冲压模现代设计3

1、概述概述 3.1 3.1 弯曲变形的过程及变形特点弯曲变形的过程及变形特点 3.2 3.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹弯曲卸载后弯曲件的回弹 3.3 3.3 弯曲成形的工艺设计弯曲成形的工艺设计 3.4 3.4 弯曲模具的设计弯曲模具的设计 第第3章章 弯曲工艺与弯曲模具设计弯曲工艺与弯曲模具设计 弯曲是使材料产生塑性变形，形成一定曲率和角度零件的弯曲是使材料产生塑性变形，形成一定曲率和角度零件的 冲压工序冲压工序( (如图所示如图所示) ) 弯曲材料：板料、棒料、型材、管材弯曲材料：板料、棒料、型材、管材 概述概述 概述概述 概述概述 弯曲方法：压弯、折弯、拉弯、滚弯、辊弯弯曲方法：压弯、折弯、

2、拉弯、滚弯、辊弯 概述概述 （a a）模具压弯；模具压弯； （b b）折弯；折弯； （c c）拉弯；拉弯； （d d）滚弯；滚弯； （e e）辊压辊压 图图3.0.2 3.0.2 弯曲零件的成形方法弯曲零件的成形方法 3.1.1 3.1.1 弯曲变形过程弯曲变形过程 如图如图3.1.13.1.1所示所示V V形件的弯曲，随着凸模进入凹模深度的形件的弯曲，随着凸模进入凹模深度的 增大，弯曲力臂增大，弯曲力臂l 逐渐减小，弯曲半径逐渐减小，弯曲半径r逐渐减小。逐渐减小。 3.1.2 3.1.2 板料弯曲变形的特点板料弯曲变形的特点 通过网格试验观察弯曲变形特点通过网格试验观察弯曲变形特点( (如图

3、如图3.1.23.1.2) ) 1.1.弯曲变形区的分区弯曲变形区的分区 弯曲变形区（圆角区）、弯曲不变形区（直边）。变形弯曲变形区（圆角区）、弯曲不变形区（直边）。变形 区的材料外侧伸长，内侧缩短，中性层长度不变。区的材料外侧伸长，内侧缩短，中性层长度不变。 2.2.弯曲变形区存在应变中性层弯曲变形区存在应变中性层 应变中型层是指在变形前后金属纤维的长度没有发生改应变中型层是指在变形前后金属纤维的长度没有发生改 变的那一层金属纤维。变的那一层金属纤维。 3.3.变形区材料厚度变薄的现象变形区材料厚度变薄的现象 变形程度愈大，变薄现象愈严重。变形程度愈大，变薄现象愈严重。 3.1 弯曲变形的过

4、程及变形特点弯曲变形的过程及变形特点 tt 4.4.弯曲变形区横断面的畸变弯曲变形区横断面的畸变 变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变。主要影响因变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变。主要影响因 素为板料的相对宽度。内层宽度增加；外层宽度减小。素为板料的相对宽度。内层宽度增加；外层宽度减小。 b / t 3 ( (宽板宽板) ) 横断面几乎不变；横断面几乎不变； b / t 2时，时，=0.99, ,变形区厚度减薄可以可以忽略，生产中变形区厚度减薄可以可以忽略，生产中 常采用常采用 计算中性层位置。计算中性层位置。 btLbtV00 brRV 2 )( 22 t t r ) 2 (0 xtr

5、0 3.3 弯曲成形工艺设计弯曲成形工艺设计 x 中性层位移系数中性层位移系数 2. 2.弯曲件毛坯展开尺寸计算弯曲件毛坯展开尺寸计算 1 1）有圆角半径的弯曲，）有圆角半径的弯曲， ，如图，如图3.3.123.3.12 2 2）无圆角半径的弯曲，）无圆角半径的弯曲， ，如表，如表3.3.43.3.4 3 3）铰链弯曲）铰链弯曲( (如图如图3.3.13)3.3.13) )( 180 txrlLji i i tr5 . 0 tr5 . 0 3.3 弯曲成形工艺设计弯曲成形工艺设计 图图3.3.12 3.3.12 有圆角的弯曲件有圆角的弯曲件图图3.3.13 铰链中性层位置铰链中性层位置 3.3

