弯曲工艺与弯曲模设计培训课程课件

弯曲工艺与弯曲模设计

第三章弯曲工艺与弯曲模设计第三章1弯曲工艺与弯曲模设计3.1弯曲的变形与工艺分析

3.2弯曲件的工艺计算

3.3弯曲模的设计

3.4弯曲模的典型结构

弯曲工艺与弯曲模设计3.1弯曲的变形与工艺分析2弯曲工艺与弯曲模设计3.1弯曲的变形与工艺分析

3.1.1弯曲的变形特点3.1.1.1板料金属的弯曲过程冲压弯曲变形是依靠模具的动作，使坯料发生弯曲的，如图3-1所示为V形件弯曲的变形过程。在弯曲的开始阶段，板料是自由弯曲，随着凸模的下压，板料的直边与凹模工作表面逐渐靠紧，曲率半径和弯曲力臂逐渐变小，由r­0变为r1、l0变为l1。弯曲工艺与弯曲模设计3.1弯曲的变形与工艺分析3弯曲工艺与弯曲模设计凸模继续下压，板料弯曲变形区进一步减小，直到板料与凸模形成三点接触，这时的曲率半径由r1变成了r2­，弯曲力臂由l1变成l2。此后，板料的直边部分向与以前相反的方向弯曲。到行程终了时，凸、凹模对弯曲件进行校正，使其直边、圆角与模具全部靠紧，结束了弯曲变形全过程，冲出所需的工件。弯曲可分为自由弯曲和校正弯曲两种形式。弯曲工艺与弯曲模设计凸模继续下压，板料弯曲变形区进一4弯曲工艺与弯曲模设计3.1.1.2弯曲变形特点为了分析观察板料弯曲变形的规律，将试验用的长方形板料的侧面画以正方形网格，如图3-2(a)所示，然后弯曲，观察其变形特点，弯曲后情况如图3-2(b)所示。从弯曲前后网格的变化及断面的变化可以得到以下结果：(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成了扇形。在远角的两端平直部分，几乎没有变形，靠近圆角区的直边部分有少量变形。

弯曲工艺与弯曲模设计3.1.1.2弯曲变形特点5弯曲工艺与弯曲模设计图3-1弯曲过程图3-2弯曲前后网格的变化（a）弯曲前；（b）弯曲后弯曲工艺与弯曲模设计图3-1弯曲过程6弯曲工艺与弯曲模设计(2)变形区内，板料外侧（靠凹模一边）的金属切向受拉而伸长，内侧（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，其缩短和伸长的程度逐渐变小。在缩短和伸长两个区之间，总存在一层金属，其长度在变形前后没有变化，称为应变中性层。弯曲工艺与弯曲模设计(2)变形区内，板料外侧（靠凹模7弯曲工艺与弯曲模设计(3)弯曲变形区内板料横断面的变化有两种情况：①对于宽板（b>3t），弯曲后横断面无明显变化，仍保持为矩形，如图3-3(b)所示。②对于窄板（b<3t），弯曲后原矩形断面变成了扇形，如图3-3(a)所示。(4)当相对弯曲半径（r/t）较小时，弯曲变形区中的板料在弯曲后产生厚度变薄现象即由t变为t0。弯曲工艺与弯曲模设计(3)弯曲变形区内板料横断面的变8弯曲工艺与弯曲模设计图3-3弯曲变形区断面的变化弯曲工艺与弯曲模设计图3-3弯曲变形区断面的变化9弯曲工艺与弯曲模设计3.1.1.3弯曲变形区应力、应变分析弯曲毛坯在弯矩作用下，当变形区引起的应力状态满足塑性条件时，才发生塑性变形。在弯曲变形的初始阶段，外弯曲力矩的数值不大。变形区断面上的切向应力数值小于材料的屈服极限，其应力分布如图3-4(a)所示，称之为纯弹性弯曲。当外弯曲力矩的数值继续增大时，变形区内的应力也随之增大。当达到一定数值后。毛坯变形区的内、外表面首先由弹性变形状态向塑性变形状态过渡。以后塑性变形区出表及里，不断扩大。变形由弹性弯曲过渡为弹——塑性弯曲和纯塑性弯曲，其切向应力分布分别如图3-4(b)和图3-4(c)所示。弯曲工艺与弯曲模设计3.1.1.3弯曲变形区应力、应变分析10弯曲工艺与弯曲模设计从图3-4可以看出，毛坯断面上的切向应力是内层受压、外层受拉，两者之间必存在一层金属，既不受压也不受拉，即切向应力为零。通常称为应力中性层。3-4弯曲变形区内的应力分布弯曲工艺与弯曲模设计从图3-4可以看出，毛坯断面上的11弯曲工艺与弯曲模设计同样，切向应变的分布也是由外层的拉应变过渡到内层的压应变，其间必定有一层金属的应变为零，称为应变中性层。在弹性弯曲或弯曲变形程度较小时，应变中性层与应力中性层相重合、位于板厚的中央，用曲率半径ρ表示。当弯曲变形程度较大时，应变中性层和应力中性层都从板厚中央向内层移动．但应变中性层的迁移量小于应力中性层的迁移量。板料弯曲时，毛坯变形区的应力和应变状态还取决于弯曲毛坯的相对宽度，如图3-5所示。弯曲工艺与弯曲模设计同样，切向应变的分布也是由外层的12弯曲工艺与弯曲模设计(a)窄板(b)宽板图3-5弯曲变形时材料的应力应变状态弯曲工艺与弯曲模设计(a)窄板(b)宽板图313弯曲工艺与弯曲模设计窄板b≤3t弯曲时，主要表现在内外层纤维的伸长和压缩、所以切向应变为最大主应变。其外层应变为正、内层应变为负。根据塑性变形体积不变条件可知，板料径向应变和宽度方向应变的符号一定与最大的切向应变符号相反。这样：在宽度方向：外层应变为负，内层应变为正；在径向：外层应受为负，内层应变为正。弯曲工艺与弯曲模设计窄板b≤3t弯曲时，主要表现在内14弯曲工艺与弯曲模设计在切向：外层纤维受拉，切向应力为正．内层纤维受压．切向应力为负；在宽度方向：材料可以自由变形。所以内、外层的宽向应力接近于零。在径向：由于弯曲时板科纤维之间相互压缩，内、外层应力均力负值。通过对窄板弯曲的分析，从如图3-5(a)所示可以看出，窄板弯曲时的应力——应变状态为：平面应力状态——立体应变状态。弯曲工艺与弯曲模设计在切向：外层纤维受拉，切向应力15弯曲工艺与弯曲模设计宽板b>3t弯曲时，切向和径向的应变状态与窄板相同，而在宽度方向．变形阻力较大，材料流动较困难，弯曲后板宽无明显变化，因些，内外层在宽度方向的应变接近于零。宽板弯曲时的应力状态，切向和径向的应力状态与窄板相同。而在宽度方向，由于互相之间材料不能自由变形，外层弯曲在宽度方向的收缩受到阻碍，所以为拉应力；而内层材料的宽向伸长受到牵制，为压应力。因此，宽板弯曲时为立体应力状态——平面应变状态，如图3-5(b)所示。弯曲工艺与弯曲模设计宽板b>3t弯曲时，切向和径向的16弯曲工艺与弯曲模设计3.1.2最小弯曲半径在保证毛坯外层纤维不发生破坏的条件下，零件弯曲的最小内圆角半径，称为最小弯曲半径rmin。实际生产中用它来表示弯曲工艺的极限变形程度。3.1.2.1影响最小弯曲半径的因素(1)材料的力学性能材料的塑性指标越高，外层纤维允许的变形程度越大，许可的最小弯曲半径就越小；对于加工后硬化的材料，弯曲前需要退火处理，以提高材料的塑性。弯曲工艺与弯曲模设计3.1.2最小弯曲半径17弯曲工艺与弯曲模设计(2)弯曲线方向轧制后的钢板具有纤维组织。由于纤维的方向性而导致材料力学性能的各向异性。因此，当弯曲线方向与纤维方向垂直时，材料具有较大的拉伸强度，外缘纤维不易破裂，可得到较小的最小弯曲半径；当弯曲线方向平行于纤维方向时，由于拉伸强度较差而容易断裂，最小弯曲半径就要大些。对于弯曲半径接近于最小弯曲半径的弯曲件，必须注意弯曲线与板料纤维方向的相对位置，如图3-6所示。弯曲工艺与弯曲模设计(2)弯曲线方向轧制后的钢18弯曲工艺与弯曲模设计（a）弯曲件；（b）不合理；（c）合理图3-6弯曲线方向对最小弯曲半径的影响弯曲工艺与弯曲模设计（a）弯曲件；（b）不合理；（c）合理19弯曲工艺与弯曲模设计(3)板材的表面质量和侧面质量当板材的表面质量和侧面（剪切断面）质量差时，应采用较大的弯曲半径，以防应力集中，使材料过早地破坏，在冲压生产中，常采用消除毛刺或将毛刺的表面朝向弯曲凸模或增加其他工序，来提高弯曲变形的成形极限，获得较小的弯曲半径。(4)弯曲中心角的大小弯曲变形中，由于纤维的制约作用，接近圆角的直边也参与了变形，从而降低了圆角与直边相邻处外缘纤维的实际变形。在较小中心角的弯曲时，其变形区不大，因此圆角中段的变形程度也得以降低，这时相应的相对弯曲半径r/t就可以小些。弯曲中心角越小，圆角中段变形程度的降低越多，所以最小弯曲半径可以更小些。弯曲工艺与弯曲模设计(3)板材的表面质量和侧面质量20弯曲工艺与弯曲模设计3.1.2.2最小弯曲半径值各种材料在不同状态下的最小弯曲半径的数值可参见表3-1。材料退火或正火冷变形强化弯曲线位置垂直于纤维平行于纤维垂直于纤维平行于纤维08、1015、2025、3035、4045、5055、600.1t0.1t0.2t0.3t0.5t0.7t0.4t0.5t0.6t0.8t1.0t1.3t0.4t0.5t0.6t0.8t1.0t1.3t0.8t1t1.2t1.5t1.7t2t表3-1最小弯曲半径(一）弯曲工艺与弯曲模设计3.1.2.2最小弯曲半径值材21弯曲工艺与弯曲模设计材料退火或正火冷变形强化弯曲线位置垂直于纤维平行于纤维垂直于纤维平行于纤维65Mn、T71Cr18Ni9Ti软杜拉铝硬杜拉铝磷

