弯曲工艺与模具设计课件

弯曲工艺与模具设计弯曲工艺与模具设计弯曲工艺与模具设计3.1弯曲加工概述弯曲是将金属材料（包括板材、线材、管材、型材及毛坯料等）沿弯曲线弯成一定的角度和形状的工艺方法。它是冲压的基本工序之一，在生产中应用相当广泛。根据弯曲成形所用模具及设备不同，弯曲方法可分为压弯、拉弯、折弯、滚弯、绕弯等。2弯曲工艺与模具设计弯曲工艺与模具设计弯曲工艺与模具设计3.113.1弯曲加工概述

弯曲是将金属材料（包括板材、线材、管材、型材及毛坯料等）沿弯曲线弯成一定的角度和形状的工艺方法。它是冲压的基本工序之一，在生产中应用相当广泛。根据弯曲成形所用模具及设备不同，弯曲方法可分为压弯、拉弯、折弯、滚弯、绕弯等。23.1弯曲加工概述弯曲是将金属材料（包括板材、线材

图3-1弯曲件的弯曲方法3图3-1弯曲件的弯曲方法3

图3-2

V形件弯曲模1－定位板；2－鉸链；3－支架；4－下模座；5－靠板；6－模柄；7－凸模；8－活支动凹模；9－顶杆4图3-2V形件弯曲模43.2弯曲变形特点3.2.1弯曲变形过程53.2弯曲变形特点3.2.1弯曲变形过程53.2.2弯曲变形区应力应变状态1.弯曲变形的特点图3-4板料弯曲前后的网格变化63.2.2弯曲变形区应力应变状态1.弯曲变形的特点图3

图3-5板料弯曲后的断面变化7图3-5板料弯曲后的断面2.弯曲变形区的应力、应变状态82.弯曲变形区的应力、应变状态83.3弯曲工艺计算3.3.1弯曲件的结构工艺性最小相对弯曲半径最小相对弯曲半径是指在保证坯料最外层纤维弯曲时不发生破坏的条件下，工件能够弯成的内表面的最小圆角半径。通常用最小圆角半径相对于坯料厚度的比值来表示最小相对弯曲半径，其值越小，板料弯曲的性能也越好。生产中用它来表示弯曲时的成形极限。93.3弯曲工艺计算3.3.1弯曲件的结构工艺性9影响最小相对弯曲半径的因素材料的机械性能板料的方向性板料边缘及表面状态弯曲件角度大小板料的宽度板料的厚度10影响最小相对弯曲半径的因素材料的机械性能103.3.2弯曲件质量分析弯裂

回弹

偏移

畸变

1.弯裂

113.3.2弯曲件质量分析弯裂112.回弹

影响回弹的因素材料的力学性能相对弯曲半径弯曲件角度弯曲方式模具间隙弯曲件形状122.回弹

影响回弹的因素材料的力学性能12(1)回弹值的确定小变形程度(r/t>10)自由弯曲时的回弹值13(1)回弹值的确定小变形程度(r/t>10)自由弯曲时的回大变形程度(r/t<5)自由弯曲时的回弹值当相对弯曲半径r/t<5时，弯曲件回弹时圆角半径的变化很小，可以不予考虑，仅需考虑弯曲角度的回弹，其回弹值可查表确定。14大变形程度(r/t<5)自由弯曲时的回弹值14(2)减小回弹的措施弯曲件的合理设计采取补偿措施，抵消弯曲回弹变形从工艺上采取措施从模具结构上采取措施15(2)减小回弹的措施弯曲件的合理设计153.弯曲时的偏移（1）偏移现象的产生板料在弯曲过程中沿凹模圆角滑移时，会受到凹模圆角处摩擦阻力的作用。当板料各边所受的摩擦阻力不等时，有可能使坯料在弯曲过程中向左或向右产生移动，使工件两直边的高度不符合图样的要求，这种现象称为偏移。163.弯曲时的偏移（1）偏移现象的产生16（2）克服偏移的措施采用压料装置，使坯料在压紧状态下逐渐弯曲成形，从而防止坯料的滑动，而且能得到较平整的零件。利用坯料上的孔或设计工艺孔，用定位销插入孔内定位之后再弯曲，使坯料无法移动。将不对称形状的弯曲件组合成对称弯曲件弯曲，使坯料弯曲时受力均匀，不容易产生偏移，弯曲之后再将工件切开。模具制造准确，间隙调整一致，以减少偏移的发生。17（2）克服偏移的措施采用压料装置，使坯料在压紧状态下逐渐弯曲4.弯曲后的翘曲与剖面畸变细而长的坯料弯曲件，弯曲后纵向产生翘曲变形在薄壁管的弯曲中，还会出现内侧面因受压应力的作用而失稳起皱的现象