6、.5 3.3.5 弯曲件弯曲工序的安排弯曲件弯曲工序的安排 1)1)对于形状简单的弯曲件，如对于形状简单的弯曲件，如V V型、型、U U型、型、L L型以及型以及Z Z型工件，型工件， 可以采用一次弯曲成形可以采用一次弯曲成形 ( (如图如图3.3.143.3.14) ) 2) 2)对于多角弯曲件，一般需要采用两次或多次弯曲成形，一对于多角弯曲件，一般需要采用两次或多次弯曲成形，一 般先弯外角，后弯内角，前次弯曲要给后次弯曲留出可靠的般先弯外角，后弯内角，前次弯曲要给后次弯曲留出可靠的 定位，并保证后次弯曲不破坏前次已弯曲的形状。定位，并保证后次弯曲不破坏前次已弯曲的形状。( (如图如图) )

7、 3) 3)对于批量大、尺寸小的弯曲件，为了提高生产率效和产品对于批量大、尺寸小的弯曲件，为了提高生产率效和产品 质量，可以采用级进模弯曲成形工艺。质量，可以采用级进模弯曲成形工艺。 3.3 弯曲成形工艺设计弯曲成形工艺设计 4)4)某些结构不对称的弯曲件某些结构不对称的弯曲件, ,弯弯 曲时毛坯容易发生偏移可以采曲时毛坯容易发生偏移可以采 取工件成对弯曲成形取工件成对弯曲成形, ,弯曲后再弯曲后再 切开的方法，如图切开的方法，如图3.3.173.3.17 图图3.3.17 成对弯曲成对弯曲 3.3 弯曲成形工艺设计弯曲成形工艺设计 图图3.3.2 板料相对宽度和厚度对最小相对弯曲半径的影响板

8、料相对宽度和厚度对最小相对弯曲半径的影响 3.3 弯曲成形工艺设计弯曲成形工艺设计 图图3.3.9 防止弯曲边交接处应力集中的措施防止弯曲边交接处应力集中的措施 表表 弯曲件毛坯展开长度计算表弯曲件毛坯展开长度计算表 3.3 弯曲成形工艺设计弯曲成形工艺设计 图图3.3.14 一次弯曲成形示例一次弯曲成形示例 图图3.3.15 两次弯曲成形示例两次弯曲成形示例 图图3.3.16 三次弯曲成形示例三次弯曲成形示例 3.4.1 3.4.1 典型弯曲模具的结构典型弯曲模具的结构 弯曲模具的结构设计是在弯曲工序确定后的基础上进行的，弯曲模具的结构设计是在弯曲工序确定后的基础上进行的， 设计时应考虑：设

9、计时应考虑： 1)1)弯曲件的形状、精度要求、材料性能以及生产批量等弯曲件的形状、精度要求、材料性能以及生产批量等 2)2)弯曲毛坯要定位可靠，取出方便，尽可能水平放置弯曲毛坯要定位可靠，取出方便，尽可能水平放置 3)3)模具结构尽量简单，便于调整修理。模具结构尽量简单，便于调整修理。 1. V1. V形件弯曲模形件弯曲模 这类形状的弯曲件可以用两种方法弯曲：这类形状的弯曲件可以用两种方法弯曲： 1)1)是沿着工件弯曲角的角平分线方向弯曲，称为是沿着工件弯曲角的角平分线方向弯曲，称为V V形弯曲；形弯曲； ( (如图如图3.4.13.4.1） 对于精度要求较高，形状复杂、定位较困难的对于精度要

10、求较高，形状复杂、定位较困难的V V形件形件( (如图如图 3.4.23.4.2），可以采用折板式弯曲模），可以采用折板式弯曲模 。 2)2)是垂直于工件一条边的方向弯曲是垂直于工件一条边的方向弯曲, ,称为称为L L形弯曲形弯曲( (如图如图 3.4.3)3.4.3) 3.4 弯曲模具的结构设计弯曲模具的结构设计 2. U2. U形件弯曲模形件弯曲模 U U形弯曲模在一次弯曲过程中可以形成两个弯曲角形弯曲模在一次弯曲过程中可以形成两个弯曲角( (如如 图所示）图所示）。 3. Z3. Z形件弯曲模形件弯曲模 由于由于Z Z形件两端直边弯曲方向相反，所以形件两端直边弯曲方向相反，所以Z Z形弯