铜半硬黄铜软

黄

铜紫

铜铝1t1t1t2t—0.1t0.1t0.1t0.1t2t2t1.5t3t—0.35t0.35t0.35t0.35t2t3t1.5t3t1t0.5t0.35t1t0.5t3t4t2.5t4t3t1.2t0.8t2t1t表3-1最小弯曲半径(二）弯曲工艺与弯曲模设计材料退火或正火冷变形强化弯22弯曲工艺与弯曲模设计3.1.3弯曲件的回弹由弯曲变形过程的分析可知，材料的外层发生拉伸变形，材料的内层发生压缩变形，当变形结束，工件从模具中取出以后，由于弹性回复，外层将发生收缩，内层发生伸长，使工件的弯曲角和弯曲半径发生改变，因而所得工件与模具的形状尺寸不一致，这种现象称为弯曲件的回弹。回弹程度一般常用角度来表示，弯曲半径只有在弯曲圆角半径较大时才有明显变化。

弯曲工艺与弯曲模设计3.1.3弯曲件的回弹23弯曲工艺与弯曲模设计图3-5中为模具闭合状态时的工件弯曲角，为工件自模具中取出后的弯曲角，回弹角为：图3-5弯曲时的回弹现象弯曲工艺与弯曲模设计图3-5中为模具闭合状态时的24弯曲工艺与弯曲模设计3.1.3.1影响回弹的因素(1)材料的力学性能材料的屈服强度及硬化模量越大，则材料在一定变形程度(r/t)时断面内的应力也就越大，因而引起更大的弹性变形，所以回弹角也越大。材料的弹性模数E越大，则材料抵抗弹性弯曲的能力就越大，因而回弹角就越小。(2)变形程度r/t

相对弯曲半径r/t越小，则变形程度就越大，回弹角就越小。弯曲工艺与弯曲模设计3.1.3.1影响回弹的因素25弯曲工艺与弯曲模设计(3)弯曲角越大，则变形区长度就越大，回弹积累值就越大，故回弹角也越大。(4)弯曲方式采用校正弯曲比自由弯曲回弹小，且校正力越大回弹越小。在V形弯曲中，其直边部分有校直作用，圆角部分产生的回弹方向M与直边部分校直产生的回弹方向N相反（图3-6），若直边校直的回弹与圆角部分回弹相等，则工件不出现回弹，当直边校直的回弹大于圆角部分的回弹，则出现负回弹，回弹角<0，这种现象出现在r/t<0.2～0.3的情况下。弯曲工艺与弯曲模设计(3)弯曲角越大，则变形26弯曲工艺与弯曲模设计图3-6V形件校正弯曲时的回弹弯曲工艺与弯曲模设计图3-6V形件校正弯曲时的回弹27弯曲工艺与弯曲模设计3.1.2回弹值的确定在生产实际中，影响回弹角数值的因素很多，而且各因素又相互影响，用理论计算非常复杂，且不准确，所以实际生产中是按照经验数据估算回弹值，并在试模调整时加以修正。(1)查表确定表3-3单角90°校正弯曲时的回弹角Δa

弯曲工艺与弯曲模设计3.1.2回弹值的确定表3-3单角928弯曲工艺与弯曲模设计表3-2900单角自由弯曲时的回弹角数值弯曲工艺与弯曲模设计表3-2900单角自由弯曲时的回弹角数29弯曲工艺与弯曲模设计(2)当r/t≥10的自由弯曲时，工件不仅角度有回弹，弯曲半径也有较大的变化，凸模圆角半径与回弹角可按下式进行计算：凸模圆角半径为（3-1）回弹角的数值为（3-2）式中——凸模的圆角半径，mm；——工件的圆角半径，mm；弯曲工艺与弯曲模设计(2)当r/t≥10的自由弯曲时30弯曲工艺与弯曲模设计——工件的弯曲角度，度（°）；——工件材料的屈服强度，MPa；E——工件材料的弹性模数，MPa；t——工件材料厚度，mm。初步计算的结果与实际情况有一定差异，应在生产中通过试模来加以修正，从而满足设计要求。弯曲工艺与弯曲模设计——工件的弯曲角度，度（°）31弯曲工艺与弯曲模设计3.1.3.3减少回弹的措施(1)工件设计方面的措施通过改进工件结构来减小回弹。例如在弯曲区压制加强筋（图3-7），以增加弯曲件的刚度和弯曲变形的程度，达到减少回弹的目的。选用材料时可选弹性模量大、屈服极限小、力学性能稳定的材料。(2)工艺方面的措施对于经过冷作硬化的硬材料，可在弯曲前进行退火，降低其硬度以减少回弹，在弯曲工艺方面可采用校正弯曲代替自由弯曲。弯曲工艺与弯曲模设计3.1.3.3减少回弹的措施32弯曲工艺与弯曲模设计(3)模具结构方面的措施①对于软材料（Q215A、Q235A、10、20），其回弹角<5°，可在凸模或凹模上作出补偿角，并用减小凸、凹模间隙的方法克服回弹（图3-8）。②对于厚度在0.8mm以上的软材料，弯曲半径又不大时，可把凸模作成局部凸起（图3-9），以便对变形区进行整形来减少回弹。弯曲工艺与弯曲模设计(3)模具结构方面的措施33弯曲工艺与弯曲模设计图3-7在弯曲区压制加强筋 图3-8减少回弹措施（之一）弯曲工艺与弯曲模设计图3-7在弯曲区压制加强筋 34弯曲工艺与弯曲模设计图3-9减少回弹措施（之二）弯曲工艺与弯曲模设计图3-9减少回弹措施（之二）35弯曲工艺与弯曲模设计③对于较硬材料（45、50、Q275），可在凹模或凸模上作出补偿角，以消除回弹。④对于U形件弯曲，可用改变背压（顶板压力）的方法改变回弹角，如图3-9(c)。背压加大，工件局部产生的正回弹大于底部正向凸起校平后产生的负回弹，故回弹角加大。背压减小而又作最后底部校平时会产生负回弹。适当调整背压值，可使底部产生的负回弹和角部产生的正回弹互相补偿。U形件弯曲时，可将工件底部预先压出反向凸起的弧形，当工件自凹模中取出后，由于弧面部分回弹伸直而使两侧产生负回弹，从而补偿了圆角部分的正回弹（图3-11）。弯曲工艺与弯曲模设计③对于较硬材料（45、50、Q236弯曲工艺与弯曲模设计⑤采用聚氨酯橡胶的软凹模代替金属的刚性凹模进行弯曲，如图3-10所示。⑥在弯曲件的端部加压，可以获得精确的弯边高度，端部加压改变了应力状态从而减少了回弹（图3-12）。⑦采用拉弯工艺减小或消除回弹。对于薄且弯曲半径很大的弯曲件，如采用拉弯工艺如图3-13。可以大大减小甚至消除回弹。弯曲工艺与弯曲模设计⑤采用聚氨酯橡胶的软凹模代替金属37弯曲工艺与弯曲模设计常用的拉弯方法，是在弯曲前先加—个轴向拉力。其数值使毛坯断面内的应力稍大于材料的屈服极限，然后在拉力作用的同时进行弯曲。由于拉弯时毛坏的整个断而都处于塑性拉伸变形范围内，内外区应力方向取得一致。其结果使制件的形状只发生很小的变化。⑧采用带摆动块的凹模结构，如图3-32(b)。

