圆角半径不相等，半径小，磨擦力更大。C. 两边折弯的个数不一样。D. V形弯曲中凹模不是中心对称，角度小的一边正压力大，磨擦大E. 凹模两边的间隙和润滑情况不一样。2）防止滑移的措施A. 尽可能采用对称凹模，边缘圆角相等，间隙均匀。B. 采用弹性顶件装置的模具结构。C. 采用定位销的模具结构。4. 补充内容

6、：A. 弯曲可以压力机上进行，亦可以专用的弯曲机械弯曲设备上进行。B. 弯曲分自由弯曲和校正弯曲：自由弯曲是指当弯曲终了时，凸模、毛坯和凹模三者吻合后就不再下压。校正 弯曲是指三者吻合后继续下压，对工件起校正作用，产生进一步的塑变。弯曲模的基本原理（二）三、弯曲件的工艺性：对弯曲件工艺性影响最大的是弯曲半径，弯曲件的几何形状，材料的机械性能及尺寸精度。1. 最小弯曲半径：表示弯曲时在保证外层纤维不发生破坏的条件下，所能弯曲零件内表面的最小圆角半径，称作弯曲件的最小弯曲半径，的成形极限。最小弯曲半径的影响因素：A. 材料的机械性能。B. 弯曲线的方向：由于板料的扎制造成板料性能和各项异性，扎制方

7、向塑性较好，使弯曲的切向变形方向与扎制方向 一致。C. 板料宽度：宽度加大，最小弯曲半径增大。D. 板料的表面质量。E. 弯曲角。F. 板料的厚度。2. 弯曲件直边高度弯曲件的弯曲边高度不宜太小，hR+2t，如弯曲边高度太小，则难以形成足够的弯矩。3. 阶梯形弯曲件的弯曲。阶梯毛坯进行弯曲时，在阶梯根部易产生裂纹，需把阶梯根部设计在弯曲变形区之外，或采用切槽的方法。4. 弯曲件的孔边距。如果预先冲出的孔位于板料的弯曲变形区，则弯曲后孔要发生变形，要把孔设计在弯曲变形区以外。孔壁与弯曲半径r中心的距离Z与板料厚度有关。t=tt=2mm,L=2t 弯曲模的基本原理（三）四、弯曲毛坯的尺寸计算弯曲零

8、件毛坯展开尺寸具体计算的程序是：先将零件划分成直线和圆角的各个不同单元体。直线部分的长度不变，而弯曲的圆角部分长度则需要考虑材料的变形和应变中性层的相对移动。故整个毛坯的展开尺寸应等于弯曲零件各部分长度的总和。p =R+kt其中k是中性层位移系数，与 r/t有关。1. 有圆角半径的弯曲r0.5t的弯曲件即称有圆角半径的弯曲件。由于弯曲部分变薄不严重及断面畸变较小，所以可按中性层展开长度等于 毛坯长度的原则，求得毛坯尺寸。L=工 IE+ 工 lwL-弯曲件毛坯长度；工IE-弯曲件各直线段之各；工lw-各弯曲部分的展开长度之和。Lw= na /180 y +kt）其中：a -弯曲中心角k-中性层位

9、移系数。2. 无角半径的弯曲、无圆角半径或圆角半径很小（rrmin然后加一次整形工序，整形模的尺寸为rt=r。B. 凹模圆角半径凹模圆角半径不能过小，以免材料表面擦伤。在实际生产中，凹模圆角半径通常根据材料的厚度来选取：当 t4 Ra=2tV形凹模底部可开退刀模或取圆角半径Ra为：Ra=（0.6 0.8）（rt+t）2. 凹模工作深度凹模深度I要适当，若过小，则工件两端的自由部分太多，弯曲件回弹大，不平直，影响零件质量；若过大，凹模增大， 消耗模具钢材多，且需要压力机有较大的行程。3. 凸模和凹模的间隙弯曲U形件时，其凸凹模间隙 z的大小，对弯曲件质量有直接影响。过大的间隙将引起回弹角的增大，

