弯曲模设计资料

弯曲模设计资料第1页/共101页模块三

弯曲本模块内容弯曲是冷冲压基本工序之一。本模块以U形件弯曲工艺和弯曲模结构设计为学习任务，包含的弯曲工序基本知识有：弯曲变形过程及弯曲件质量影响因素，弯曲工艺计算、工艺方案制定和弯曲模设计。涉及弯曲变形过程分析、弯曲半径及最小弯曲半径影响因素、弯曲卸载后的回弹及影响因素、减少回弹的措施、坯料尺寸计算、工艺性分析与工艺方案确定、弯曲模典型结构、弯曲模工作零件设计等。第2页/共101页模块三

弯曲重点1．

弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；2．

弯曲工艺计算方法；3．

弯曲工艺性分析与工艺方案制定；4．

弯曲模典型结构与结构设计；5．

弯曲工艺与弯曲模设计的方法和步骤。第3页/共101页模块三

弯曲难点1．弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；2．影响回弹的因素与减少回弹的措施；3．弯曲工艺计算；4．弯曲模典型结构与弯曲模工作零件设计。第4页/共101页一概述弯曲将板料、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。弯曲方法弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的压弯以及在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。弯曲模弯曲所使用的模具。第5页/共101页一概述典型弯曲件及实物第6页/共101页一概述弯曲件的弯曲方法第7页/共101页一概述V形件弯曲模1—模柄；2—圆柱销；3—凸模；4—凹模；5—定位销；6—下模座；7—螺钉；8—弹簧；9—顶杆；10—挡料销第8页/共101页一概述弯曲及弯曲模具第9页/共101页二弯曲变形过程及变形特点（一）

弯曲变形过程弯曲分类：自由弯曲和校正弯曲。

弯曲过程第10页/共101页二弯曲变形过程及变形特点（二）

弯曲变形特点弯曲变形主要发生在弯曲带中心角α范围内，中心角以外基本不变形。坯料在长、宽、厚三个方向都发生了变形。板料弯曲前后的网络变化第11页/共101页二弯曲变形过程及变形特点（二）

弯曲变形特点弯曲变形区的横截面变化弯曲角与弯曲带中心角第12页/共101页二弯曲变形过程及变形特点（二）

弯曲变形时的应力与应变状态应力状态宽板（B/t＞3）窄板（B/t＜3）长度方向σ1：内区受压，外区受拉厚度方向σ2：内外均受压应力宽度方向σ3：内外侧压力均为零长度方向σ1：内区受压，外区受拉厚度方向σ2：内外均受压应力宽度方向σ3：内区受压，外区受拉两向应力三向应力第13页/共101页二弯曲变形过程及变形特点（二）

弯曲变形时的应力与应变状态应变状态宽板（B/t＞3）窄板（B/t＜3）长度方向ε1：内区压应变，外区拉应变厚度方向ε2：内区拉应变，外区压应变宽度方向ε3：内区拉应变，外区压应变长度方向ε1：内区压应变，外区拉应变厚度方向ε2：内区拉应变，外区压应变宽度方向ε3：内外区近似为零三向应变两向应变第14页/共101页三弯曲件质量分析（一）

弯曲变形程度与最小弯曲半径在弯曲变形过程中，弯曲件的外层受拉应力。当料厚一定时，弯曲半径越小，拉应力越大。当弯曲半径小到一定程度时，弯曲件的外层由于受过大的拉应力作用而出现开裂。因此常用板料的相对弯曲半径r/t来表示板料弯曲变形程度的大小。弯曲变形程度1第15页/共101页三弯曲件质量分析（一)弯曲变形程度与最小弯曲半径最小弯曲半径2通常将不致使材料弯曲时发生开裂的最小弯曲半径的极限值称为该材料的最小弯曲半径。各种不同材料的弯曲件都有各自的最小弯曲半径。一般情况下，不宜使制件的圆角半径等于最小弯曲半径，应尽量将圆角半径取大一些。只有当产品结构上有要求时，才采用最小弯曲半径。第16页/共101页三弯曲件质量分析（二）弯裂与最小相对弯曲半径的控制最小相对弯曲半径1压弯时的变形情况第17页/共101页三弯曲件质量分析（二）