弯曲工艺与弯曲模设计常用的拉弯方法，是在弯曲前先加—38弯曲工艺与弯曲模设计图3-10软凹模弯曲弯曲工艺与弯曲模设计图3-10软凹模弯曲39弯曲工艺与弯曲模设计图3-11减少回弹措施（之三） 图3-12端部加压的弯曲弯曲工艺与弯曲模设计图3-11减少回弹措施（之三） 图40弯曲工艺与弯曲模设计图3-13拉弯工艺弯曲工艺与弯曲模设计图3-13拉弯工艺41弯曲工艺与弯曲模设计3.2弯曲件的工艺计算3.2.1弯曲件展开长度的确定3.2.1.1圆角半径r＞t/2的弯曲件这类弯曲件的展开长度是根据弯曲前、后中性层长度不变的原则进行计算的，中性层是计算弯曲件展开长度的基准。其展开长度等于直线部分的长度和弯曲部分中性层展开长度之和。具体计算步骤如下（如图3-14）。(1)算出直线段a、b、c……的长度。(2)根据r/t，由表3-4查出应变中性层位移系数x值。弯曲工艺与弯曲模设计3.2弯曲件的工艺计算42弯曲工艺与弯曲模设计(3)计算中性层弯曲半径（图3-15）：（3-3）(4)根据……与弯曲角1、2、……计算l1、l2……弧的展开长度：（3-4）(5)计算毛料总长度：（3-5）弯曲工艺与弯曲模设计(3)计算中性层弯曲半径（图343弯曲工艺与弯曲模设计图3-14圆角半径r＞t/2的弯曲件 图3-15中性层弯曲半径弯曲工艺与弯曲模设计图3-14圆角半径r＞t/2的弯曲件44弯曲工艺与弯曲模设计0.10.20.30.40.50.60.70.811.2x0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.331.31.522.534567≥8x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5表3-4中性层的位移系数x值弯曲工艺与弯曲模设计0.10.20.30.40.50.60.45弯曲工艺与弯曲模设计3.2.1.2无圆角半径或圆角半径r＜t/2的弯曲件（图3-16）这类弯曲件是采用塑性很好的材料制成的，其毛坯尺寸是根据弯曲前、后材料体积不变的原则进行计算的。弯曲前的体积：（3-6）弯曲后的体积：（3-7）弯曲工艺与弯曲模设计3.2.1.2无圆角半径或圆角半径r＜46弯曲工艺与弯曲模设计由可得（3-8）图3-16无圆角半径的弯曲件弯曲工艺与弯曲模设计由可得图3-16无圆角半径的弯曲件47弯曲工艺与弯曲模设计用上述各公式计算时，只能用于形状简单、弯曲角个数少和尺寸公差要求不高的弯曲件。因为很多因素（如材料性能、模具结构、弯曲方式等）没有考虑，误差较大。对于各种形状的弯曲件，可用表3-5中公式进行初步计算，然后通过试弯来最终确定准确的毛坯长度。弯曲工艺与弯曲模设计用上述各公式计算时，只能用于形状48弯曲工艺与弯曲模设计弯曲件的特点与弯曲方式简图计算公式R＜0.5t一次弯曲一个角或多个角一个圆角变形区：n个圆角变形区：其中R=r+K1t或R=r+K2tL=L圆+L直

弯曲一个角L=a+b+0.4tL=a+b+0.4tL=a+b-0.43t表3-5弯曲件的常用计算公式(一）弯曲工艺与弯曲模设计弯曲件的特点与弯曲方式简图计49弯曲工艺与弯曲模设计弯曲件的特点与弯曲方式简图计算公式R＜0.5t一次同时弯两个角L=a+b+c+0.6t一次同时弯三个角L=a+b+c+d+0.75t一次同时弯曲两个角，再弯另一个角L=a+b+c+d+t一次同时弯四个角L=a+2b+2c+t分两次弯曲四个角L=a+2b+2c+1.2t表3-5弯曲件的常用计算公式(二）弯曲工艺与弯曲模设计弯曲件的特点与弯曲方式简图计50弯曲工艺与弯曲模设计弯曲件的特点与弯曲方式简图计算公式铰链弯曲其中R=r+K3t其中R=r+K3t弯曲工艺与弯曲模设计弯曲件的特点与弯曲方式简图计51弯曲工艺与弯曲模设计3.2.2弯曲力的计算弯曲力是模具设计和选用压力机的重要依据。弯曲力的大小不仅与毛坯尺寸、材料力学性能、弯曲半径以及模具间隙等因素有关，而且与弯曲方式也有很大的关系。因此，在实际生产中，主要根据板料厚度、宽度及其力学性能等因素，采用经验公式或简便的理论公式来计算弯曲力。弯曲工艺与弯曲模设计3.2.2弯曲力的计算52弯曲工艺与弯曲模设计3.2.2.1自由弯曲力对于V形件，图3-17(a)（3-9）对于U形件，图3-17(b)（3-10）弯曲工艺与弯曲模设计3.2.2.1自由弯曲力53弯曲工艺与弯曲模设计式中F自——弯曲结束时的自由弯曲力，N；b——弯曲件宽度，mm；t——弯曲件厚度，mm；r——弯曲件的弯曲半径，mm；——材料的强度极限，MPa；k——安全系数，一般取k=1.3。弯曲工艺与弯曲模设计式中F自——弯曲结束时的自由弯曲力，54弯曲工艺与弯曲模设计图3-17自由弯曲弯曲工艺与弯曲模设计图3-17自由弯曲55弯曲工艺与弯曲模设计3.2.2.2校正弯曲力如果弯曲件在冲压行程结束时受到模具的校正（图3-18），则校正力按下式近似计算：式中 F校——校正弯曲力，N；A——校正部分投影面积，mm2­；p——单位校正力，MPa，见表3-6。（3-11）弯曲工艺与弯曲模设计3.2.2.2校正弯曲力式中 F校——56弯曲工艺与弯曲模设计图3-18校正弯曲弯曲工艺与弯曲模设计图3-18校正弯曲57弯曲工艺与弯曲模设计材料材料厚度t/mm