11、曲模需要形弯曲模需要 有两个方向的弯曲动作有两个方向的弯曲动作（如图如图3.4.73.4.7）。 4. 4. 四角形件弯曲模四角形件弯曲模 1 1）四角形件两次弯曲模）四角形件两次弯曲模 两次弯曲成形的方法两次弯曲成形的方法（如图如图3.4.83.4.8）。 倒装式两次弯曲成形的方法倒装式两次弯曲成形的方法（如图如图3.4.93.4.9）。 2 2）四角形件一次弯曲模）四角形件一次弯曲模 一次弯曲成形的复合弯曲模结构，是将两个简单模复合在一次弯曲成形的复合弯曲模结构，是将两个简单模复合在 一起的弯曲模一起的弯曲模（如图（如图3.4.103.4.10）。还可采用带摆块的弯曲模。还可采用带摆块的弯

12、曲模( (如如 图图3.4.11)3.4.11) 3.4 弯曲模具的结构设计弯曲模具的结构设计 . . 圆筒形件弯曲模圆筒形件弯曲模 圆筒形件弯曲的弯曲方法可分为三类：圆筒形件弯曲的弯曲方法可分为三类： 1 1）对于圆筒直径的小圆，一般先将毛坯弯成）对于圆筒直径的小圆，一般先将毛坯弯成U U形，形， 然后再弯成圆形然后再弯成圆形（如图如图3.4.123.4.12）或采用带芯轴的卷圆模一或采用带芯轴的卷圆模一 次弯曲成形（次弯曲成形（如图如图3.4.13 3.4.13 ）。）。 2 2）对于圆筒直径的大圆，一般先将毛坯弯成波）对于圆筒直径的大圆，一般先将毛坯弯成波 浪形，然后再弯成圆形浪形，然后

13、再弯成圆形（如图如图3.4.143.4.14） 3 3）对于圆筒直径）对于圆筒直径d d 为为1010 40mm40mm、材料厚度大约、材料厚度大约1 mm1 mm的圆的圆 筒形件，可以采用摆动式凹模结构的弯曲模一次弯成，筒形件，可以采用摆动式凹模结构的弯曲模一次弯成， （如图如图3.4.153.4.15） . . 铰链弯曲模铰链弯曲模 铰链弯曲成形，一般分两道工序进行，先将平直的毛坯铰链弯曲成形，一般分两道工序进行，先将平直的毛坯 端部预弯成圆弧然后再进行卷圆端部预弯成圆弧然后再进行卷圆. .（如图所示）（如图所示） mmd5 mmd20 3.4 弯曲模具的结构设计弯曲模具的结构设计 设计弯

14、曲模应注意的问题：设计弯曲模应注意的问题： 1 1）毛坯放置在模具上必须保证有正确可靠的定位。）毛坯放置在模具上必须保证有正确可靠的定位。 2 2）当采用多道工序弯曲时，各工序尽可能采用同一定位基准。）当采用多道工序弯曲时，各工序尽可能采用同一定位基准。 3 3）设计模具结构应注意放入和取出工件的操作要安全、迅速和）设计模具结构应注意放入和取出工件的操作要安全、迅速和 方便。方便。 4 4）弯曲凸、凹模的定位要准确，结构要牢靠，不允许有相对转）弯曲凸、凹模的定位要准确，结构要牢靠，不允许有相对转 动、位移。动、位移。 5 5）对于对称弯曲件，弯曲模的凸模圆角半径和凹模圆角半径应）对于对称弯曲件

