第三章弯曲工艺与弯曲模设计

1、1第三章第三章 弯曲工艺与弯曲模设计弯曲工艺与弯曲模设计基本要求：基本要求： 了解弯曲工艺及弯曲变形过程及其特点，了解弯曲工艺及弯曲变形过程及其特点，掌握掌握弯曲模件最小弯曲模件最小弯曲半径和弯曲力的计算，弯曲半径和弯曲力的计算，掌握掌握弯曲模工作部分的设计。弯曲模工作部分的设计。23.13.1、概述、概述弯曲：弯曲：将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序。和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序。弯曲方法弯曲方法：弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的压弯以弯曲方法可分为在压力机上利用模具进

2、行的压弯以及在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。及在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。 33.13.1、概述、概述弯曲件的弯曲方法弯曲件的弯曲方法 模具压弯折弯滚弯拉弯43.13.1、概述、概述弯曲模：弯曲模：本章与第本章与第2章相比：章相比： 准确准确工艺计算难，模具工艺计算难，模具动作复杂动作复杂、结构设计、结构设计规律性不强规律性不强。 弯曲所使用的模具。弯曲所使用的模具。 53.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析V V形弯曲是最基本的弯曲变形。形弯曲是最基本的弯曲变形。一、弯曲变形过程一、弯曲变形过程1.1.弯曲变形时板材变形区受力情况分析弯曲变形时板材变形区受力情况分析

3、变形区主要在弯曲件的圆变形区主要在弯曲件的圆角部分，角部分，板料受力情况如板料受力情况如图所示。图所示。1-1-凸模凸模 2-2-凹模凹模 63.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析2. .弯曲变形过程：弹性变形塑性变形弯曲校正弯曲变形过程：弹性变形塑性变形弯曲校正自由弯曲自由弯曲校正弯曲校正弯曲弹性弯曲弹性弯曲塑性弯曲塑性弯曲弯曲效果：弯曲效果：表现为弯曲半径和弯曲角的变化。表现为弯曲半径和弯曲角的变化。 73.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析二、弯曲时材料的流动情况二、弯曲时材料的流动情况 (1)变形区主要在弯曲件的圆角部分，圆角区内的正方形网格变变形区主要在弯曲件的圆角部分，圆角区内

4、的正方形网格变成了扇形。在远离圆角的两平直部分，几乎没有变形。成了扇形。在远离圆角的两平直部分，几乎没有变形。 (2)变形区内，板料外区变形区内，板料外区(靠凹模一边靠凹模一边)的金属切向受拉而伸长，的金属切向受拉而伸长，内区（靠凸模一边）的金属切向受压而缩短。内区（靠凸模一边）的金属切向受压而缩短。 由内、外表面至板料中心，由内、外表面至板料中心，其缩短和伸长两个区之间，其缩短和伸长两个区之间，总存在一层金属，其长度在总存在一层金属，其长度在变形前后没有变化，成为中变形前后没有变化，成为中性层。性层。 中性层向板料内区移动。中性层向板料内区移动。弯曲后 弯曲前83.23.2、弯曲变形分析、弯

5、曲变形分析 (3)当相对弯曲半径（当相对弯曲半径（r/t）较小时。弯曲变形区中的板）较小时。弯曲变形区中的板料在弯曲后产生厚度变薄现象。料在弯曲后产生厚度变薄现象。 (4)弯曲变形区内板料横截面的变化有两种情况；弯曲变形区内板料横截面的变化有两种情况； 对于窄板对于窄板(b3t)，外区受拉引起宽度收缩，内部受压，外区受拉引起宽度收缩，内部受压引起宽度伸长，故原矩形断面变成了扇形。引起宽度伸长，故原矩形断面变成了扇形。 对于宽板对于宽板(b3t)，弯曲后横截面无明显变化，仍保持，弯曲后横截面无明显变化，仍保持为矩形。为矩形。窄板（B3t） 93.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析型材、管材弯曲

6、后的剖面畸变型材、管材弯曲后的剖面畸变103.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析三、塑性弯曲变形区的应力、应变状态平面应变状态平面应力状态113.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析 弯曲时，外表面在切向拉应力的作用下产生切向伸长变形：弯曲时，外表面在切向拉应力的作用下产生切向伸长变形：相对弯曲半径相对弯曲半径（ r/tr/t）：）：四、变形程度及其表示方法四、变形程度及其表示方法表示板料弯曲变形程度的大小。表示板料弯曲变形程度的大小。 ()12212bbooRootrtrtrrt aabboo123.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析最小弯曲半径最小弯曲半径r rminmin： 在板料不

