冷冲压与模具设计3(精品).ppt

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1、第第3章章 弯弯 曲曲3.1 弯曲变形过程及变形特点弯曲变形过程及变形特点3.2 最小弯曲半径最小弯曲半径3.3 弯曲件的工艺性弯曲件的工艺性3.4 弯曲工艺方案的确定弯曲工艺方案的确定3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算3.6 弯曲模设计实例弯曲模设计实例3.1 弯曲变形过程及变形特点弯曲变形过程及变形特点3.1.1 弯曲变形过程弯曲变形过程 1弹性弯曲阶段弹性弯曲阶段弯曲前，毛坯定位在凹模开口面上。凸模随着压力机滑块向弯曲前，毛坯定位在凹模开口面上。凸模随着压力机滑块向下运动，开始进行弯曲。如下运动，开始进行弯曲。如图图3-3(a)所示，凸模最先接触所示，凸模最先接触板料中部，

2、同时在凹模开口面与板料接触面形成左右两个支板料中部，同时在凹模开口面与板料接触面形成左右两个支承点，因此在凸、凹模的作用力下板料内部形成了弯矩，使承点，因此在凸、凹模的作用力下板料内部形成了弯矩，使板料弯曲，产生弹性变形。板料弯曲，产生弹性变形。2塑性弯曲阶段塑性弯曲阶段凸模继续下压，弯曲夹角与弯曲半径不断减小。凹模对板料凸模继续下压，弯曲夹角与弯曲半径不断减小。凹模对板料的支承点不断向内移动，毛坯弯曲变形区逐渐缩小，直到与的支承点不断向内移动，毛坯弯曲变形区逐渐缩小，直到与凸模三点接触；随着继续下压与板料三点接触时，正向弯曲凸模三点接触；随着继续下压与板料三点接触时，正向弯曲阶段结束，开始了

3、正、反向弯曲阶段。阶段结束，开始了正、反向弯曲阶段。下-页 返回3.1 弯曲变形过程及变形特点弯曲变形过程及变形特点3.1.2塑性弯曲变形区的应力、应变状态塑性弯曲变形区的应力、应变状态 1应变状态应变状态切向弯曲变形区内区纤维缩短，切向应变为压缩应变；外区切向弯曲变形区内区纤维缩短，切向应变为压缩应变；外区纤维伸长，切向应变为伸长应变，并且该应变为绝对值最大纤维伸长，切向应变为伸长应变，并且该应变为绝对值最大的主应变。的主应变。径向：因弯曲变形时，绝对值最大的主应变是切向应变，根径向：因弯曲变形时，绝对值最大的主应变是切向应变，根据塑性变形体积不变的条件可知，必然引起另外两个方向产据塑性变形

4、体积不变的条件可知，必然引起另外两个方向产生与符号相反的应变。生与符号相反的应变。宽度方向：根据相对宽度旦的不同，分两种情况：对于宽度方向：根据相对宽度旦的不同，分两种情况：对于B3的宽板，由于宽度方向受到材料彼此的宽板，由于宽度方向受到材料彼此之间的制约作用，不能自由变形，可以近似认为无论是内区之间的制约作用，不能自由变形，可以近似认为无论是内区还是外区，其宽度方向的应变还是外区，其宽度方向的应变=0。2应力状态应力状态切向：内区受压，外区受拉。切向：内区受压，外区受拉。径向径向:塑性弯曲时，由于变形区曲度增大，以及金属各层之间塑性弯曲时，由于变形区曲度增大，以及金属各层之间的相互挤压作用，

5、从而引起变形区内的径向压应力在板料表的相互挤压作用，从而引起变形区内的径向压应力在板料表面由表及里逐渐递增，至应力中性层处达到了最大值。面由表及里逐渐递增，至应力中性层处达到了最大值。宽度方向：对于窄板，由于宽度方向可以自由变形，因而无宽度方向：对于窄板，由于宽度方向可以自由变形，因而无论是内区还是外区论是内区还是外区=0；对于宽板，因为宽度方向受到材科的；对于宽板，因为宽度方向受到材科的制约作用制约作用0。上-页 下-页 返回3.1 弯曲变形过程及变形特点弯曲变形过程及变形特点从应力状态来看，窄板弯曲时的应力状态是平面的，宽板则从应力状态来看，窄板弯曲时的应力状态是平面的，宽板则是立体的。是