184.弯曲后的翘曲与剖面畸变细而长的坯料弯曲件，弯曲后纵向产3.3.3弯曲力计算1.自由弯曲时的弯曲力V形件弯曲力U形件弯曲力2.校正弯曲时的弯曲力193.3.3弯曲力计算1.自由弯曲时的弯曲力191.弯曲中性层位置的确定中性层内移系数值是根据相对弯曲半径查表确定的3.3.4弯曲件展开尺寸的计算201.弯曲中性层位置的确定3.3.4弯曲件展开尺寸的计算2.弯曲件展开尺寸计算212.弯曲件展开尺寸计算2122223.3.5弯曲件工序安排1.弯曲件工序安排的方法对于形状简单的弯曲件，如V形、U形、Z形工件等，可以一次弯曲成形。对于形状复杂的弯曲件，一般要采用两次或多次弯曲成形。对于批量大而尺寸较小的弯曲件，为使工人操作方便、安全，保证弯曲件的准确性和提高生产率，应尽可能采用复合模或多工位级进模。需多次弯曲时，弯曲顺序一般是先弯两端，后弯中间部分，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弯成的形状。当弯曲件几何形状不对称时，为避免压弯时坯料偏移，应尽量采用成对弯曲，然后再切成两件的工艺。233.3.5弯曲件工序安排1.弯曲件工序安排的方法232.典型弯曲件的工序安排

图3-37两道工序弯曲成形242.典型弯曲件的工序安排

图3-38三道工序弯曲成形图3-39多道工序弯曲成形25图3-38三道工序弯曲成形图3.4弯曲模典型结构图3-40V形件弯曲模1－模柄；2－定位销；3－凸模；4－定位板；5－凹模；6－顶杆；7－弹簧263.4弯曲模典型结构图3-40V形件弯曲模26

图3-41L形件弯曲模

1－凸模；2－侧压板；3－凹模；4－定位销；5－顶板；6－压料板27

图3-42U形件弯曲模

1－凸模；2－定位板；3－凹模；4－压料板28图3-42图3-43弯曲角小于90°的弯曲模29图3-43弯曲角小于90°的弯曲模29

图3-44斜楔弯曲模1－滚柱；2－斜楔；3－弹簧；4－上模座；5、6－凹模块；7－弹簧；8－凸模30

3.4.3帽形件弯曲模313.4.3帽形件弯曲模313.4.4圆形件弯曲模图3-49小圆一次弯曲模1－凹模固定板；2－下凹模；3－压料板；4－上凹模；5－芯轴凸模323.4.4圆形件弯曲模图3-49小圆一次弯曲模32

图3-50大圆两次弯曲模

1－凸模；2－凹模；3－定位板33图3-50

图3-51大圆一次弯曲模

1－顶板；2－摆动凹模；3－支撑；4－凸模34

3.4.5其他形状零件弯曲模图3-52滑板弯曲模1－弹簧；2－导柱；3－顶杆；4－摆块；5－凸模支架；6－芯轴凸模；7－成形滑块；8－凹模座架；9－限制块；10－垫板；11－底座；12－垫板353.4.5其他形状零件弯曲模图3-52滑板弯曲模353.5弯曲模工作零件结构确定3.5.1弯曲凸模和凹模圆角半径弯曲凸模的圆角半径当弯曲件的相对弯曲半径较小时，凸模圆角半径等于弯曲件的弯曲半径，但必须大于最小弯曲圆角半径。若小于最小相对弯曲半径，则可先弯成较大的圆角半径，然后再采用整形工序进行整形，达到零件要求。363.5弯曲模工作零件结构确定3.5.1弯曲凸模和凹2.弯曲凹模的圆角半径

弯曲凹模圆角半径的大小，直接影响坯料的弯曲成形。圆角半径过小，坯料拉入凹模的阻力大，会产生毛坯表面严重擦伤和拉薄；圆角半径过大，会影响定位的准确性；在对称弯曲时，如两面的圆角半径不一致，流动阻力则不一致，会使坯料产生偏移。372.弯曲凹模的圆角半径弯曲凹模圆角半径的大小，直接影3.5.2弯曲凹模工作部分深度383.5.2弯曲凹模工作部分深度383.5.3弯曲凸模和凹模之间的间隙