7、发生破坏的条件下，所能弯成零件内表面的最小在板料不发生破坏的条件下，所能弯成零件内表面的最小圆角半径。圆角半径。 故也常用故也常用最小弯曲半径最小弯曲半径r rminmin表示弯曲时的成形极限。其值越表示弯曲时的成形极限。其值越小越有利于弯曲成形。小越有利于弯曲成形。 五、最小弯曲半径五、最小弯曲半径1.影响最小弯曲半径的因素影响最小弯曲半径的因素（）材料的力学性能（）材料的力学性能（）材料表面和侧面的质量、（）材料表面和侧面的质量、应力集中或加工硬化应力集中或加工硬化（）弯曲线的方向与钢板的（）弯曲线的方向与钢板的纤维方向纤维方向（）弯曲中心角越小，半径越小（）弯曲中心角越小，半径越小 13

8、3.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析2最小弯曲半径最小弯曲半径rmin的数值的数值参见表参见表313提高弯曲极限变形程度的方法提高弯曲极限变形程度的方法 （1）经冷变形硬化的材料，可热处理后再弯曲。）经冷变形硬化的材料，可热处理后再弯曲。 （2）清除冲裁毛刺，或将有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘。）清除冲裁毛刺，或将有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘。 （3）对于低塑性的材料或厚料，可采用加热弯曲。）对于低塑性的材料或厚料，可采用加热弯曲。 （4）采取两次弯曲的工艺方法，中间加一次退火。）采取两次弯曲的工艺方法，中间加一次退火。 （5）对较厚材料的弯曲，如结构允许，可采取开槽后弯曲。）对较厚材料

9、的弯曲，如结构允许，可采取开槽后弯曲。143.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹 塑性弯曲时伴随有弹性变塑性弯曲时伴随有弹性变形，当外载荷去除后，塑性变形，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一寸发生变化而与模具尺寸不一致，这种现象叫致，这种现象叫回弹回弹。一、回弹现象一、回弹现象弯曲回弹的表现形式：弯曲回弹的表现形式： 弯曲半径变大弯曲半径变大弯曲角变大，弯曲中心角减小弯曲角变大，弯曲中心角减小 153.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹材料的力学性能材料的力

10、学性能二、影响回弹的因素二、影响回弹的因素/SE材料的力学性能对回弹值的影响材料的力学性能对回弹值的影响1 1、3 3退火软钢退火软钢2-2-软锰黄铜软锰黄铜4-4-经冷变形硬化的硬钢经冷变形硬化的硬钢 163.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹相对弯曲半径相对弯曲半径弯曲半径越大，弹性变形比例大，塑性变形比例小，回弹越大。弯曲半径越大，弹性变形比例大，塑性变形比例小，回弹越大。弯曲中心角弯曲中心角弯曲中心角越大，弯曲中心角越大，变形区的长度越长，回弹积累值也越大，故回变形区的长度越长，回弹积累值也越大，故回弹越大。弹越大。弯曲方式及弯曲模弯曲方式及弯曲模 （1）自由弯曲时，回弹最大

11、。自由弯曲时，回弹最大。 （2）校正弯曲使塑性变形稳定，回弹较小。校正弯曲使塑性变形稳定，回弹较小。（3）在弯曲在弯曲U形件时，凸、凹模间隙越形件时，凸、凹模间隙越大，回弹角也就越大。大，回弹角也就越大。 工件的形状：工件的形状：弯曲件越复杂，一次弯弯曲件越复杂，一次弯曲成形角的数量越多，回弹量就越小曲成形角的数量越多，回弹量就越小173.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹先根据经验数值先根据经验数值初步初步确定模具工作尺寸，然后在试模时进行确定模具工作尺寸，然后在试模时进行修正修正。 三、回弹值的确定小变形程度（小变形程度（ 1010）自由弯曲时的回弹值）自由弯曲时的回弹值 凸模工

12、作部分的圆角半径和角度可按下式进行计算：凸模工作部分的圆角半径和角度可按下式进行计算：13TsTTTrrrEtrrtr /183.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹 2大变形程度（大变形程度（ 5）校正弯曲时的回弹值）校正弯曲时的回弹值 tr /9090 变形程度在卸载前后变化不大，故卸载后弯曲件圆角变形程度在卸载前后变化不大，故卸载后弯曲件圆角半径的变化是很小的，可以不予考虑，而仅考虑弯曲半径的变化是很小的，可以不予考虑，而仅考虑弯曲角的回弹变化。角的回弹变化。 弯曲角为弯曲角为90时部分材料的平均回弹角见表时部分材料的平均回弹角见表3-2。 当弯曲件弯曲角不为当弯曲件弯曲角不为9