<11～33～66～10铝黄铜10～2025～3015～2020～3030～4040～5020～3030～4040～6050～7030～4040～6060～8070～10040～5060～8080～100100～1203.2.2.3顶件力或压料力对于设有顶件装置或压料装置的弯曲模，其顶件力或压料力F值可近似取自由弯曲力的30%～80%，即表3-6单位校正力p值单位：MPa（3-12）弯曲工艺与弯曲模设计材料材料厚度t/mm<11～358弯曲工艺与弯曲模设计3.2.2.4弯曲时压力机压力的确定对于有压料的自由弯曲，其压力机总压力近似为（3-13）对于校正弯曲，由于校正力是发生在接近下死点位置，校正力与自由弯曲力并非重叠关系，而且校正力的数值比压料力大得多，F值可以忽略不计，因此，只按校正力选择设备就可以了，即（3-14）弯曲工艺与弯曲模设计3.2.2.4弯曲时压力机压力的确定59弯曲工艺与弯曲模设计3.3弯曲模的设计3.3.1弯曲件的结构工艺性3.3.1.1弯曲件结构工艺性要求具有良好工艺性的弯曲件不仅能得到良好的质量，而且能简化弯曲的工艺过程和模具提高弯曲件的精度和降低生产成本。弯曲工艺与弯曲模设计3.3弯曲模的设计60弯曲工艺与弯曲模设计弯曲件结构工艺性要求如下：(1)弯曲件的形状应对称，弯曲半径左右应一致，如图3-19(a)。否则，由于摩擦力不均匀，板料在弯曲过程中会产生滑动，如图3-19(b)、(c)。为了防止板料的偏移，设计模具时应有可靠的定位措施。(2)弯曲件的圆角半径应大于板料许可的最小弯曲半径。弯曲半径过小，容易被弯裂。当必须弯曲成很小圆角时可增加工序，或中间辅以退火工序。弯曲件的圆角半径也不宜过大，因为过大时，回弹值增大，弯曲件的精度不易保证。弯曲工艺与弯曲模设计弯曲件结构工艺性要求如下：61弯曲工艺与弯曲模设计图3-19弯曲件形状及滑动现象弯曲工艺与弯曲模设计图3-19弯曲件形状及滑动现象62弯曲工艺与弯曲模设计(3)弯曲件的直边高度不宜过小，其值应为h>2t（图3-20）。当h较小时，弯边在模具上支持的长度过小，不容易形成足够的弯矩，很难得到准确的形状，此时，可以预先压槽（图3-20）或加高直边，弯曲后再切掉。(4)在弯曲带孔工件时，如果孔的位置处于弯曲变形区，则孔要发生变形，为避免这种情况，必须使孔避开变形区。弯曲工艺与弯曲模设计(3)弯曲件的直边高度不宜过小，63弯曲工艺与弯曲模设计图3-20弯曲件直边高度弯曲工艺与弯曲模设计图3-20弯曲件直边高度64弯曲工艺与弯曲模设计图3-21添加工艺槽及转移弯曲线 图3-22冲工艺孔和切除工艺料

1-弯曲前冲的工艺孔；2-弯曲后切除的工艺料

弯曲工艺与弯曲模设计图3-21添加工艺槽及转移弯曲线 65弯曲工艺与弯曲模设计表3-7金属弯曲件的尺寸精度弯曲工艺与弯曲模设计表3-7金属弯曲件的尺寸精度66弯曲工艺与弯曲模设计表3-8金属弯曲件的角度公差（一）弯曲工艺与弯曲模设计表3-8金属弯曲件的角度公差（一）67弯曲工艺与弯曲模设计表3-8金属弯曲件的角度公差（二）弯曲工艺与弯曲模设计表3-8金属弯曲件的角度公差（二）68弯曲工艺与弯曲模设计3.3.2弯曲模结构设计弯曲模就是将毛坯或半成品制件沿弯曲线弯成一定角度和形状的冲模。3.3.2.1坯料制备与工序安排(1)弯曲毛坯应使弯曲工序的弯曲线与材料纤维方向垂直成一定的夹角。(2)弯曲时使坯料的冲裁断裂常处于弯曲件的内侧。(3)弯曲工序一般应先弯外端弯角，后弯内角，且前次弯曲必须为下道工序有合适的定位基准，后次弯曲不应损伤前次弯曲的精度弯曲工艺与弯曲模设计3.3.2弯曲模结构设计69弯曲工艺与弯曲模设计3.3.2.2防止弯曲过程中坯料偏移(1)弯曲前坯料应有一部分处于弹性压紧状态，然后再进行弯曲。(2)尽量采用工件的内孔定位。3.3.2.3防弯曲过程中工件变形(1)模具结构设计应防止出现材料局部较明显的变薄与划伤，对多角弯曲时，模具设计力求使多角弯曲不在同时进行，分别有一定的时间差。弯曲工艺与弯曲模设计3.3.2.2防止弯曲过程中坯料偏移70弯曲工艺与弯曲模设计(2)模具弯曲到下止点时应尽量有校正弯曲的效果。(3)应考虑消除零件回弹的结构设计。(4)应充分考虑抵消不对称零件侧向力的结构设计。(5)应充分考虑模具的刚度和使用寿命。弯曲工艺与弯曲模设计(2)模具弯曲到下止点时应尽量71弯曲工艺与弯曲模设计3.3.3弯曲模工作部分设计弯曲模工作部分的设计主要是指凸、凹模的圆角半径和凹模的工作深度。对U形件的弯曲模则还有凸、凹模之间的间隙及模具横向尺寸。3.3.3.1凸、凹模的圆角半径及凹模的工作深度弯曲凸、凹模的结构尺寸如图3-23所示。凸模圆角半径：当r/t较小时，凸模圆角半径即等于弯曲件的弯曲半径，但不应小于弯曲件的最小弯曲半径。当弯曲件的弯曲半径较大时（r/t>10），则还应考虑回弹，将圆角半径加以修正。弯曲工艺与弯曲模设计3.3.3弯曲模工作部分设计72弯曲工艺与弯曲模设计图3-23弯曲模的结构尺寸弯曲工艺与弯曲模设计图3-23弯曲模的结构尺寸73弯曲工艺与弯曲模设计凹模圆角半径：实际生产中，凹模圆角半径通常根据材料的厚度选取。当 t≤2mm时rd=（3～6）t

t=2～4mm时rd=（2～3）t

t＞4mm时rd=2t凹模圆角半径不能选取过小，因为弯矩的力臂减小，坯料沿凹模圆角滑进时的阻力增大，从而增加了弯曲力，易使材料表面擦伤，甚至出现压痕。凹模两边的圆角半径应一致，以改善模具的受力状态，防止弯曲毛坯的滑移。弯曲工艺与弯曲模设计凹模圆角半径：实际生产中，凹模圆74弯曲工艺与弯曲模设计V形件弯曲凹模的底部可开退刀槽或取圆角半径：弯曲凹模深度：弯曲凹模深度是指工件位于凹模内的直边长度。凹模深度L0­要适当。若过小，工件两端的自由部分太多，弯曲零件回弹大，不平直，影响零件质量。若过大，则过多消耗模具钢材，且需要较大的冲床行程。弯曲V形件时，凹模深度及底部最小厚度可查表3-9。弯曲工艺与弯曲模设计V形件弯曲凹模的底部可开退刀槽或75弯曲工艺与弯曲模设计表3-9弯曲V形件的凹模深度底部最小厚度值mm弯曲工艺与弯曲模设计表3-9弯曲V形件的凹模深度底部最小厚76弯曲工艺与弯曲模设计弯曲U形件时，若弯边高度不大或要求两边平直，则凹模深度应大于零件的高度，如3-23(b)所示。图中E值见表3-10。如果弯曲件边长较大，且对平直度要求不高时，可采用图3-21(c)所示凹模型式，凹模深度L0之值可见表3-11。表3-10弯曲U形件凹模的E值 弯曲工艺与弯曲模设计弯曲U形件时，若弯边高度不大或要77弯曲工艺与弯曲模设计表3-11弯曲U形件的凹模深度L0

