冲压模具设计项目教程

书名：冲压模具设计项目教程ISBN：978-7-111-38206-5作者：袁小江出版社：机械工业出版社本书配有电子课件冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计

项目目标1、了解弯曲成形工艺的基本工艺特性。

2、能对零件的简单弯曲工艺进行工艺分析。

3、能计算简单弯曲件的展开尺寸、弯曲力等参数。

4、能分析与解决简单弯曲件在弯曲成形工艺时的回弹、偏移等现象。

5、能设计简单弯曲件的弯曲模具结构。冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计

连接棒零件是一个较为典型的弯曲件产品，其零件尺寸及结构如图所示。连接棒零件材料为SAE1008-1010棒材，棒材直径为mm。连接棒零件的结构不是很复杂，具有冲压产品弯曲成形工艺的典型特点，未注线性尺寸公差±0.5mm，未注角度公差±1°。连接棒需要一次弯曲成形出图纸所示结构与尺寸。

项目介绍冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计

一、弯曲工艺分析

1、弯曲变形过程

图所示为V形件的弯曲变形过程。弯曲开始时，凸模、凹模分别与板料在A、B处相接触，凸模在A处对板料施加弯曲力，凹模则在B处对板料产生反向弯曲力，板料在弯曲力及反向弯曲力构成的弯矩作用下，产生弯曲。随着凸模下压，板料在B点沿凹模斜面不断下移，弯曲力臂逐渐减少。冲压模具设计项目教程课件2、弯曲变形特点项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计

弯曲变形属于塑性变形，其塑性变形区域主要发生在弯曲圆角部分。通过观察网格形状变化，可见弯曲圆角部分的网格发生了显著变化，原来的正方形网格变成了扇形，靠近圆角部分的直边有少量变形，而其余直边部分的网格仍保持原状没有变形，说明弯曲塑性变形主要发生在弯曲圆角部分。冲压模具设计项目教程课件二、弯曲件的工艺性项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计

1、弯曲部位的圆角弯曲半径不宜过大或过小，过大因受回弹的影响，弯曲件的精度不易保证；过小时会产生破裂。弯曲半径应大于材料的许可最小相对弯曲半径。

改善弯曲件工艺性的方法：最小相对弯曲半径。当弯曲件的圆角半径与板厚之比小于最小相对弯曲半径时，可在弯曲线处先压槽后弯曲(如图所示)。这样，使弯曲部位的板厚减小，相对弯曲半径增大，保证弯曲成形。

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2、直边高度当弯曲90°时，弯曲件圆角区以外的直边高度时，才能保证弯曲件的质量，如图a所示的上部直边部分。若弯曲件的直边带有斜线，且斜线达到了变形区，则该部分在弯曲成形时难以弯成直边，如图b所示。冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计

3、孔边距离当弯曲毛坯上有孔时，如果孔的位置与弯曲线距离太小，孔会受到弯曲变形的影响而产生形状变化。当孔边缘与弯曲圆角边缘的距离符合以下条件时，才能保证孔型不发生变化。当mm时，

当mm时，

改善弯曲件工艺性的方法：增加工艺孔、槽。当孔边距离太小时，可以采用先弯曲再冲孔的工艺流程；或采取在弯曲线上加冲工艺孔，或切槽的办法。当局部边缘弯曲时，在弯曲线的端部增加工艺孔或工艺槽。冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计

4、形状与尺寸的对称性形状与尺寸都对称的弯曲件具有较好的弯曲工艺性，在弯曲件的孔边距离弯曲成形时不会出现毛坯偏移现象(如图所示)，弯曲件的尺寸精度高。当不对称的弯曲件弯曲时，因受力不均匀，毛坯容易偏移，尺寸不易保证。冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计