10、过小时，引起 工件材料厚度的变薄，降低了模具使用寿命。凸凹模例题的间隙值一般可按下式计算：Z=t+ +ctZ-弯曲凸凹模单边间隙t-材料厚度；-材料厚度正偏差；C-根据弯曲件高度和弯曲线长度而决定的系数，一般取 0.040.15。4. 凸模和凹模的宽度尺寸计算凸、凹模宽度尺寸是指 Lt与La的尺寸。拉深模的基本原理（一）拉深是利用模具将平板毛坯或半成品毛坯拉深成开口空心件的一种冷冲压工艺。拉深工艺可制成的制品形状有：圆筒形、阶梯形、球形、锥形、矩形及其它各种不规则的开口空心零件。拉深工艺与其它冲压工艺结合，可制造形状复杂的零件，如落料工艺与拉深工艺组合在一起的落料拉深复合模。日常生活中常见的拉

11、深制品有：旋转体零件：如搪瓷脸盆，铝锅。方形零件：如饭盒，汽车油箱复杂零件：如汽车覆盖件。圆形拉深的基本原理一、拉深的变形过程用座标网格试验法分析。拉深时压边圈先把中板毛坯压紧，凸模下行，强迫位于压边圈下的材料（凸缘部分）产生塑性变形而流入凸凹模间隙形成圆筒侧壁。观察拉深后的网格发现：底部网格基本保持不变，筒壁部分发生较大变化。1 .原间格相等的同心圆成了长度相等，间距增大的圆周线，越接近筒口，间距增大。2 .原分度相等的辐射线变成垂直的平行线，而且间距相等。3.凸缘材料发生径向伸长变形和切向压缩变形。总结：拉深材料的变形主要发生在凸缘部分，拉深变形的过程实质上是凸缘处的材料在径向拉应力和切向

12、压应力的作用下产生塑性变形，凸缘不断收缩而转化为筒壁的过程，这种变形程度在凸缘的最外缘为最大。二、各种拉深现象由于拉深时各部分的应力（受力情况）和变形情况不一样，使拉深工艺出现了一些特有的现象：1 .起皱：A. 拉深时凸缘部分的切向压应力大到超出材料的抗失稳能力，凸缘部分材料会失稳而发生隆起现象，这种现象称起皱起皱首先在切向压应力最大的外边缘发生，起皱严重时会引起拉度.B. 起皱是拉深工艺产生废品的主要原因之一，正常的拉深工艺中是不允许的.常采用压力圈的压力压住凸缘部分材料来防止起皱.C. 起皱的影响因素：a）.相对厚度：t/D其中t-毛坯厚度,D-毛坯直径判断是否起皱的条件：D-d0.5mm

13、，计算时以料厚中线为准。当R仁R2时，D=Jd42+4dH-3. 44RdR1 工 R2D=八吐+6- 28期1+3站+4讪+6 28R2+4-斗D=*川+628屈1+4 吐+8FD=Jd2J+4d3h-L72Rd2-0.56R五、圆筒形件拉深系数i. 拉深系数的概念。拉深系数是指拉深后工件直径d与拉深前毛坯直径 D之比M=d/DA. （ M ml,则可一次拉深成形；如 mz1 ,可以按无凸缘筒形件进行工艺计算和拉深，即：首次拉深 不留凸缘，再次拉深时留岀锥形凸缘，最后工序把凸缘压平。B .凸缘相对直径很大 dt/d4，并且高度H很低，这类零件的变形特点已起岀拉深范围，属于胀形。C .凸缘相对

14、半径较大 dt/d1.4，相对高度已较大，这类称宽凸缘筒形件，即带凸缘筒形件，它有两种成形方法：第 一种是每次拉深高度不变，改变达到要求；第二种是改变每次拉深的直径来增加高度。(2) 带凸缘筒形件的拉深特点：(原理与不带凸缘筒形件相似)A .拉深系数m-d/D=d/Jdt!+4dH-3.44rd-l/zJ(dt/d)!+4H/d-3.44r/ddt/d-凸缘相对直径H/d-工件相对高度、r/d-底部及凸缘部分相对圆角半径m由以上三个尺寸因素确定，其中 dt/d影响最大，而r/d影响最小，当毛坯直径D及拉深系数一定时，dt/d和H/d不同，则材料的变形程度不同， dt/d越小，H/d越大，则变形