弯曲工艺与弯曲模设计表3-11弯曲U形件的凹模深度L078弯曲工艺与弯曲模设计3.3.3.2凸、凹模间隙弯曲V形零件时，凸、凹模间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制的。不需要在设计、制造模具时确定。对于U形件的弯曲，则必须选择适当的间隙。间隙的大小对零件质量和弯曲力有很大的影响。间隙越小，则弯曲力越大；间隙过小，会使零件边部壁厚减薄，以及发生划伤或拉长，降低凹模寿命。间隙过大，则回弹大，降低零件的精度。凸、凹模单边间隙Z一般可按下式计算。（3-15）弯曲工艺与弯曲模设计3.3.3.2凸、凹模间隙（3-15）79弯曲工艺与弯曲模设计式中 Z——弯曲横凸、凹模单边间隙，mm；

t——材料厚度的基本尺寸，mm；——材料厚度的正偏差，mm；c——间隙系数，可按表3-12选取。弯曲工艺与弯曲模设计式中 Z——弯曲横凸、凹模单边间隙，mm80弯曲工艺与弯曲模设计表3-12U形件弯曲模凸、凹模的间隙系数c值弯曲工艺与弯曲模设计表3-12U形件弯曲模凸、凹模的间隙系81弯曲工艺与弯曲模设计3.3.3.3凸、凹模工作部分的尺寸与公差(1)用外形尺寸标注的弯曲件工件为双向偏差时，凹模尺寸见图3-24（a）

工件为单向偏差时，凹模尺寸见图3-24(b)弯曲工艺与弯曲模设计3.3.3.3凸、凹模工作部分的尺寸与82弯曲工艺与弯曲模设计凸模尺寸为图3-24用外形尺寸标注的弯曲件弯曲工艺与弯曲模设计凸模尺寸为图3-24用外形尺83弯曲工艺与弯曲模设计(2)用内形尺寸标注的弯曲件工件为双向偏差时，凸模尺寸见图3-25(a)工件为单向偏差时，凸模尺寸见图3-25(b)弯曲工艺与弯曲模设计(2)用内形尺寸标注的弯曲件工84弯曲工艺与弯曲模设计凹模尺寸为图3-25用内形尺寸标注的弯曲件弯曲工艺与弯曲模设计凹模尺寸为图3-25用内形85弯曲工艺与弯曲模设计式中 Lp、Ld——分别为凸模和凹模宽度，mm；L——弯曲件宽度的基本尺寸，mm；Δ——弯曲件宽度的尺寸偏差，mm；δp、δd——凸、凹模的制造偏差（IT7～IT9）。弯曲工艺与弯曲模设计式中 Lp、Ld——分别为凸模和凹模宽度86弯曲工艺与弯曲模设计3.4弯曲模典型结构3.4.1V形弯曲模V形件形状简单，能一次弯曲成形。最简单的模具结构为敞开式，如图3-26所示。这种模具制造方便，通用性强。但采用这种模具弯曲时，板料容易滑动，使弯曲件边长不易控制，影响工件精度。弯曲工艺与弯曲模设计3.4弯曲模典型结构87弯曲工艺与弯曲模设计1-凸模；2-定位板；3-凹模图3-26敞开式弯曲模

弯曲工艺与弯曲模设计1-凸模；2-定位板；3-凹模88弯曲工艺与弯曲模设计为了防止板料滑动，提高V形件的弯曲精度，可以采用3-27所示的带有顶件装置的模具结构。图3-28为另一种结构形式的V形弯曲模。由于有顶板及定料销，可以防止弯曲时毛料的滑动，能得到较高弯曲精度的工件，边长公差可达±0.1mm，这是其它形式的弯曲模达不到的。弯曲工艺与弯曲模设计为了防止板料滑动，提高V形件的弯89弯曲工艺与弯曲模设计（a）定位夹；（b）顶杆；（c）V型顶板图3-27带顶件装置的弯曲模1-凹模；2-顶板；3-定料销；4-凸模；5-侧板图3-28带顶板及定料销的弯曲模弯曲工艺与弯曲模设计（a）定位夹；（b）顶杆；（c）V型顶板90弯曲工艺与弯曲模设计图3-29为通用V形弯曲模，可弯曲边长较短、宽度较大的多种弯曲件。凹模由两块组成，它具有四个工作面，可以弯曲多种多种角度。凸模按工件弯曲角和圆角半径的大小更换。图3-30所示为具有翻板的V形弯曲模，翻板可绕转轴回转，定位板固定在翻板上。弯曲前，转轴由顶杆顶在最高位置，在弯曲过程中板料两侧始终和定位板接触，以防止弯曲过程中板料的走动。这种结构特别适用于毛料不易放平稳的窄条工件以及没有足够压料面的工件。弯曲工艺与弯曲模设计图3-29为通用V形弯曲模，可弯91弯曲工艺与弯曲模设计图3-29通用V形弯曲模 图3-30带翻板的V形弯曲模1-定位板；2-支承板；3-转轴；4-顶杆弯曲工艺与弯曲模设计图3-29通用V形弯曲模 图92弯曲工艺与弯曲模设计1—凸模2—定位板3—凹模图3-31滑板式V形件弯曲模弯曲工艺与弯曲模设计1—凸模2—定位板3—凹模93弯曲工艺与弯曲模设计3.4.2U形件弯曲模图3-32所示为U形件弯曲模。图3-32(a)的弯曲方法，模具结构简单，制造方便，但坯料在弯曲过程中往往被凸模圆角及凹模圆角处所阻滞，造成外角形状不准和直壁部分变薄现象。该结构只适用于弯曲圆角较大和精度要求不高的场合。图3-32(b)为带摆动凹模的弯曲方法。工作时。将毛坯放在定位板2的中间，当凸模下行时接触坏料，两块凹模3能各自绕销轴转动将工件成形。顶杆4通过缓冲器将工件顶出，该结构便于取出工件。弯曲工艺与弯曲模设计3.4.2U形件弯曲模94弯曲工艺与弯曲模设计图3-32(c)所示弯曲模由凸凹模1、固定凹模2及活动凸模3组成。工作时先弯成U形件，当凸凹模继续下行与活动凸模3作用弯成U形。该结构由于弯曲过程中坯料未被压紧，所以存在着工件滑移和弯曲回弹大、工件精度低的缺点。3-32(d)所示模具结构．弯曲时可使其内角、外角弯曲线位置在弯曲过程中不发生变化，因而较好地满足零件形状和尺寸的要求。弯曲工艺与弯曲模设计图3-32(c)所示弯曲模由凸95弯曲工艺与弯曲模设计b结构：1—凸模；2—定位块；3—凹模；4—顶杆c结构：1—凸凹模；2—固定凹模；4—活动凸模