弯裂与最小相对弯曲半径的控制最小弯曲半径影响因素2(1)材料的力学性能(3)弯曲件角度φ

(5)板料的边缘以及表面状态(2)弯曲方向(4)板料的热处理状态(6)板宽的影响材料纤维方向对rmin/t的影响第18页/共101页三弯曲件质量分析（二）

弯裂与最小相对弯曲半径的控制最小弯曲半径rmin的数值3第19页/共101页三弯曲件质量分析（二)弯裂与最小相对弯曲半径的控制防止弯裂的措施4不宜采用最小弯曲半径。当零件的弯曲半径小于表3-1所列数值时，为了提高极限弯曲变形程度，防止弯裂，常采用的措施有退火、加热弯曲、消除冲裁毛刺、两次弯曲（先加大弯曲半径，退火后再按工件要求小弯曲半径弯曲）、校正弯曲以及对较厚的材料开槽后弯曲。第20页/共101页三弯曲件质量分析（三）

弯曲卸载后的回弹回弹现象1塑性弯曲时伴随有弹性变形，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致，这种现象叫回弹。第21页/共101页三弯曲件质量分析（三）弯曲卸载后的回弹弯曲回弹的表现形式2

(1)曲率减小

卸料前坯料的内半径为γ，卸载后增加到γ’，半径的增加量△γ=γ’-γ

(2)弯曲件角度增加

卸料钱坯料的弯曲角度为β，卸载后增大到β’，弯曲角的增大量△β=β’-β弯曲回弹第22页/共101页三弯曲件质量分析（三）

弯曲卸载后的回弹影响回弹的因素3(1)材料的力学性能越大，回弹越大。材料的力学性能对回弹值的影响1、3－退火软钢；2-软锰黄铜；4-经冷变形硬化的软钢

第23页/共101页三弯曲件质量分析（三）

弯曲卸载后的回弹影响回弹的因素3(2)相对弯曲半径越大，回弹越大。(3)弯曲中心角越大。越大，变形区的长度越长，回弹积累值也越大，故回弹角变形程度对弹性恢复值的影响

第24页/共101页三弯曲件质量分析（三）

弯曲卸载后的回弹影响回弹的因素3

(4)弯曲方式及弯曲模①在无底凹模内作自由弯曲时回弹最大。②在有底凹模内作校正弯曲时，回弹较小。

校正弯曲圆角部分的回弹比自由弯曲时大为减小。校正弯曲时圆角部分的较小正回弹与直边部分负回弹的抵销，回弹可能出现正、零或是负三种情况。

(5)在弯曲U形件时，凸、凹模之间的间隙对回弹有较大的影响。间隙越大，回弹角也就越大。

(6)工件的形状一般而言，弯曲件越复杂，一次弯曲成形角的数量越多，回弹量就越小。第25页/共101页三弯曲件质量分析（三）

弯曲卸载后的回弹回弹值的确定4

方法:先根据经验数值和简单的计算来初步确定模具工作部分尺寸，然后在试模时进行修正。

(1)大变形程度（<5）自由弯曲时的回弹值卸载后弯曲件圆角半径的变化是很小的，可以不予考虑，而仅考虑弯曲中心角的回弹变化。弯曲中心角为90°时部分材料的平均回弹角见表。当弯曲件弯曲中心角不为90°时，其回弹角可用下式计算：第26页/共101页三弯曲件质量分析（三）弯曲卸载后的回弹回弹值的确定4

(2)校正弯曲时的回弹值校正弯曲的回弹可用试验所得的公式（见表3-3）计算，符号如图所示。V形件校正弯曲的回弹第27页/共101页三弯曲件质量分析（三）弯曲卸载后的回弹回弹值的确定4V形件校正弯曲的回弹(3)小变形程度（≥10）自由弯曲时的回弹值

凸模工作部分的圆角半径和角度可按下式进行计算：第28页/共101页三弯曲件质量分析（三）

弯曲卸载后的回弹减小回弹的措施5

(1)改进弯曲件的结构设计①尽量避免选用过大的r/t

。如有可能，在弯曲区压制加强筋，以提高零件的刚度，抑制回弹。

②尽量选用小、力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。在零件结构上考虑减小误差第29页/共101页三弯曲件质量分析（三）