对于V形件弯曲模，凸模和凹模之间的间隙是由调节压力机的装模高度来控制的。对于U形件弯曲模，则应选择合适的间隙。式中393.5.3弯曲凸模和凹模之间的间隙对于V形件弯曲模3.5.4U形件弯曲凸模和凹模宽度尺寸的计算U形件弯曲凸模和凹模宽度尺寸计算与工件尺寸的标注有关。一般原则是：工件标注外形尺寸时，则模具以凹模为基准件，间隙取在凸模上；工件标注内形尺寸时，则模具应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。403.5.4U形件弯曲凸模和凹模宽度尺寸的计算U形1.标注外形尺寸的U形件图3-55标注外形尺寸的U形件411.标注外形尺寸的U形件图3-55标注外形尺寸的U形件2.标注内形尺寸的U形件图3-56标注内形尺寸的U形件422.标注内形尺寸的U形件图3-56标注内形尺寸的U形件3.6弯曲模结构设计时应注意的问题模具结构应保证坯料在弯曲时不发生偏移。为了防止坯料偏移，应尽量利用零件上的孔，用定位销定位。定位销装在顶板上时，应注意防止顶板与凹模之间产生窜动。若工件无孔，但允许在坯料上冲制工艺孔时，可以考虑在坯料上设计出定位工艺孔。当工件不允许有工艺孔时，可采用顶杆、顶板等压紧坯料，防止弯曲过程中坯料的偏移。模具结构设计时，应注意放入和取出工件的操作要安全、迅速和方便。对于对称弯曲件，弯曲件凸模圆角半径和凹模圆角半径应保证两侧相等，以免弯曲时坯料发生滑动和偏移。433.6弯曲模结构设计时应注意的问题模具结构应保证坯料在弯曲弹性材料的准确回弹值需要通过试模，并对凸、凹模进行修正后确定，因此模具的结构要便于拆卸。U形弯曲件校正力大时会贴附凸模，因此弯曲模需设计卸料装置。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。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，弯曲模的凹模圆角应光滑，凸、凹模的间隙要适当，不宜过小。模具结构应能保证弯曲时上、下模之间水平方向的错移力得到平衡，可设计侧向力平衡挡块等结构。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，要将凹模嵌入下模座内固定。44弹性材料的准确回弹值需要通过试模，并对凸、凹模进行修正后确定3.7弯曲模设计实例零件名称：保持架材料：20钢，厚度0.5mm；中批量453.7弯曲模设计实例零件名称：保持架451．冲压零件工艺分析

图3-58异向弯曲工序图461．冲压零件工艺分析图3-5

图3-59异向弯曲件47图3-59异向弯曲件4图3-60保持架弯曲模1－凸模；2－凸模固定板；3、6－垫扳；4－带柄矩形上模座；5－模座；7－凹模固定板；8－弹顶器；9－凹模；10－螺栓；ll－销钉；12－顶件块；13－顶杆2．模具结构48图3-60保持架弯曲模2．模具结构483．主要计算弯曲力计算校正弯曲力的计算弹顶器的计算回弹量的计算493．主要计算弯曲力计算494．主要零、部件设计凸模凹模504．主要零、部件设计凸模汇报结束谢谢大家!请各位批评指正汇报结束谢谢大家!请各位批评指正51弯曲工艺与模具设计弯曲工艺与模具设计弯曲工艺与模具设计3.1弯曲加工概述弯曲是将金属材料（包括板材、线材、管材、型材及毛坯料等）沿弯曲线弯成一定的角度和形状的工艺方法。它是冲压的基本工序之一，在生产中应用相当广泛。根据弯曲成形所用模具及设备不同，弯曲方法可分为压弯、拉弯、折弯、滚弯、绕弯等。2弯曲工艺与模具设计弯曲工艺与模具设计弯曲工艺与模具设计3.1523.1弯曲加工概述

弯曲是将金属材料（包括板材、线材、管材、型材及毛坯料等）沿弯曲线弯成一定的角度和形状的工艺方法。它是冲压的基本工序之一，在生产中应用相当广泛。根据弯曲成形所用模具及设备不同，弯曲方法可分为压弯、拉弯、折弯、滚弯、绕弯等。533.1弯曲加工概述弯曲是将金属材料（包括板材、线材