5、边缘局部弯曲

边缘局部弯曲(即弯曲线不能到达毛坯的边缘)的弯曲件工艺性不好。非弯曲部分既对弯曲变形区的变形有限制作用，使变形不能顺利进行，又受到变形区的影响而产生一定程度的形变。改善弯曲件工艺性的方法：连接带与定位工艺孔。保留连接带和开设定位工艺孔在弯曲变形区附近带有缺口时，若在毛坯上就将缺口冲出，弯曲时会影响此处的形状尺寸，甚至出现叉口现象。为保证弯曲件质量，应保留此处为弯曲变形区的连接带，弯曲成形后，再将多余的部分切除，如图所示。冲压模具设计项目教程课件项目目二二连接接棒棒弯弯曲曲成成形形工工艺艺与与模模具具设设计计三、、最最小小相相对对弯弯曲曲半半径径在弯弯曲曲变变形形过过程程中中，，弯弯曲曲件件的的外外层层受受拉拉应应力力，，当当料料厚厚一一定定时时，，弯弯曲曲半半径径越越小小，，拉拉应应力力就就越越大大；；当当弯弯曲曲半半径径小小到到一一定定程程度度时时，，弯弯曲曲件件的的外外层层由由于于受受过过大大的的拉拉应应力力作作用用而而出出现现开开裂裂。。因因此此常常用用板板料料的的相相对对弯弯曲曲半半径径来表表示示板板料料弯弯曲曲变变形形程程度度的的大大小小。。由于于影影响响最最小小相相对对弯弯曲曲半半径径的的因因素素很很多多，，由由理理论论公公式式计计算算出出的的最最小小相相对对弯弯曲曲半半径径与与实实际际情情况况常常常常有有一一定定的的差差距距，，所所以以最最小小弯弯曲曲半半径径的的数数值值一一般般用用由由试试验验获获得得的的经经验验数数据据。。表表中中列列出出了了常常用用金金属属材材料料在在不不同同状状态态下下的的最最小小弯弯曲曲半半径径的的数数值值。。冲压模模具设设计项项目教教程课件项目二二连接棒棒弯曲曲成形形工艺艺与模模具设设计材料退火状态冷作硬化状态弯曲线的方向垂直纤维平行纤维垂直纤维平行纤维08、10、Q195、Q2150.1t0.4t0.4t0.8t15、20、Q2350.1t0.5t0.5t1.0t25、30、Q2550.2t0.6t0.6t1.2t35、40、Q2750.3t0.8t0.8t1.5t45、500.5t1.0t1.0t1.7t55、600.7t1.3t1.3t2.0t铝（软）1.0t1.5t1.5t2.5t铝（硬）2.0t3.0t3.0t4.0t退火纯铜0.1t0.3t1.0t2.0t黄铜H6800.3t0.4t0.8t08F00.3t0.2t0.5t项目二二连接棒棒弯曲曲成形形工艺艺与模模具设设计四、弯弯曲件件展开开尺寸寸计算算板材弯弯曲变变形时时，切切向应应变从从外层层的伸伸长应应变过过渡到到内层层的压压缩应应变，，必有有一层层的切切向变变形为为零，，称该该层为为应变变中性性层。。应变变中性性层的的位置置并不不是板板厚的的几何何中心心层。。因此此，在在计算算弯曲曲件毛毛坯的的长度度尺寸寸时，，要遵遵循应应变中中性层层在弯弯曲前前后长长度不不变的的原则则。生生产中中因模模具结结构和和弯曲曲方式式等多多种因因素影影响弯弯曲变变形区区的应应力状状态，，也会会影响响应变变中性性层的的位置置。根据中中性层层的定定义，，弯曲曲件的的坯料料长度度应等等于中中性层层的展展开长长度。。中性性层位位置以以曲率率半径径表示，，通常采采用下下面的的经验验公式式确定定：项目二二连接棒棒弯曲曲成形形工艺艺与模模具设设计0.10.20.30.40.50.60.70.811.20.210.220.230.240.250.260.280.30.320.331.31.522.534567≥80.340.360.380.390.40.420.440.460.480.502、弯曲曲件展展开尺尺寸计计算中性层层位置置确定定以后后，对对于形形状比比较简简单、、尺寸寸精度度要求求不高高的弯弯曲件件，可可以直直接按按照下下面介介绍的的方法法计算算展开开尺寸寸；对对于形形状复复杂或或精度度要求求较高高的弯弯曲件件，在在利用用下面面介绍绍的方方法初初步计计算出出展开开长度度后，，还需需要反反复试试弯并并不断断修正正，才才能最最后确确定毛毛坯的的形状状和尺尺寸；；在实实际生生产中中一般般先制制造弯弯曲模模，经经过试试模调调试确确定尺尺寸之之后，，再制制造落落料模模。