13、0时，其回弹角可用下式计算：时，其回弹角可用下式计算：193.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹1.改进弯曲件的设计改进弯曲件的设计四、减少回弹的措施四、减少回弹的措施（1）尽量）尽量避免选用过大的避免选用过大的r/tr/t 。如有可能，在弯曲区压制如有可能，在弯曲区压制加强筋加强筋，以提高零件的刚度，抑制回弹。以提高零件的刚度，抑制回弹。（2）尽量选用）尽量选用 小、力小、力学性能稳定和板料厚度波动小学性能稳定和板料厚度波动小的材料。的材料。Es/203.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹2.采取适当的弯曲工艺采取适当的弯曲工艺（1）采用）采用校正弯曲校正弯曲代替自由弯曲

14、。动态轻压下技术的应用。代替自由弯曲。动态轻压下技术的应用。（2）对冷作硬化的材料须先）对冷作硬化的材料须先退火退火，使其屈服点，使其屈服点s降低。对回弹降低。对回弹较大的材料，必要时可采用较大的材料，必要时可采用加热弯曲加热弯曲。（3）对弯曲半径很大的零件，采用）对弯曲半径很大的零件，采用拉弯工艺拉弯工艺。 213.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹3.合理设计弯曲模合理设计弯曲模（1）对于较硬材料，可根据回弹值对模具工作部分的形状和尺）对于较硬材料，可根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行寸进行修正修正。（2）对于软材料，其回弹角小于）对于软材料，其回弹角小于5时，可在模具上作

15、出时，可在模具上作出补偿补偿角角并取并取较小的凸、凹模间隙较小的凸、凹模间隙。223.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹（3）对于厚度在）对于厚度在0.8mm以上的软材料，以上的软材料， r/t又不大时，可采取如又不大时，可采取如图所示凸模做成局部突起的结构。图所示凸模做成局部突起的结构。233.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹（4）对于）对于U形件弯曲形件弯曲 当当r/t较小时较小时,可采取增加可采取增加背压背压的方法的方法 ； 当当r/t较大时，可采取将凸模端面和顶板表较大时，可采取将凸模端面和顶板表面作成一定曲率的面作成一定曲率的弧形弧形；（5）在弯曲件直边端部）在

16、弯曲件直边端部纵向加压纵向加压。（6）用）用橡胶橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。减小回弹。243.43.4、弯曲件坯料尺寸的计算、弯曲件坯料尺寸的计算据中性层的定义，弯曲件的据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度坯料长度应等于中性层的展开长度。一、弯曲中性层位置的确定一、弯曲中性层位置的确定 中性层位置以中性层位置以曲率半径曲率半径xtr x x中性层位移系数，见中性层位移系数，见表表3-33-3。 式中：式中：表示（右图），通常用表示（右图），通常用下面经验公式确定：下面经验公式确定：253.43.4、弯曲件坯料尺寸的计算、弯曲件坯料尺寸的计

17、算 对于形状比较简单、尺寸精度要求不高的弯曲件，可直接采对于形状比较简单、尺寸精度要求不高的弯曲件，可直接采用展开的方法计算坯料长度。用展开的方法计算坯料长度。 对于形状比较复杂或精度要求高的弯曲件，在利用下述公式对于形状比较复杂或精度要求高的弯曲件，在利用下述公式初步计算坯料长度后，还需反复初步计算坯料长度后，还需反复试弯试弯不断不断修正修正，才能最后确定坯，才能最后确定坯料的形状及尺寸。料的形状及尺寸。二、弯曲件坯料尺寸的计算二、弯曲件坯料尺寸的计算1.圆角半径圆角半径r0.5t的弯曲件的弯曲件 )(1801802121xtrllllLz 按中性层展开的原理，坯料总长按中性层展开的原理，坯

18、料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即分长度之和，即 263.43.4、弯曲件坯料尺寸的计算、弯曲件坯料尺寸的计算2.圆角半径圆角半径rr+2t当弯曲的直边带有斜角，当弯曲的直边带有斜角，斜线不可能弯曲到要求斜线不可能弯曲到要求的角度，容易开裂，改的角度，容易开裂，改变形状。变形状。343.63.6、弯曲件的工艺性、弯曲件的工艺性4防止弯曲根部裂纹的工件结构防止弯曲根部裂纹的工件结构 353.63.6、弯曲件的工艺性、弯曲件的工艺性5弯曲件孔边距离弯曲件孔边距离tl tl2当当t2mm时，时，当当t2mm时，时， 363.63.6、弯曲件的工艺性、弯曲

19、件的工艺性6增添连接带和定位工艺孔增添连接带和定位工艺孔增添连接带和定位工艺孔的弯曲件增添连接带和定位工艺孔的弯曲件 373.63.6、弯曲件的工艺性、弯曲件的工艺性7尺寸标注尺寸标注 尺寸标注对弯曲件的工艺性有很大的影响。尺寸标注对弯曲件的工艺性有很大的影响。383.63.6、弯曲件的工艺性、弯曲件的工艺性四、 弯曲件的工序安排形状简单的弯曲件：采用一次弯曲成形；形状简单的弯曲件：采用一次弯曲成形； 形状复杂的弯曲件：采用二次或多次弯曲成形。形状复杂的弯曲件：采用二次或多次弯曲成形。批量大而尺寸较小的弯曲件：尽可能采用级进模或复合模。批量大而尺寸较小的弯曲件：尽可能采用级进模或复合模。需多次