弯曲卸载后的回弹减小回弹的措施5

(2)从工艺上采取措施①采用校正弯曲代替自由弯曲。对冷作硬化的材料先退火，降低其屈服极限σs，以减小回弹，弯曲后再淬硬。

②采用拉弯代替一般弯曲方法。拉弯的工艺特点是弯曲之前使坯料承受一定的拉伸应力，其数值使坯料截面内的应力稍大于材料的屈服强度，随后在拉力作用下同时进行弯曲。拉弯用模第30页/共101页三弯曲件质量分析(三）

弯曲卸载后的回弹减小回弹的措施5

(3)从模具结构上采取措施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寸进行修正。②对于软材料，其回弹角小于5°时，可在模具上作出补偿角并取较小的凸、凹模间隙。③对于厚度在0.8mm以上的软材料，r/t又不大时，可采取结构。④对于U形件弯曲，当r/t较小时,可采取增加背压的方法；当r/t较大时，可采取将凸模端面和顶板表面作成一定曲率的弧形；另一种克服回弹的有效方法：采用摆动式凹模，而凸模侧壁应有补偿回弹角。当材料厚度负偏差较大时，可设计成凸、凹模间隙可调的弯曲模。第31页/共101页三弯曲件质量分析（三）

弯曲卸载后的回弹减小回弹的措施5克服回弹措施1第32页/共101页三弯曲件质量分析（三）

弯曲卸载后的回弹减小回弹的措施5克服回弹措施2第33页/共101页三弯曲件质量分析（四）

弯曲时的偏移偏移现象1弯曲时的偏移现象第34页/共101页三弯曲件质量分析（四）

弯曲时的偏移消除偏移的措施2克服偏移措施1克服偏移措施2第35页/共101页三弯曲件质量分析（五）

弯曲后的翘曲与剖面畸变弯曲后的翘曲型材、管材弯曲后的剖面畸变第36页/共101页四弯曲件的结构工艺性（一）

弯曲件的精度弯曲件的结构工艺性:指弯曲件的形状、尺寸、精度、材料以及技术要求等是否符合弯曲加工的工艺要求。尺寸公差按GB/T13914-92，角度公差按GB/T13915-92，形状和位置未注公差按GB/T13916-92，未注公差尺寸的极限偏差按GB/T5055-94。对于弯曲件的精度要求要合理。第37页/共101页四弯曲件的结构工艺性（四）

弯曲件的精度第38页/共101页四弯曲件的结构工艺性（二）

弯曲件的材料具有足够的塑性，屈强比（脆较大的材料，则最小相对弯曲半径大，回弹大，不利于成形。屈服点与弹性模量的比值（则有利于弯曲成形和工件质量的提高。)小，)小，第39页/共101页四弯曲件的结构工艺性（三）弯曲件的结构弯曲半径1弯曲件的弯曲半径不宜小于最小弯曲半径，否则，要多次弯曲，增加工序数；也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响，弯曲角度与弯曲半径的精度都不易保证。

第40页/共101页四弯曲件的结构工艺性（三）弯曲件的结构弯曲件的形状2一般要求弯曲件形状对称，弯曲半径左右一致，则弯曲时坯料受力平衡而无滑动。

形状对称及形状不对称的弯曲件第41页/共101页四弯曲件的结构工艺性（三）弯曲件的结构弯曲件高度3弯曲件的弯边高度弯曲件的直边高度不宜过小，其值应为h>r+2t第42页/共101页四弯曲件的结构工艺性（三）弯曲件的结构防止弯曲根部裂纹的工件结构4在局部弯曲某一段边缘时，为避免弯曲根部撕裂，应减小不弯曲部分的长度B，使其退出弯曲线之外，即b≥r（如上页图(a)），或在弯曲部分与不弯曲部分之间切槽，或在弯曲前冲出工艺孔。增加工艺槽和工艺孔第43页/共101页四弯曲件的结构工艺性（三）弯曲件的结构弯曲件孔边距离5当t<2mm时，当t≥2mm时，弯曲件孔边距离第44页/共101页四弯曲件的结构工艺性（三）弯曲件的结构增添连接带和定位工艺孔6增添连接带和定位工艺孔的弯曲件

第45页/共101页四弯曲件的结构工艺性（三）弯曲件的结构尺寸标注7尺寸标注对弯曲件的工艺性有很大的影响。弯曲件的尺寸标注形式对弯曲工艺的影响第46页/共101页五弯曲件展开尺寸计算（一）