项目二二连接棒棒弯曲曲成形形工艺艺与模模具设设计弯曲尺尺寸展展开分分三种种情况况考虑虑：(1)的弯曲曲件(2)的弯曲曲件(3)铰链式式弯曲曲件五、弯弯曲回回弹与与对策策弯曲件件的质质量问问题主主要有有回弹弹、裂裂纹、、翘曲曲、尺尺寸偏偏移、、孔偏偏移等等。尤尤其是是以回回弹问问题最最为常常见。。弯曲曲件的的回弹弹如图图所示示。弯曲成形形过程中中，毛坯坯在外载载荷的作作用下产产生的变变形由塑塑性变形形和弹性性变形两两部分组组成。当当外载荷荷去除后后，毛坯坯的塑性性变形保保留下来来，而弹弹性变形形会完全全消失，，使其形形状和尺尺寸都发发生与加加载时变变形方向向相反的的变化，，这种现现象称为为回弹。。由于加加载过程程中毛坯坯变形区区内外两两侧的应应力与应应变性质质都相反反，卸载载时这两两部分回回弹变形形方向也也是相反反的，由由此引起起的弯曲曲件的形形状和尺尺寸变化化也十分分明显，，成为弯弯曲成形形要解决决的主要要问题之之一。弯弯曲件的的回弹量量大小表表示为：：项目二连接棒弯弯曲成形形工艺与与模具设设计项目二连接棒弯弯曲成形形工艺与与模具设设计1、减小回弹弹的对策策由于在弯弯曲工艺艺中弯曲曲件回弹弹所产生生的误差差，很难难得到合合格的零零件尺寸寸。同时时由于材材料的力力学性能能和厚度度的波动动，要完完全消除除弯曲件件的回弹弹几乎是是不可能能的，但但可以采采取一些些措施来来减小或或补偿回回弹所产产生的误误差。控控制弯曲曲件回弹弹的措施施如下：：（1）选择力力学性能能较好的的材料（2）设计合合理的弯弯曲件结结构（3）改变变变形区应应力状态态（4）利用回弹自自身特点六、弯曲时的的偏移1、偏移现象的的产生板料在弯曲过过程中沿凹模模圆角滑移时时，会受到凹凹模圆角处摩摩擦阻力作用用，当坯料各各边所受到的的摩擦阻力不不等时。有可可能使坯料在在弯曲过程中中沿零件的长长度方向产生生移动，使零零件两直边的的高度不符合合零件技术要要求，这种现现象称为偏移移。产生偏移移的原因很多多。项目二连接棒弯曲成成形工艺与模模具设计项目二连接棒弯曲成成形工艺与模模具设计2、消除偏移的的措施（1）利用压料装装置，使坯料料在压紧状态态下逐渐弯曲曲成形，从而而防止坯料的的滑动，并且且能够得到较较为平整的零零件。（2）利用用坯料料上的的孔或或先冲冲出来来的工工艺孔孔采用用定位位销插插入孔孔内再再弯曲曲，从从而使使得坯坯料无无法移移动。。（3）将不不对称称的弯弯曲件件组合合成对对称弯弯曲件件后再再弯曲曲，然然后再再切开开，使使坯料料弯曲曲时受受力均均匀，，不容容易产产生偏偏移。。（4）模具具制造造准确确，间间隙调调整对对称。。项目二二连接棒棒弯曲曲成形形工艺艺与模模具设设计七、弯弯曲力力的计计算1、自由由弯曲曲的弯弯曲力力V形件弯弯曲力力为：：U形件弯弯曲力力为：：2、校校正正弯弯曲曲力力：：项目目二二连接接棒棒弯弯曲曲成成形形工工艺艺与与模模具具设设计计3、顶顶件件力力或或压压料料力力当弯弯曲曲模模设设有有顶顶件件装装置置或或压压料料装装置置时时，，其其顶顶件件力力或或压压料料力力可可以以近近似似取取自自由由弯弯曲曲力力的的3O％～～8O％，，即即：：4、压压力力机机吨吨位位的的选选取取对于于有有压压料料的的自自由由弯弯曲曲：：项目目二二连接接棒棒弯弯曲曲成成形形工工艺艺与与模模具具设设计计八、、常常见见弯弯曲曲模模的的结结构构弯曲曲模模的的结结构构与与一一般般冲冲裁裁模模具具的的结结构构相相似似，，分分为为上上模模、、下下模模两两部部分分，，一一般般由由凸凸模模、、凹凹模模、、定定位位、、卸卸料料、、导导向向及及紧紧固固件件等等组组成成。。