20、弯曲时：需多次弯曲时： 先弯两端，后弯中间部分先弯两端，后弯中间部分，前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠，前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不能影响前次已成形的形状。的定位，后次弯曲不能影响前次已成形的形状。弯曲件形状不对称时：弯曲件形状不对称时： 尽量成对弯曲，然后再剖切。尽量成对弯曲，然后再剖切。393.63.6、弯曲件的工艺性、弯曲件的工艺性一次弯曲一次弯曲二次弯曲二次弯曲40当当/10时，则应考虑回弹，将凸模圆角半径时，则应考虑回弹，将凸模圆角半径 加以修正。加以修正。3.73.7、弯曲模工作部分尺寸的设计、弯曲模工作部分尺寸的设计一、凸凹模圆角半径一、凸凹模圆角半径当工件的相对弯

21、曲半径当工件的相对弯曲半径/较小时，凸模圆角半径取等于工件的较小时，凸模圆角半径取等于工件的弯曲半径，但不应小于最小弯曲半径值弯曲半径，但不应小于最小弯曲半径值rmin。Tr413.73.7、弯曲模工作部分尺寸的设计、弯曲模工作部分尺寸的设计凹模两边的圆角半径应凹模两边的圆角半径应一致一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。，否则在弯曲时坯料会发生偏移。t2mmt2mm时，时，ArArAr)(8 . 06 . 0(trrTA（36）2 24 4时，时，（23）4 4时，时，2V V形弯曲凹模的底部可开退刀槽或取圆角半径形弯曲凹模的底部可开退刀槽或取圆角半径 423.73.7、弯曲模工作部分尺寸的设计

22、、弯曲模工作部分尺寸的设计弯曲弯曲凹模深度凹模深度是指工件位于凹模内的直边长度。凹模深度是指工件位于凹模内的直边长度。凹模深度L0适当。适当。若过小，工件两端的自由部分太多，弯曲零件回弹大。若过大，若过小，工件两端的自由部分太多，弯曲零件回弹大。若过大，则过多消耗模具钢材。则过多消耗模具钢材。 二、凸凹模深度二、凸凹模深度弯曲弯曲V形件时，凹模深度及底部最小厚度可查表形件时，凹模深度及底部最小厚度可查表 35。弯曲弯曲U形件时，若弯边高度不大或要求两边平直，则凹模深度应形件时，若弯边高度不大或要求两边平直，则凹模深度应大于零件的高度；如果弯曲件边长较大，且对平直度要求不高时，大于零件的高度；如

23、果弯曲件边长较大，且对平直度要求不高时，凹模深度凹模深度L0可查表可查表37。433.73.7、弯曲模工作部分尺寸的设计、弯曲模工作部分尺寸的设计三、凸凹模间隙三、凸凹模间隙 V形弯曲模的凸、凹模间隙是靠调整压机的闭合高度来控制的，形弯曲模的凸、凹模间隙是靠调整压机的闭合高度来控制的，设计时可以不考虑。设计时可以不考虑。U形件弯曲模的凸、凹模单边间隙一般可按下式计算：形件弯曲模的凸、凹模单边间隙一般可按下式计算： CttCttZmax2/式中式中 C间隙系数，可查表间隙系数，可查表38。当工件精度要求较高时，其间隙应适当缩小，取当工件精度要求较高时，其间隙应适当缩小，取Z/2t。 443.73

24、.7、弯曲模工作部分尺寸的设计、弯曲模工作部分尺寸的设计四、四、U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差决定原则决定原则： 工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上。工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上。 工件标注内形尺寸时工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。453.73.7、弯曲模工作部分尺寸的设计、弯曲模工作部分尺寸的设计（2）尺寸标注在内形上）尺寸标注在内形上（1）尺寸标注在外形上）尺寸标注在外形上ALLA0max75. 00)(TZLLAT0min)75. 0(TLLTAZLLTA0)(凹模尺寸凹模尺寸凸模尺寸凸模尺寸凸模尺寸凸模尺寸凹模尺寸凹模尺寸凸、凹模的制造公差，可采用凸、凹模的制造公差，可采用79级精度，级精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一级。一般取凸模的精度比凹模精度高一级。TA式中式中463.83.8、弯曲模典型结构、弯曲模典型结构一、一、V形件弯曲模形件弯曲模形弯曲模的一般结构形式形弯曲模的一般结构形式1凸模凸模2定位板定位板3凹模凹模4定位尖定位尖5顶杆顶杆6形