6、立体的。3.1.3 变形程度及其表示方法变形程度及其表示方法塑性弯曲必先经过弹性弯曲阶段。在弹性弯曲时，受拉的外塑性弯曲必先经过弹性弯曲阶段。在弹性弯曲时，受拉的外区与受压的内区以中性层为界，中性层恰好通过剖面的重心，区与受压的内区以中性层为界，中性层恰好通过剖面的重心，其应力、应变为零。其应力、应变为零。在弯曲变形区的内、外表面，切向应力与切向应变绝对值最在弯曲变形区的内、外表面，切向应力与切向应变绝对值最大，为大，为上-页 下-页 返回3.1 弯曲变形过程及变形特点弯曲变形过程及变形特点若材料的屈服强度为若材料的屈服强度为，则弹性弯曲的条件为，则弹性弯曲的条件为3.1.4 板料弯曲的变形特

7、点板料弯曲的变形特点1中性层的内移中性层的内移中性层的曲率半径和弯曲变形程度有关。当变形程度较小时，中性层的曲率半径和弯曲变形程度有关。当变形程度较小时，应变中性层与弯曲板料截面中心的轨迹相重合。应变中性层与弯曲板料截面中心的轨迹相重合。2变形区板料厚度变薄和长度增加变形区板料厚度变薄和长度增加拉区使板料减薄，压区使板料加厚。但由于中性层向内移动，拉区使板料减薄，压区使板料加厚。但由于中性层向内移动，拉区扩大，压区减小，板料的减薄将大于板料的加厚，整个拉区扩大，压区减小，板料的减薄将大于板料的加厚，整个板料便出现变薄现象（板料便出现变薄现象（图图3-5）。）。上-页 下-页 返回3.1 弯曲变

8、形过程及变形特点弯曲变形过程及变形特点3弯曲后的翘曲与剖面畸变弯曲后的翘曲与剖面畸变细而长的板料弯曲件，弯曲后纵向产生翘曲变形（细而长的板料弯曲件，弯曲后纵向产生翘曲变形（图图3-8）。）。这是因为沿折弯线方向工件的刚度小，塑性弯曲时，外区宽这是因为沿折弯线方向工件的刚度小，塑性弯曲时，外区宽度方向的压应变和内区的拉应变将得以实现，结果使折弯线度方向的压应变和内区的拉应变将得以实现，结果使折弯线翘曲。翘曲。剖面的畸变现象：对于窄板弯曲如前所述剖面的畸变现象：对于窄板弯曲如前所述(图图3-5(a)；对；对管材、型材弯曲后的剖面畸变如管材、型材弯曲后的剖面畸变如图图3-9所示，这种现象是因所示，这

9、种现象是因为径向压应力所引起的。为径向压应力所引起的。上-页 返回3.2最小弯曲半径最小弯曲半径3.2.1影响最小弯曲半径的因素影响最小弯曲半径的因素1材料的力学性能材料的力学性能材料的塑性越好，塑性变形的稳定性越强许可的最小弯曲半材料的塑性越好，塑性变形的稳定性越强许可的最小弯曲半径就越小。径就越小。2材料表面和侧面的质量材料表面和侧面的质量板料表面和侧面（剪切断面）的质量差时，容易造成应力集板料表面和侧面（剪切断面）的质量差时，容易造成应力集中并降低塑性变形的稳定性，使材料过早地破坏。中并降低塑性变形的稳定性，使材料过早地破坏。3弯曲线的方向弯曲线的方向轧制钢板具有纤维组织，顺纤维方向的塑

10、性指标高于垂直纤轧制钢板具有纤维组织，顺纤维方向的塑性指标高于垂直纤维方向的塑性指标。当工件的弯曲线与板料的纤维方向垂直维方向的塑性指标。当工件的弯曲线与板料的纤维方向垂直时，可具有较小的最小弯曲半径时，可具有较小的最小弯曲半径(图图3-10(a)；反之，工；反之，工件件下-页 返回3.2最小弯曲半径最小弯曲半径 的弯曲线与材料的纤维平行时，其最小弯曲半径则大的弯曲线与材料的纤维平行时，其最小弯曲半径则大(图图3-10(b)。4弯曲中心角弯曲中心角理论上弯曲变形区外表面的变形程度只与二有关，而与弯曲理论上弯曲变形区外表面的变形程度只与二有关，而与弯曲中心角无关。但实际上，由于接近圆角的直边部分