弯曲中性层位置的确定据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度。中性层位置以曲率半径ρ式中：x为中性层位移系数，见表。表示右图，通常用下面经验公式确定：弯曲中性层位置第47页/共101页五弯曲件展开尺寸计算（二）

弯曲件展开尺寸计算对于形状比较简单、尺寸精度要求不高的弯曲件，可直接采用下面介绍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，在利用下述公式初步计算坯料长度后，还需反复试弯不断修正，才能最后确定坯料的形状及尺寸。第48页/共101页五弯曲件展开尺寸计算（二）

弯曲件展开尺寸计算圆角半径r>0.5t的弯曲件1按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即

r>0.5t的弯曲件第49页/共101页五弯曲件展开尺寸计算（二）

弯曲件展开尺寸计算圆角半径r<0.5t的弯曲2按变形前后体积不变条件确定坯料长度。通常采用表3-7所列经验公式计算。第50页/共101页五弯曲件展开尺寸计算（二）弯曲件展开尺寸计算铰链式弯曲3对于r＝(0.6～3.5)t的铰链件，其坯料长度可按下式近似计算。铰链式弯曲件第51页/共101页六弯曲力的计算（一）

自由弯曲时的弯曲力V形件弯曲力:U形件弯曲力:F自——自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力；Ｂ——弯曲件的宽度；ｔ——弯曲材料的厚度；ｒ——弯曲件的内弯曲半径；σb——材料的抗拉强度；Ｋ——安全系数，一般取Ｋ＝1.3。式中：第52页/共101页六弯曲力的计算（二)校正弯曲时的弯曲式中：F校——校正弯曲应力；A——校正部分投影面积；P——单位面积校正力，其值见表3-9。第53页/共101页六弯曲力的计算（三）

顶件力或压料若弯曲模设有顶件装置或压料装置，其顶件力FD（或压料力FY)可近似取自由弯曲力的30％～80％。即第54页/共101页六弯曲力的计算（四）

压力机公称压力的确定对于有压料的自由弯曲对于校正弯曲第55页/共101页七弯曲件的工序安排（一）

弯曲件的工序安排原则

(1)对于形状简单的弯曲件，例如V形、U形、Z形件等，可以采用一次弯曲成形;对于复杂形状的弯曲件，一般需要采用两次或多次弯曲成形。

(2)对于批量大而尺寸较小的弯曲件，为便于弯曲件的定位以及工人操作方便、安全，保证弯曲件准确并提高生产率，应尽可能采用级进模或复合模成形。

(3)需要多次弯曲时，一般是先弯外角、后弯内角，后次弯曲应不影响前次弯曲部分的变形，且前次弯曲必须有适当的定位基准，以进行分次弯曲的安排。

(4)当弯曲件的形状不对称时，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。第56页/共101页七弯曲件的工序安排（二）典型弯曲件的工序安排一次弯曲成型二次弯曲成型第57页/共101页七弯曲件的工序安排（二）典型弯曲件的工序安排三次弯曲成型第58页/共101页七弯曲件的工序安排（二）典型弯曲件的工序安排多次弯曲成型以及级进弯曲实物第59页/共101页七弯曲件的工序安排（二）典型弯曲件的工序安排采用级进模弯曲实物第60页/共101页八弯曲模的典型结构（一）单工序弯曲模V形件弯曲模1Ｖ形弯曲模的一般结构形式1－凸模;2－定位板;3－凹模;4－定位尖;5－顶杆;6－Ｖ形顶板;7－顶板;8－定料销;9－反侧压块

第61页/共101页八弯曲模的典型结构（一）单工序弯曲模V形件弯曲模1V形精弯模第62页/共101页八弯曲模的典型结构（一）单工序弯曲模U形件弯曲模2第63页/共101页八弯曲模的典型结构（一）单工序弯曲模