15、，弯曲模的凸模圆角半径和凹模圆角半径应 保证两侧对称相等，以免弯曲时毛坯发生滑动、偏移保证两侧对称相等，以免弯曲时毛坯发生滑动、偏移 6 6）弹性材料的准确回弹值需要通过试模对凸、凹模进行修正确）弹性材料的准确回弹值需要通过试模对凸、凹模进行修正确 定，因此模具结构设计要便于拆卸。定，因此模具结构设计要便于拆卸。 7 7）由于）由于U U形弯曲件校正力大时会贴附凸模，所以在这种情况下形弯曲件校正力大时会贴附凸模，所以在这种情况下 弯曲模需设计卸料装置。弯曲模需设计卸料装置。 3.4 弯曲模具的结构设计弯曲模具的结构设计 8 8）结构设计应考虑当压力机滑块到达下极点时，使工件弯曲部）结构设计应考

16、虑当压力机滑块到达下极点时，使工件弯曲部 分在与模具相接触的工作部分间得到校正。分在与模具相接触的工作部分间得到校正。 9 9）设计制造弯曲模具时，可以先将凸模圆角半径做成最小允许）设计制造弯曲模具时，可以先将凸模圆角半径做成最小允许 尺寸，以便试模后根据需要修整放大。尺寸，以便试模后根据需要修整放大。 1010）为了尽量减少工件在弯曲过程中的拉长、变薄和划伤等现）为了尽量减少工件在弯曲过程中的拉长、变薄和划伤等现 象，弯曲模的凹模圆角半径应光滑，凸、凹模间隙要适当，象，弯曲模的凹模圆角半径应光滑，凸、凹模间隙要适当， 不宜过小。不宜过小。 1111）当弯曲过程中有较大的水平侧向力作用于模具上

17、时，应设）当弯曲过程中有较大的水平侧向力作用于模具上时，应设 计侧向力平衡挡块等结构予以均衡。当分体式凹模受到较大计侧向力平衡挡块等结构予以均衡。当分体式凹模受到较大 的侧向力作用时，不能采用定位销承受侧向力，要将凹模嵌的侧向力作用时，不能采用定位销承受侧向力，要将凹模嵌 入下模座内固定。入下模座内固定。 1212）结构上应能保证安装于模具内的弹簧断裂时不致崩出伤人）结构上应能保证安装于模具内的弹簧断裂时不致崩出伤人 3.4 弯曲模具的结构设计弯曲模具的结构设计 3.4.2 3.4.2 弯曲模工作部分尺寸的设计弯曲模工作部分尺寸的设计 1. 1. 凸模的圆角半径凸模的圆角半径 当弯曲件的相对弯

18、曲半径当弯曲件的相对弯曲半径 ，且不小于，且不小于 时，凸时，凸 模的圆角半径一般等于弯曲件的圆角半径；模的圆角半径一般等于弯曲件的圆角半径； 若弯曲件的圆角半径小于最小弯曲半径若弯曲件的圆角半径小于最小弯曲半径( )( )时，首次弯曲时，首次弯曲 可先弯成较大的圆角半径，然后采用整形工序进行整形；可先弯成较大的圆角半径，然后采用整形工序进行整形； 若弯曲件的相对弯曲半径较大（若弯曲件的相对弯曲半径较大（ ），精度要求较高时，），精度要求较高时， 由于回弹大，凸模的圆角半径应根据回弹值作相应的修正。由于回弹大，凸模的圆角半径应根据回弹值作相应的修正。 2. 2. 凹模的圆角半径凹模的圆角半径

19、凹模圆角半径过小，坯料拉入凹模的滑动阻力大，使制件表面凹模圆角半径过小，坯料拉入凹模的滑动阻力大，使制件表面 易擦伤甚至出现压痕。凹模圆角半径过大，会影响坯料定位的准确性。易擦伤甚至出现压痕。凹模圆角半径过大，会影响坯料定位的准确性。 凹模两边的圆角要求制造均匀一致。生产中常根据材料的厚度来选择凹模两边的圆角要求制造均匀一致。生产中常根据材料的厚度来选择 凹模圆角半径：凹模圆角半径： 或按有关设计资料选取。或按有关设计资料选取。图图3.4.183.4.18为弯曲模结构尺寸示意图。为弯曲模结构尺寸示意图。 3.4 弯曲模具的结构设计弯曲模具的结构设计 10/ tr min rr 85/ tr t