弯弯曲曲模模的的结结构构应应根根据据弯弯曲曲件件的的形形状状、、精精度度要要求求及及弯弯曲曲工工序序来来确确定定。。下下面面介介绍绍弯弯曲曲模模的的典典型型结结构构及及特特点点。。1、V形件弯弯曲模模V形件形形状简简单，，能一一次弯弯曲成成形。。V形件的的弯曲曲方法法有两两种：：一是是以工工件弯弯曲角角的角角平分分线方方向对对称弯弯曲，，称为为V形弯曲曲；二二是垂垂直于于工件件一条条边的的方向向弯曲曲，称称为L形弯曲曲。项目二二连接棒棒弯曲曲成形形工艺艺与模模具设设计2、U形件弯弯曲模模一般U形件弯弯曲模模，弯弯曲时时工件件沿凹凹模圆圆角滑滑动进进入凸凸、凹凹模间间隙，，凸模模回升升时，，顶料料装置置将工工件顶顶出。。由于于材料料的回回弹，，工件件一般般不会会包在在凸模模上。。项目二二连接棒棒弯曲曲成形形工艺艺与模模具设设计夹角小小于90°°的U形件弯弯曲模模，它它的下下模部部分设设有一一对回回转凹凹模4，弯曲曲前回回转凹凹模在在弹簧簧3的拉力力作用用下，，处于于初始始位置置，工工件用用定位位板2定位。。弯曲曲时，，凸模模先将将其弯弯成U形，然然后继继续下下降，，迫使使工件件底部部压向向回转转凹模模4，使两两边的的回转转凹模模向内内侧旋旋转，，将工工件弯弯曲成成形。。弯曲曲完成成后，，凸模模上升升，弹弹簧使使回转转凹模模复位位。项目二二连接棒棒弯曲曲成形形工艺艺与模模具设设计3、Z形件弯弯曲模模由于Z形件两两直边边弯曲曲方向向相反反，所所以弯弯曲模模必须须要有有两个个方向向的弯弯曲动动作。。弯曲曲前，，由于于橡胶胶作用用使凹凹模6与凸模模7的端面面平齐齐。弯弯曲时时凸模模7与顶料料板1将工件件夹紧紧，由由于托托板2上橡皮皮的弹弹力大大于作作用在在顶料料板1上弹顶顶装置置的弹弹力，，迫使使顶料料板1向下运运动，，完成成左端端弯曲曲。当当顶料料板1接触下下模板板后，，上模模继续续下降降，迫迫使橡橡胶3压缩，，凹模模6和顶料料板1完成右右端的的弯曲曲。当当压柱柱4与上模模板5相碰时时，整整个零零件弯弯成。。项目二二连接棒棒弯曲曲成形形工艺艺与模模具设设计4、圆形形件弯弯曲模模对于圆圆筒直直径小小于或或等于于15mm的小圆筒形形件，一般般先将工件件弯成U形，然后再再弯成圆形形，模具结结构如图a所示。对于于圆筒直径径大于或等等于20mm的大圆筒形形件，一般般先将工件件弯成波浪浪形，然后后再弯成圆圆形，模具具结构如图图b所示。ab项目二连接棒弯曲曲成形工艺艺与模具设设计项目实施——成形工艺分分析连接棒弯曲曲件其零件件材料为SAE1008-1010的直径为mm的棒材，该该种型号的的材料性能能相当于国国内的08或10钢，零件尺尺寸精度要要求不高，，未注线性性尺寸公差差±0.5mm，未注角度度公差±1°。根据零件件的结构特特点，连接接棒零件的的冲压工艺艺分为下料料（切断））、弯曲两两道基本工工序，其中中弯曲属于于较为典型型的U形弯曲，由由于零件为为圆柱的棒棒材，所以以弯曲工艺艺可以同时时进行多个个零件的弯弯曲成形，，结合零件件的生产批批量、设备备使用情况况等因素考考虑决定一一次弯曲多多少个零件件。这样既既可提高效效率，又可可降低模具具的成本。。项目目二二连接接棒棒弯弯曲曲成成形形工工艺艺与与模模具具设设计计项目目实实施施——模具设设计1、零件件展开开尺寸寸计算算2、单个个零件件弯曲曲力计计算项目二二连接棒棒弯曲曲成形形工艺艺与模模具设设计3、模具具结构构设计计1—导套2—导柱3—上模板板4—凸模5—模柄6—圆柱销7—圆柱销8—内六角螺螺钉9—下模板10—凹模镶块块11—顶杆12—顶块13—卸料螺钉钉14—凹模框15—定位块项目二连接棒弯弯曲成形形工艺与与模具设设计拓展项目目——侧托架板板双向弯弯曲成形形与模具具设计侧托架板板零件如如图所示示，其零零件的四四个边都都要进行