15、程度越大。B .带凸缘筒形件拉深，凸缘不全转变为筒壁，其可以看作是无凸缘拉深过程中的一个中间状态，因此，其首次拉深系 数可小于或等于无凸缘形件的拉深。由于极限拉深系数 m的大小主要取决于最大拉深力岀现时是否拉破。当拉到凸缘直径为dt时，岀现最大拉深力，则带凸缘的拉深和不带凸缘的拉深的极限拉深系数相同。如当拉到凸缘直径为dt时，未达到最大拉深力(即拉深力未超岀材料的屈服极限)，则带凸缘的拉深系数还可再小些，其拉深系数可小于不带凸缘拉深时的拉深系数，即m m1。C .首次拉深时，m仁d1/D 一定时，dt/d1与H1/d1的关系一定，即dt减小，H1增大，因为 d1不变，按体积不变原 则，dt与H

16、1的变化关系不变，即变形程度由H1 /d1来表示，即可由材料的极限 H1/d1(即m1为极限拉深值时)当工件的 H/dH1/d1时，则可一次拉深，否则需再次拉深。D .带凸缘筒形件的拉深中，dt是首次拉深中形成，在以后的各次拉深中不变，仅仅是靠减小直筒部分的直径来增加筒形件的高度。凸缘部分由于首次拉深时的冷作硬化作用，在以后的拉深中已难以拉动变形，强行拉动会导致拉破。使第一次拉深入凹模的材料比最后拉深部分实际所需材料多才多35%，使多余材料在 以后的再次拉深中逐步分配，最后被留在凸缘上，防止由于材料不够，在再次拉深中强行 拉深。凸缘入凹模而岀现工件拉破现象。(3) 带凸缘筒形件拉深高度:n=

17、(0.25/dn) * (DLdJt )+0.43 (rn+Rn) +0. HrnLRnJ)dnHn-第n次拉深高度D-平板毛坯直径dt-凸缘直径dn-第n次拉深直径Rn-第n次拉深上部圆角半径Rn-第n次拉深底部圆角半径拉深模的基本原理(四)八、拉深的模具结构1. 首次拉深模：(1) 模具结构简单，使用方便，制造容易。(2) 压边圈即起压边作用，又起卸料作用和板料的定位作用。(3) 凸模上开有气孔，以防止拉深件紧吸附于凸模上而造成困难。(4) 模具采用倒装式，以便在下部空间较大的位置安装和调节压边装置。2. 再次拉深模：再次拉深模，半成品毛坯套在压边圈上定位，上模下降，下模上的凸模把半成品毛

18、坯拉入凹模中，使半成品直径减小， 主要区别：是压边圈与首次拉深的压边圈不同。3. 复合拉深模：拉深的凹模又起到落料凸模的作用。九、拉深模工作部分尺寸的确定其工作部分主要是指拉深凸模、凹模和压边圈。这些工作部件的结构尺寸对拉深件的变形和拉深件的质量有很大的影响。1. 拉深间隙拉深间隙对拉深件筒形直壁部分有校正作用：间隙大，则校正作用减小，效果不明显，形成口大底小的锥形；间隙减小,则拉深力增大，易造成拉破的现象，而且模具的磨损快。考虑到拉深中外缘的变厚，除最后一次拉深间隙取等于或略小于板料厚度以外(以保证工件精度)，其余拉深都应把间隙取为稍大于材料厚度。对于不用压边圈的拉深，Z=(11.1)Zma

19、x，未次拉深用小值，中间拉深用大值。2. 凸凹模圆角半径凹模圆角半径对拉深件影响更大，凹模圆角不能小，但太大，易造成压边面积小而起皱，而且拉深过程中，凸缘较早离 开压边圈，亦会引起起起皱现象。凸模圆角小，圆角材料变薄严重，易拉裂：ran=(0.6 0.9)tan-1rt=(0.6 1)ra最后工序rt=r工件(12 )t3. 凸凹模工作部分尺寸计算拉深件尺寸精度主要取决于最后一道工序，拉深凸凹模尺寸，与中间工序尺寸无关，所以中间工序可直接取工序尺寸作 为模具工作部分尺寸，而最后一道工序则要根据工件内(外)形尺寸要求和磨损方向来确定凸凹模工作尺寸及公差。 按尺寸标注方式：标外形：D a=(D-0.75t)+ 旳 dt=(D-0.75-2Z)-St按内形标注：Da=(d+0.4t+2Z)+Sa dt=(d+0.4t)S其中S a和S t按IT89级精度。拉深凸模出气孔按 d=(510 )mm4.