20、r/ min trt trt trt a a a 2mm4 ) 32(mm42 )63(mm2 时，当 ；时，当 ；时，当 3. 3. 弯曲凹模的深度弯曲凹模的深度 弯曲凹模深度弯曲凹模深度l0 0要适当。过小时，坯件弯曲变形的两直边自要适当。过小时，坯件弯曲变形的两直边自 由部分长，弯曲件成形后回弹大，而且直边不平直。若过大，由部分长，弯曲件成形后回弹大，而且直边不平直。若过大， 则模具材料消耗多，而且要求压力机具有较大的行程。弯曲则模具材料消耗多，而且要求压力机具有较大的行程。弯曲V V形形 件和件和U U形件的凹模参数见教材表形件的凹模参数见教材表3.4.13.4.1表表3.4.33.4

21、.3所示。所示。 4. 4. 弯曲凹、凸模的间隙弯曲凹、凸模的间隙 1 1）V V形件弯曲模的间隙是由调节压力机的装模高度来控制形件弯曲模的间隙是由调节压力机的装模高度来控制 2 2）U U形件弯曲模的间隙值对弯曲件的回弹、表面质量和弯形件弯曲模的间隙值对弯曲件的回弹、表面质量和弯 曲力均有很大的影响。若间隙过大，弯曲件回弹量增大，误差曲力均有很大的影响。若间隙过大，弯曲件回弹量增大，误差 增加，从而降低了制件的精度。当间隙过小时，会使零件直边增加，从而降低了制件的精度。当间隙过小时，会使零件直边 料厚减薄和出现划痕，同时还降低凹模寿命。凸、凹模的单面料厚减薄和出现划痕，同时还降低凹模寿命。凸

22、、凹模的单面 间隙可按下式计算：间隙可按下式计算： 式中：式中： n n间隙系数，见表间隙系数，见表3.4.43.4.4 nttc 3.4 弯曲模具的结构设计弯曲模具的结构设计 5.U 5.U形件弯曲模工作部分尺寸的计算形件弯曲模工作部分尺寸的计算 1 1）弯曲件外形尺寸的标注）弯曲件外形尺寸的标注（图图3.4.19b3.4.19b) ) 当弯曲件为双向对称偏差时，凹模尺寸为：当弯曲件为双向对称偏差时，凹模尺寸为： 当弯曲件为单向偏差时，凹模尺寸为：当弯曲件为单向偏差时，凹模尺寸为： 凸模尺寸为：凸模尺寸为： 2 2）弯曲件内形尺寸的表注（）弯曲件内形尺寸的表注（图图3.4.19c3.4.19

23、c) ) 当弯曲件为双向对称偏差时，凸模尺寸为：当弯曲件为双向对称偏差时，凸模尺寸为： 当弯曲件为单向偏差时，凸模尺寸为：当弯曲件为单向偏差时，凸模尺寸为： 凹模尺寸为：凹模尺寸为： 3.4 弯曲模具的结构设计弯曲模具的结构设计 d LLd 0 )5 . 0( d LLd 0 )75. 0( 0 )2( p cLL dp 0 )5 . 0( p LLp 0 )75. 0( p LLp d cLL pd 0 )2( 3.4 弯曲模具的结构设计弯曲模具的结构设计 1-凸模凸模 2支架支架 3定位板定位板 4活动凹模活动凹模 5转轴转轴 6支承板支承板 7顶杆顶杆 图图3.4.2 V形件精弯模形件精弯模 1-下模座下模座 2、5-销钉销钉 3-凹模凹模 4-凸模凸模 6-上模座上模座 7-顶杆顶杆 8-弹簧弹簧 9、11-螺钉螺钉 10-可调定位板可调定位板 图图3.4.1 V形件弯曲模形件弯曲模 3.4 弯曲模具的结构设计弯曲模具的结构设计 图图3.4.3 L形件弯曲模形件弯曲模 3.4 弯曲模具的结构设计弯曲模具的结构设计 1-1-凸模；凸模；2-2-凹模；凹模；3-3-弹簧；弹簧；4-4-凸模活动镶块；凸模活动镶块； 5 5、9-9-凹模活动镶块；凹模活动镶块；6-6-定位销；定位销；7-7-转轴；转轴；8-8