图3-1弯曲件的弯曲方法54图3-1弯曲件的弯曲方法3

图3-2

V形件弯曲模1－定位板；2－鉸链；3－支架；4－下模座；5－靠板；6－模柄；7－凸模；8－活支动凹模；9－顶杆55图3-2V形件弯曲模43.2弯曲变形特点3.2.1弯曲变形过程563.2弯曲变形特点3.2.1弯曲变形过程53.2.2弯曲变形区应力应变状态1.弯曲变形的特点图3-4板料弯曲前后的网格变化573.2.2弯曲变形区应力应变状态1.弯曲变形的特点图3

图3-5板料弯曲后的断面变化58图3-5板料弯曲后的断面2.弯曲变形区的应力、应变状态592.弯曲变形区的应力、应变状态83.3弯曲工艺计算3.3.1弯曲件的结构工艺性最小相对弯曲半径最小相对弯曲半径是指在保证坯料最外层纤维弯曲时不发生破坏的条件下，工件能够弯成的内表面的最小圆角半径。通常用最小圆角半径相对于坯料厚度的比值来表示最小相对弯曲半径，其值越小，板料弯曲的性能也越好。生产中用它来表示弯曲时的成形极限。603.3弯曲工艺计算3.3.1弯曲件的结构工艺性9影响最小相对弯曲半径的因素材料的机械性能板料的方向性板料边缘及表面状态弯曲件角度大小板料的宽度板料的厚度61影响最小相对弯曲半径的因素材料的机械性能103.3.2弯曲件质量分析弯裂

回弹

偏移

畸变

1.弯裂

623.3.2弯曲件质量分析弯裂112.回弹

影响回弹的因素材料的力学性能相对弯曲半径弯曲件角度弯曲方式模具间隙弯曲件形状632.回弹

影响回弹的因素材料的力学性能12(1)回弹值的确定小变形程度(r/t>10)自由弯曲时的回弹值64(1)回弹值的确定小变形程度(r/t>10)自由弯曲时的回大变形程度(r/t<5)自由弯曲时的回弹值当相对弯曲半径r/t<5时，弯曲件回弹时圆角半径的变化很小，可以不予考虑，仅需考虑弯曲角度的回弹，其回弹值可查表确定。65大变形程度(r/t<5)自由弯曲时的回弹值14(2)减小回弹的措施弯曲件的合理设计采取补偿措施，抵消弯曲回弹变形从工艺上采取措施从模具结构上采取措施66(2)减小回弹的措施弯曲件的合理设计153.弯曲时的偏移（1）偏移现象的产生板料在弯曲过程中沿凹模圆角滑移时，会受到凹模圆角处摩擦阻力的作用。当板料各边所受的摩擦阻力不等时，有可能使坯料在弯曲过程中向左或向右产生移动，使工件两直边的高度不符合图样的要求，这种现象称为偏移。673.弯曲时的偏移（1）偏移现象的产生16（2）克服偏移的措施采用压料装置，使坯料在压紧状态下逐渐弯曲成形，从而防止坯料的滑动，而且能得到较平整的零件。利用坯料上的孔或设计工艺孔，用定位销插入孔内定位之后再弯曲，使坯料无法移动。将不对称形状的弯曲件组合成对称弯曲件弯曲，使坯料弯曲时受力均匀，不容易产生偏移，弯曲之后再将工件切开。模具制造准确，间隙调整一致，以减少偏移的发生。68（2）克服偏移的措施采用压料装置，使坯料在压紧状态下逐渐弯曲4.弯曲后的翘曲与剖面畸变细而长的坯料弯曲件，弯曲后纵向产生翘曲变形在薄壁管的弯曲中，还会出现内侧面因受压应力的作用而失稳起皱的现象

694.弯曲后的翘曲与剖面畸变细而长的坯料弯曲件，弯曲后纵向产3.3.3弯曲力计算1.自由弯曲时的弯曲力V形件弯曲力U形件弯曲力2.校正弯曲时的弯曲力703.3.3弯曲力计算1.自由弯曲时的弯曲力191.弯曲中性层位置的确定中性层内移系数值是根据相对弯曲半径查表确定的3.3.4弯曲件展开尺寸的计算711.弯曲中性层位置的确定3.3.4弯曲件展开尺寸的计算2.弯曲件展开尺寸计算722.弯曲件展开尺寸计算2173223.3.5弯曲件工序安排1.弯曲件工序安排的方法对于形状简单的弯曲件，如V形、U形、Z形工件等，可以一次弯曲成形。对于形状复杂的弯曲件，一般要采用两次或多次弯曲成形。对于批量大而尺寸较小的弯曲件，为使工人操作方便、安全，保证弯曲件的准确性和提高生产率，应尽可能采用复合模或多工位级进模。需多次弯曲时，弯曲顺序一般是先弯两端，后弯中间部分，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弯成的形状。当弯曲件几何形状不对称时，为避免压弯时坯料偏移，应尽量采用成对弯曲，然后再切成两件的工艺。743.3.5弯曲件工序安排1.弯曲件工序安排的方法232.典型弯曲件的工序安排