图3-32U形件弯曲模弯曲工艺与弯曲模设计b结构：c结构：图3-32U形件弯曲96弯曲工艺与弯曲模设计1—

凹模2—顶杆3—顶板4—定位板5—凸模6—销钉7—斜楔8—上模座9—弹簧10—导板图3-33U形件弯曲、校正模弯曲工艺与弯曲模设计1—

凹模2—顶杆3—顶板4—定位97弯曲工艺与弯曲模设计对于工件高度H较高，即H≥(12～15)t、圆角半径较小、弯曲角又要求准确的帽罩形弯曲件，一般采用两次弯曲成形。两次成形的模具分别如图3-34和图3-35所示。由图3-35可以看出，工件高度H＞(12～15)t时，才能使凹模保持足够的强度。为了防止毛坯走动及顶出工件，图3-34和图3-35所示模具均设有顶件器。弯曲工艺与弯曲模设计对于工件高度H较高，即H≥(1298弯曲工艺与弯曲模设计1-凸模；2-凹模；3-顶板 1-凸模；2-凹模；3-顶板图3-34帽罩形件首次弯曲模 图3-35帽罩形件二次弯曲模弯曲工艺与弯曲模设计1-凸模；2-凹模；3-顶板 199弯曲工艺与弯曲模设计3.3.4Z形件弯曲模Z形件一次弯曲即可成形。图3-36所示为Z形件弯曲模，凸模8装在接板3上可随接板上下活动。上模下行时，凸模先将毛料压在顶板5上、上模继续下行完成弯曲过程。1-橡胶；2-支承块；3-接板；4、8-凸模；5-顶板；6-定料板；7-凹模；9-侧板图3-36Z形件弯曲模弯曲工艺与弯曲模设计3.3.4Z形件弯曲模1-橡胶；2-支100弯曲工艺与弯曲模设计3.4.4圆筒形件弯曲模圆筒形件弯曲成形可分为两种；一次成圆和分两次弯成。图3-37为一次成圆弯曲模结构。主要用于一次成形的小圆(d≤5mm)。凸模下行时，压板将滑块往下压，利用芯棒将毛坯弯成U形，等到凸模下降到与毛坯接触后，再将U形弯成圆筒形。图3-38所示为两次成圆弯曲模结构。第一道工序先弯成波浪形．如图3-38(a)。第二道工序内弯成圆筒形。成形后，制件套在凸模上，可扳开支撑4，将制件取下。弯曲工艺与弯曲模设计3.4.4圆筒形件弯曲模101弯曲工艺与弯曲模设计1-凸模2-压板3-滑块4-芯棒5-凹模图3-37弯小圆模弯曲工艺与弯曲模设计1-凸模2-压板3-滑块4-芯棒102弯曲工艺与弯曲模设计图3-38两次成圆弯曲模1-凸模2-凹模3-定位板4-支撑弯曲工艺与弯曲模设计图3-38两次成圆弯曲模103弯曲工艺与弯曲模设计3.4.5铰链件弯曲模（图3-39）铰链件通常是将毛坯预压弯曲再卷圆。预压弯模如图3-39(a)所示。预成型结构如图3-39(b)、(c)所示。结构简单、模具制造容易。图3-39(c)利用斜楔作用在水平方向进行卷圆，有压料装置，结构较复杂，但弯曲件质量较好。弯曲工艺与弯曲模设计3.4.5铰链件弯曲模（图3-39）104弯曲工艺与弯曲模设计1-凸模2-弹簧3-斜楔4-凹模图3-39铰链弯曲模弯曲工艺与弯曲模设计1-凸模2-弹簧3-斜楔4-凹模105弯曲工艺与弯曲模设计3.4.6连续弯曲模连续弯曲模的特点是：在压力机一次行程中。在模具的不同位置上同时完成冲裁、压弯等几种不同的工序。图3-40所示为同时进行冲孔、切断和弯曲的连续模结构。用以弯制侧壁带孔的双角弯曲件。条料从卸料板下面以导尺导料送至挡块右侧定位。当上模下压，条料首先被切断并随即被压弯成形。与此同时，冲孔凸模在条料上冲出一个孔，上模回程时，卸料板卸下条料，顶件销在弹簧作用下推出工件。弯曲工艺与弯曲模设计3.4.6连续弯曲模106弯曲工艺与弯曲模设计1-弯曲凸模2-挡块3-顶件销4-冲孔凸模5-冲孔凹模6-弯曲凹模图3-40连续弯曲模弯曲工艺与弯曲模设计1-弯曲凸模2-挡块3-顶件销4-107演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！108弯曲工艺与弯曲模设计

第三章弯曲工艺与弯曲模设计第三章109弯曲工艺与弯曲模设计3.1弯曲的变形与工艺分析

3.2弯曲件的工艺计算

3.3弯曲模的设计

3.4弯曲模的典型结构

弯曲工艺与弯曲模设计3.1弯曲的变形与工艺分析110弯曲工艺与弯曲模设计3.1弯曲的变形与工艺分析

3.1.1弯曲的变形特点3.1.1.1板料金属的弯曲过程冲压弯曲变形是依靠模具的动作，使坯料发生弯曲的，如图3-1所示为V形件弯曲的变形过程。在弯曲的开始阶段，板料是自由弯曲，随着凸模的下压，板料的直边与凹模工作表面逐渐靠紧，曲率半径和弯曲力臂逐渐变小，由r­0变为r1、l0变为l1。弯曲工艺与弯曲模设计3.1弯曲的变形与工艺分析111弯曲工艺与弯曲模设计凸模继续下压，板料弯曲变形区进一步减小，直到板料与凸模形成三点接触，这时的曲率半径由r1变成了r2­，弯曲力臂由l1变成l2。此后，板料的直边部分向与以前相反的方向弯曲。到行程终了时，凸、凹模对弯曲件进行校正，使其直边、圆角与模具全部靠紧，结束了弯曲变形全过程，冲出所需的工件。弯曲可分为自由弯曲和校正弯曲两种形式。弯曲工艺与弯曲模设计凸模继续下压，板料弯曲变形区进一112弯曲工艺与弯曲模设计3.1.1.2弯曲变形特点为了分析观察板料弯曲变形的规律，将试验用的长方形板料的侧面画以正方形网格，如图3-2(a)所示，然后弯曲，观察其变形特点，弯曲后情况如图3-2(b)所示。从弯曲前后网格的变化及断面的变化可以得到以下结果：(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成了扇形。在远角的两端平直部分，几乎没有变形，靠近圆角区的直边部分有少量变形。