形件弯曲模3第64页/共101页八弯曲模的典型结构（一）单工序弯曲模Z形件弯曲模4第65页/共101页八弯曲模的典型结构（一）单工序弯曲模圆形件弯曲模5(1)直径d≤5mm的小圆形件(2)直径d≥20mm的大圆形件三道工序弯曲大圆两道工序弯曲大圆带摆动凹模的一次弯曲成形模小圆弯曲模第66页/共101页八弯曲模的典型结构(一）单工序弯曲模圆形件弯曲模5大圆弯曲模第67页/共101页八弯曲模的典型结构（一）单工序弯曲模圆形件弯曲模5大圆二次弯曲模第68页/共101页八弯曲模的典型结构（一）单工序弯曲模圆形件弯曲模5大圆一次弯曲成型模第69页/共101页八弯曲模的典型结构（一）单工序弯曲模铰链件弯曲模6卷圆的原理：通常是采用推圆法铰链件弯曲工序安排铰链件弯曲模第70页/共101页八弯曲模的典型结构（一）单工序弯曲模其他形状弯曲件的弯曲模7滚轴式弯曲模第71页/共101页八弯曲模的典型结构（一）单工序弯曲模其他形状弯曲件的弯曲模7带摆动凸模的弯曲模第72页/共101页八弯曲模的典型结构（一）单工序弯曲模其他形状弯曲件的弯曲模7带摆动凹模的弯曲模第73页/共101页八弯曲模的典型结构（二）级进弯曲模对于批量大、尺寸较小的弯曲件，为了提高生产率，操作安全，保证产品质量等，可以采用级进弯曲模进行多工位的冲裁、压弯、切断连续工艺成形。级进冲压第74页/共101页八弯曲模的典型结构（二）级进弯曲模冲孔、切断、弯曲级进模第75页/共101页八弯曲模的典型结构（三）复合弯曲模对于尺寸不大的弯曲件，可以采取复合模，即在压力机一次行程内，在模具同一位置上完成落料、弯曲、冲孔等几种不同工序。第76页/共101页八弯曲模的典型结构(四)通用弯曲模折弯机成形第77页/共101页八弯曲模的典型结构（四）通用弯曲模数控折弯机及折弯成形产品第78页/共101页八弯曲模的典型结构（四）通用弯曲模折弯机上用的弯曲模端面形状第79页/共101页八弯曲模的典型结构（四）通用弯曲模通用V形弯曲模第80页/共101页九弯曲模工作零件设计（一）弯曲模工作部分结构参数确定弯曲模工作部分的尺寸第81页/共101页九弯曲模工作零件设计（一）弯曲模工作部分结构参数确定凸模圆角半径1当工件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模圆角半径取等于工件的弯曲半径r，但不应小于表所列的最小弯曲半径值rmin。当r/t＞10时，则应考虑回弹，将凸模圆角半径。第82页/共101页九弯曲模工作零件设计（一）弯曲模工作部分结构参数确定凹模圆角半径2凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。t≤2mm时 rA＝(3～6)tt＝2～4ｍｍ时 rA＝(2～3)tt＞4ｍｍ时 rA＝2tV形弯曲凹模的底部可开退刀槽或取圆角半径rA

。第83页/共101页九弯曲模工作零件设计（一）弯曲模工作部分结构参数确定凹模深度3(1)V形件弯曲模第84页/共101页九弯曲模工作零件设计（一）弯曲模工作部分结构参数确定凹模深度3(2)U形件弯曲模第85页/共101页九弯曲模工作零件设计（一）弯曲模工作部分结构参数确定凸、凹模间隙4

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，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：式中,C为间隙系数，可查表3-13。当工件精度要求较高时，其间隙应适当缩小，取Z/2＝t。第86页/共101页九弯曲模工作零件设计（一）弯曲模工作部分结构参数确定凸、凹模间隙4第87页/共101页九弯曲模工作零件设计（一）弯曲模工作部分结构参数确定U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差5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。工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。(2)尺寸标注在外形上(1)尺寸标注在外形上凹模尺寸凸模尺寸凸模尺寸凹模尺寸式中，为凸、凹模的制造公差，可采用IT7～IT9级精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一级。第88页/共101页九弯曲模工作零件设计（二）斜楔、滑块设计斜楔、滑块之间的行程关系1斜楔角α一般取40°，为了增大滑块行程s，也可取45°、50°等。一般要求斜楔的有效行程s1应大于滑块的行程s。第89页/共101页九弯曲模工作零件设计（二）斜楔、滑块设计斜楔、滑块的尺寸设计2斜楔、滑块尺寸关系图第9