图3-37两道工序弯曲成形752.典型弯曲件的工序安排

图3-38三道工序弯曲成形图3-39多道工序弯曲成形76图3-38三道工序弯曲成形图3.4弯曲模典型结构图3-40V形件弯曲模1－模柄；2－定位销；3－凸模；4－定位板；5－凹模；6－顶杆；7－弹簧773.4弯曲模典型结构图3-40V形件弯曲模26

图3-41L形件弯曲模

1－凸模；2－侧压板；3－凹模；4－定位销；5－顶板；6－压料板78

图3-42U形件弯曲模

1－凸模；2－定位板；3－凹模；4－压料板79图3-42图3-43弯曲角小于90°的弯曲模80图3-43弯曲角小于90°的弯曲模29

图3-44斜楔弯曲模1－滚柱；2－斜楔；3－弹簧；4－上模座；5、6－凹模块；7－弹簧；8－凸模81

3.4.3帽形件弯曲模823.4.3帽形件弯曲模313.4.4圆形件弯曲模图3-49小圆一次弯曲模1－凹模固定板；2－下凹模；3－压料板；4－上凹模；5－芯轴凸模833.4.4圆形件弯曲模图3-49小圆一次弯曲模32

图3-50大圆两次弯曲模

1－凸模；2－凹模；3－定位板84图3-50

图3-51大圆一次弯曲模

1－顶板；2－摆动凹模；3－支撑；4－凸模85

3.4.5其他形状零件弯曲模图3-52滑板弯曲模1－弹簧；2－导柱；3－顶杆；4－摆块；5－凸模支架；6－芯轴凸模；7－成形滑块；8－凹模座架；9－限制块；10－垫板；11－底座；12－垫板863.4.5其他形状零件弯曲模图3-52滑板弯曲模353.5弯曲模工作零件结构确定3.5.1弯曲凸模和凹模圆角半径弯曲凸模的圆角半径当弯曲件的相对弯曲半径较小时，凸模圆角半径等于弯曲件的弯曲半径，但必须大于最小弯曲圆角半径。若小于最小相对弯曲半径，则可先弯成较大的圆角半径，然后再采用整形工序进行整形，达到零件要求。873.5弯曲模工作零件结构确定3.5.1弯曲凸模和凹2.弯曲凹模的圆角半径

弯曲凹模圆角半径的大小，直接影响坯料的弯曲成形。圆角半径过小，坯料拉入凹模的阻力大，会产生毛坯表面严重擦伤和拉薄；圆角半径过大，会影响定位的准确性；在对称弯曲时，如两面的圆角半径不一致，流动阻力则不一致，会使坯料产生偏移。882.弯曲凹模的圆角半径弯曲凹模圆角半径的大小，直接影3.5.2弯曲凹模工作部分深度893.5.2弯曲凹模工作部分深度383.5.3弯曲凸模和凹模之间的间隙

对于V形件弯曲模，凸模和凹模之间的间隙是由调节压力机的装模高度来控制的。对于U形件弯曲模，则应选择合适的间隙。式中903.5.3弯曲凸模和凹模之间的间隙对于V形件弯曲模3.5.4U形件弯曲凸模和凹模宽度尺寸的计算U形件弯曲凸模和凹模宽度尺寸计算与工件尺寸的标注有关。一般原则是：工件标注外形尺寸时，则模具以凹模为基准件，间隙取在凸模上；工件标注内形尺寸时，则模具应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。913.5.4U形件弯曲凸模和凹模宽度尺寸的计算U形1.标注外形尺寸的U形件图3-55标注外形尺寸的U形件921.标注外形尺寸的U形件图3-55标注外形尺寸的U形件2.标注内形尺寸的U形件图3-56标注内形尺寸的U形件932.标注内形尺寸的U形件图3-56标注内形尺寸的U形件3