弯曲工艺与弯曲模设计3.1.1.2弯曲变形特点113弯曲工艺与弯曲模设计图3-1弯曲过程图3-2弯曲前后网格的变化（a）弯曲前；（b）弯曲后弯曲工艺与弯曲模设计图3-1弯曲过程114弯曲工艺与弯曲模设计(2)变形区内，板料外侧（靠凹模一边）的金属切向受拉而伸长，内侧（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，其缩短和伸长的程度逐渐变小。在缩短和伸长两个区之间，总存在一层金属，其长度在变形前后没有变化，称为应变中性层。弯曲工艺与弯曲模设计(2)变形区内，板料外侧（靠凹模115弯曲工艺与弯曲模设计(3)弯曲变形区内板料横断面的变化有两种情况：①对于宽板（b>3t），弯曲后横断面无明显变化，仍保持为矩形，如图3-3(b)所示。②对于窄板（b<3t），弯曲后原矩形断面变成了扇形，如图3-3(a)所示。(4)当相对弯曲半径（r/t）较小时，弯曲变形区中的板料在弯曲后产生厚度变薄现象即由t变为t0。弯曲工艺与弯曲模设计(3)弯曲变形区内板料横断面的变116弯曲工艺与弯曲模设计图3-3弯曲变形区断面的变化弯曲工艺与弯曲模设计图3-3弯曲变形区断面的变化117弯曲工艺与弯曲模设计3.1.1.3弯曲变形区应力、应变分析弯曲毛坯在弯矩作用下，当变形区引起的应力状态满足塑性条件时，才发生塑性变形。在弯曲变形的初始阶段，外弯曲力矩的数值不大。变形区断面上的切向应力数值小于材料的屈服极限，其应力分布如图3-4(a)所示，称之为纯弹性弯曲。当外弯曲力矩的数值继续增大时，变形区内的应力也随之增大。当达到一定数值后。毛坯变形区的内、外表面首先由弹性变形状态向塑性变形状态过渡。以后塑性变形区出表及里，不断扩大。变形由弹性弯曲过渡为弹——塑性弯曲和纯塑性弯曲，其切向应力分布分别如图3-4(b)和图3-4(c)所示。弯曲工艺与弯曲模设计3.1.1.3弯曲变形区应力、应变分析118弯曲工艺与弯曲模设计从图3-4可以看出，毛坯断面上的切向应力是内层受压、外层受拉，两者之间必存在一层金属，既不受压也不受拉，即切向应力为零。通常称为应力中性层。3-4弯曲变形区内的应力分布弯曲工艺与弯曲模设计从图3-4可以看出，毛坯断面上的119弯曲工艺与弯曲模设计同样，切向应变的分布也是由外层的拉应变过渡到内层的压应变，其间必定有一层金属的应变为零，称为应变中性层。在弹性弯曲或弯曲变形程度较小时，应变中性层与应力中性层相重合、位于板厚的中央，用曲率半径ρ表示。当弯曲变形程度较大时，应变中性层和应力中性层都从板厚中央向内层移动．但应变中性层的迁移量小于应力中性层的迁移量。板料弯曲时，毛坯变形区的应力和应变状态还取决于弯曲毛坯的相对宽度，如图3-5所示。弯曲工艺与弯曲模设计同样，切向应变的分布也是由外层的120弯曲工艺与弯曲模设计(a)窄板(b)宽板图3-5弯曲变形时材料的应力应变状态弯曲工艺与弯曲模设计(a)窄板(b)宽板图3121弯曲工艺与弯曲模设计窄板b≤3t弯曲时，主要表现在内外层纤维的伸长和压缩、所以切向应变为最大主应变。其外层应变为正、内层应变为负。根据塑性变形体积不变条件可知，板料径向应变和宽度方向应变的符号一定与最大的切向应变符号相反。这样：在宽度方向：外层应变为负，内层应变为正；在径向：外层应受为负，内层应变为正。弯曲工艺与弯曲模设计窄板b≤3t弯曲时，主要表现在内122弯曲工艺与弯曲模设计在切向：外层纤维受拉，切向应力为正．内层纤维受压．切向应力为负；在宽度方向：材料可以自由变形。所以内、外层的宽向应力接近于零。在径向：由于弯曲时板科纤维之间相互压缩，内、外层应力均力负值。通过对窄板弯曲的分析，从如图3-5(a)所示可以看出，窄板弯曲时的应力——应变状态为：平面应力状态——立体应变状态。弯曲工艺与弯曲模设计在切向：外层纤维受拉，切向应力123弯曲工艺与弯曲模设计宽板b>3t弯曲时，切向和径向的应变状态与窄板相同，而在宽度方向．变形阻力较大，材料流动较困难，弯曲后板宽无明显变化，因些，内外层在宽度方向的应变接近于零。宽板弯曲时的应力状态，切向和径向的应力状态与窄板相同。而在宽度方向，由于互相之间材料不能自由变形，外层弯曲在宽度方向的收缩受到阻碍，所以为拉应力；而内层材料的宽向伸长受到牵制，为压应力。因此，宽板弯曲时为立体应力状态——平面应变状态，如图3-5(b)所示。弯曲工艺与弯曲模设计宽板b>3t弯曲时，切向和径向的124弯曲工艺与弯曲模设计3.1.2最小弯曲半径在保证毛坯外层纤维不发生破坏的条件下，零件弯曲的最小内圆角半径，称为最小弯曲半径rmin。实际生产中用它来表示弯曲工艺的极限变形程度。3.1.2.1影响最小弯曲半径的因素(1)材料的力学性能材料的塑性指标越高，外层纤维允许的变形程度越大，许可的最小弯曲半径就越小；对于加工后硬化的材料，弯曲前需要退火处理，以提高材料的塑性。弯曲工艺与弯曲模设计3.1.2最小弯曲半径125弯曲工艺与弯曲模设计(2)弯曲线方向轧制后的钢板具有纤维组织。由于纤维的方向性而导致材料力学性能的各向异性。因此，当弯曲线方向与纤维方向垂直时，材料具有较大的拉伸强度，外缘纤维不易破裂，可得到较小的最小弯曲半径；当弯曲线方向平行于纤维方向时，由于拉伸强度较差而容易断裂，最小弯曲半径就要大些。对于弯曲半径接近于最小弯曲半径的弯曲件，必须注意弯曲线与板料纤维方向的相对位置，如图3-6所示。弯曲工艺与弯曲模设计(2)弯曲线方向轧制后的钢126弯曲工艺与弯曲模设计（a）弯曲件；（b）不合理；（c）合理图3-6弯曲线方向对最小弯曲半径的影响弯曲工艺与弯曲模设计（a）弯曲件；（b）不合理；（c）合理127弯曲工艺与弯曲模设计(3)板材的表面质量和侧面质量当板材的表面质量和侧面（剪切断面）质量差时，应采用较大的弯曲半径，以防应力集中，使材料过早地破坏，在冲压生产中，常采用消除毛刺或将毛刺的表面朝向弯曲凸模或增加其他工序，来提高弯曲变形的成形极限，获得较小的弯曲半径。(4)弯曲中心角的大小弯曲变形中，由于纤维的制约作用，接近圆角的直边也参与了变形，从而降低了圆角与直边相邻处外缘纤维的实际变形。在较小中心角的弯曲时，其变形区不大，因此圆角中段的变形程度也得以降低，这时相应的相对弯曲半径r/t就可以小些。弯曲中心角越小，圆角中段变形程度的降低越多，所以最小弯曲半径可以更小些。弯曲工艺与弯曲模设计(3)板材的表面质量和侧面质量128弯曲工艺与弯曲模设计3.1.2.2最小弯曲半径值各种材料在不同状态下的最小弯曲半径的数值可参见表3-1。材料退火或正火冷变形强化弯曲线位置垂直于纤维平行于纤维垂直于纤维平行于纤维08、1015、2025、3035、4045、5055、600.1t0.1t0.2t0.3t0.5t0.7t0.4t0.5t0.6t0.8t1.0t1.3t0.4t0.5t0.6t0.8t1.0t1.3t0.8t1t1.2t1.5t1.7t2t表3-1最小弯曲半径(一）弯曲工艺与弯曲模设计3.1.2.2最小弯曲半径值材129弯曲工艺与弯曲模设计材料退火或正火冷变形强化弯曲线位置垂直于纤维平行于纤维垂直于纤维平行于纤维65Mn、T71Cr18Ni9Ti软杜拉铝硬杜拉铝磷

铜半硬黄铜软

黄

铜紫

铜铝1t1t1t2t—0.1t0.1t0.1t0.1t2t2t1.5t3t—0.35t0.35t0.35t0.35t2t3t1.5t3t1t0.5t0.35t1t0.5t3t4t2.5t4t3t1.2t0.8t2t1t表3-1最小弯曲半径(二）弯曲工艺与弯曲模设计材料退火或正火冷变形强化弯130弯曲工艺与弯曲模设计3.1.3弯曲件的回弹由弯曲变形过程的分析可知，材料的外层发生拉伸变形，材料的内层发生压缩变形，当变形结束，工件从模具中取出以后，由于弹性回复，外层将发生收缩，内层发生伸长，使工件的弯曲角和弯曲半径发生改变，因而所得工件与模具的形状尺寸不一致，这种现象称为弯曲件的回弹。回弹程度一般常用角度来表示，弯曲半径只有在弯曲圆角半径较大时才有明显变化。

弯曲工艺与弯曲模设计3.1.3弯曲件的回弹131弯曲工艺与弯曲模设计图3-5中为模具闭合状态时的工件弯曲角，为工件自模具中取出后的弯曲角，回弹角为：图3-5弯曲时的回弹现象弯曲工艺与弯曲模设计图3-5中为模具闭合状态时的132弯曲工艺与弯曲模设计3.1.3.1影响回弹的因素(1)材料的力学性能材料的屈服强度及硬化模量越大，则材料在一定变形程度(r/t)时断面内的应力也就越大，因而引起更大的弹性变形，所以回弹角也越大。材料的弹性模数E越大，则材料抵抗弹性弯曲的能力就越大，因而回弹角就越小。(2)变形程度r/t

相对弯曲半径r/t越小，则变形程度就越大，回弹角就越小。弯曲工艺与弯曲模设计3.1.3.1影响回弹的因素133弯曲工艺与弯曲模设计(3)弯曲角越大，则变形区长度就越大，回弹积累值就越大，故回弹角也越大。(4)弯曲方式采用校正弯曲比自由弯曲回弹小，且校正力越大回弹越小。在V形弯曲中，其直边部分有校直作用，圆角部分产生的回弹方向M与直边部分校直产生的回弹方向N相反（图3-6），若直边校直的回弹与圆角部分回弹相等，则工件不出现回弹，当直边校直的回弹大于圆角部分的回弹，则出现负回弹，回弹角<0，这种现象出现在r/t<0.2～0.3的情况下。弯曲工艺与弯曲模设计(3)弯曲角越大，则变形134弯曲工艺与弯曲模设计图3-6V形件校正弯曲时的回弹弯曲工艺与弯曲模设计图3-6V形件校正弯曲时的回弹135弯曲工艺与弯曲模设计3.1.2回弹值的确定在生产实际中，影响回弹角数值的因素很多，而且各因素又相互影响，用理论计算非常复杂，且不准确，所以实际生产中是按照经验数据估算回弹值，并在试模调整时加以修正。(1)查表确定表3-3单角90°校正弯曲时的回弹角Δa

弯曲工艺与弯曲模设计3.1.2回弹值的确定表3-3单角9136弯曲工艺与弯曲模设计表3-2900单角自由弯曲时的回弹角数值弯曲工艺与弯曲模设计表3-2900单角自由弯曲时的回弹角数137弯曲工艺与弯曲模设计(2)当r/t≥10的自由弯曲时，工件不仅角度有回弹，弯曲半径也有较大的变化，凸模圆角半径与回弹角可按下式进行计算：凸模圆角半径为（3-1）回弹角的数值为（3-2）式中——凸模的圆角半径，mm；——工件的圆角半径，mm；弯曲工艺与弯曲模设计(2)当r/t≥10的自由弯曲时138弯曲工艺与弯曲模设计——工件的弯曲角度，度（°）；——工件材料的屈服强度，MPa；E——工件材料的弹性模数，MPa；t——工件材料厚度，mm。初步计算的结果与实际情况有一定差异，应在生产中通过试模来加以修正，从而满足设计要求。弯曲工艺与弯曲模设计——工件的弯曲角度，度（°）139弯曲工艺与弯曲模设计3.1.3.3减少回弹的措施(1)工件设计方面的措施通过改进工件结构来减小回弹。例如在弯曲区压制加强筋（图3-7），以增加弯曲件的刚度和弯曲变形的程度，达到减少回弹的目的。选用材料时可选弹性模量大、屈服极限小、力学性能稳定的材料。(2)工艺方面的措施对于经过冷作硬化的硬材料，可在弯曲前进行退火，降低其硬度以减少回弹，在弯曲工艺方面可采用校正弯曲代替自由弯曲。弯曲工艺与弯曲模设计3.1.3.3减少回弹的措施140弯曲工艺与弯曲模设计(3)模具结构方面的措施①对于软材料（Q215A、Q235A、10、20），其回弹角<5°，可在凸模或凹模上作出补偿角，并用减小凸、凹模间隙的方法克服回弹（图3-8）。②对于厚度在0.8mm以上的软材料，弯曲半径又不大时，可把凸模作成局部凸起（图3-9），以便对变形区进行整形来减少回弹。弯曲工艺与弯曲模设计(3)模具结构方面的措施141弯曲工艺与弯曲模设计图3-7在弯曲区压制加强筋 图3-8减少回弹措施（之一）弯曲工艺与弯曲模设计图3-7在弯曲区压制加强筋 142弯曲工艺与弯曲模设计图3-9减少回弹措施（之二）弯曲工艺与弯曲模设计图3-9减少回弹措施（之二）143弯曲工艺与弯曲模设计③对于较硬材料（45、50、Q275），可在凹模或凸模上作出补偿角，以消除回弹。④对于U形件弯曲，可用改变背压（顶板压力）的方法改变回弹角，如图3-9(c)。背压加大，工件局部产生的正回弹大于底部正向凸起校平后产生的负回弹，故回弹角加大。背压减小而又作最后底部校平时会产生负回弹。适当调整背压值，可使底部产生的负回弹和角部产生的正回弹互相补偿。U形件弯曲时，可将工件底部预先压出反向凸起的弧形，当工件自凹模中取出后，由于弧面部分回弹伸直而使两侧产生负回弹，从而补偿了圆角部分的正回弹（图3-11）。弯曲工艺与弯曲模设计③对于较硬材料（45、50、Q2144弯曲工艺与弯曲模设计⑤采用聚氨酯橡胶的软凹模代替金属的刚性凹模进行弯曲，如图3-10所示。⑥在弯曲件的端部加压，可以获得精确的弯边高度，端部加压改变了应力状态从而减少了回弹（图3-12）。⑦采用拉弯工艺减小或消除回弹。对于薄且弯曲半径很大的弯曲件，如采用拉弯工艺如图3-13。可以大大减小甚至消除回弹。弯曲工艺与弯曲模设计⑤采用聚氨酯橡胶的软凹模代替金属145弯曲工艺与弯曲模设计常用的拉弯方法，是在弯曲前先加—个轴向拉力。其数值使毛坯断面内的应力稍大于材料的屈服极限，然后在拉力作用的同时进行弯曲。由于拉弯时毛坏的整个断而都处于塑性拉伸变形范围内，内外区应力方向取得一致。其结果使制件的形状只发生很小的变化。⑧采用带摆动块的凹模结构，如图3-32(b)。

弯曲工艺与弯曲模设计常用的拉弯方法，是在弯曲前先加—146弯曲工艺与弯曲模设计图3-10软凹模弯曲弯曲工艺与弯曲模设计图3-10软凹模弯曲147弯曲工艺与弯曲模设计图3-11减少回弹措施（之三） 图3-12端部加压的弯曲弯曲工艺与弯曲模设计图3-11减少回弹措施（之三） 图148弯曲工艺与弯曲模设计图3-13拉弯工艺弯曲工艺与弯曲模设计图3-13拉弯工艺149弯曲工艺与弯曲模设计3.2弯曲件的工艺计算3.2.1弯曲件展开长度的确定3.2.1.1圆角半径r＞t/2的弯曲件这类弯曲件的展开长度是根据弯曲前、后中性层长度不变的原则进行计算的，中性层是计算弯曲件展开长度的基准。其展开长度等于直线部分的长度和弯曲部分中性层展开长度之和。具体计算步骤如下（如图3-14）。(1)算出直线段a、b、c……的长度。(2)根据r/t，由表3-4查出应变中性层位移系数x值。弯曲工艺与弯曲模设计3.2弯曲件的工艺计算150弯曲工艺与弯曲模设计(3)计算中性层弯曲半径（图3-15）：（3-3）(4)根据……与弯曲角1、2、……计算l1、l2……弧的展开长度：（3-4）(5)计算毛料总长度：（3-5）弯曲工艺与弯曲模设计(3)计算中性层弯曲半径（图3151弯曲工艺与弯曲模设计图3-14圆角半径r＞t/2的弯曲件 图3-15中性层弯曲半径弯曲工艺与弯曲模设计图3-14圆角半径r＞t/2的弯曲件152弯曲工艺与弯曲模设计0.10.20.30.40.50.60.70.811.2x