11、也产生一中心角无关。但实际上，由于接近圆角的直边部分也产生一定的切向伸长变形（即扩大了弯曲变形区的范围），从而使定的切向伸长变形（即扩大了弯曲变形区的范围），从而使变形区的变形得到一定程度的减轻，所以最小弯曲半径可以变形区的变形得到一定程度的减轻，所以最小弯曲半径可以小些。小些。3.2.2最小弯曲半径最小弯曲半径rmin的数值的数值由上述可知，最小弯曲半径是受各方面因素综合影响的一个由上述可知，最小弯曲半径是受各方面因素综合影响的一个工艺参数，因此其数值一般由生产中试验方法所确定。部分工艺参数，因此其数值一般由生产中试验方法所确定。部分数值可参见数值可参见表表3-2。上-页 下-页 返回3.2

12、最小弯曲半径最小弯曲半径3.2.3提高弯曲极限变形程度的措施提高弯曲极限变形程度的措施经冷变形硬化的材料，可采用热处理的方法恢复其塑性，经冷变形硬化的材料，可采用热处理的方法恢复其塑性，再进行弯曲。再进行弯曲。清除冲裁毛刺，当毛刺较小时也可以使有毛刺的一面处于清除冲裁毛刺，当毛刺较小时也可以使有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘（即有毛刺的一面朝向弯曲凸模），以免应弯曲受压的内缘（即有毛刺的一面朝向弯曲凸模），以免应力集中而开裂。力集中而开裂。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。采取两次弯曲的工艺方法，即第一次采用较大的弯曲半径，采取两次弯曲的工艺方法，即

13、第一次采用较大的弯曲半径，然后退火；第二次再按工件要求的弯曲半径进行弯曲。然后退火；第二次再按工件要求的弯曲半径进行弯曲。对于较厚材料的弯曲，如结构允许，可以采取先在弯角内对于较厚材料的弯曲，如结构允许，可以采取先在弯角内侧开槽后再进行弯曲的工艺。侧开槽后再进行弯曲的工艺。上-页 返回3.3弯曲件的工艺性弯曲件的工艺性3.3.1 弯曲件的精度弯曲件的精度弯曲件的精度一般受坯料的定位、模具精度、弯曲回弹等因弯曲件的精度一般受坯料的定位、模具精度、弯曲回弹等因素的影响。普通弯曲件尺寸公差等级一般在素的影响。普通弯曲件尺寸公差等级一般在IT13级以下，弯级以下，弯曲角度公差曲角度公差15，否则需要增

14、加整形工序。，否则需要增加整形工序。3.3.2 弯曲件的材料弯曲件的材料若弯曲材料具有较好的塑性，则有利于弯曲件形状、尺寸准若弯曲材料具有较好的塑性，则有利于弯曲件形状、尺寸准确，减少其回弹，不易友生开裂等工艺问题，如软钢（碳质确，减少其回弹，不易友生开裂等工艺问题，如软钢（碳质量分数不大于量分数不大于0.2%）、黄铜、铝等材料。）、黄铜、铝等材料。3.3.3弯曲件的结构工艺性弯曲件的结构工艺性1弯曲半径弯曲半径下-页 返回3.3弯曲件的工艺性弯曲件的工艺性一般要求弯曲半径不能小于其最小弯曲半径，以免发生开裂一般要求弯曲半径不能小于其最小弯曲半径，以免发生开裂等工艺问题。若实际情况要求弯曲半径

15、很小时，可采用前面等工艺问题。若实际情况要求弯曲半径很小时，可采用前面所述的提高弯曲极限变形程度的一些方法。所述的提高弯曲极限变形程度的一些方法。2弯曲件的形状弯曲件的形状弯曲件的形状对称，弯曲半径左右一样，则弯曲时坯料受力弯曲件的形状对称，弯曲半径左右一样，则弯曲时坯料受力平衡而无滑动平衡而无滑动(图图3-12(a)。3弯曲件的直边高度弯曲件的直边高度当进行直角弯曲时，若弯曲件直边高度当进行直角弯曲时，若弯曲件直边高度H过短，不能保证其过短，不能保证其直边平直度。所以，通常情况下要求弯曲件直边高度直边平直度。所以，通常情况下要求弯曲件直边高度Hr+2t(图图3-13(a)。上-页 下-页 返

16、回3.3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在局部弯曲某一段边缘时，为避免弯曲根部撕裂，应减小不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弯曲部分的长度B，使其退出弯曲线之外。，使其退出弯曲线之外。5弯曲件孔边距离弯曲件孔边距离当弯曲件带孔时，一般先冲孔再弯曲。但当孔位于弯曲变形当弯曲件带孔时，一般先冲孔再弯曲。但当孔位于弯曲变形区以内或附近，则会造成孔的变形。区以内或附近，则会造成孔的变形。6添加连接带和定位工艺孔添加连接带和定位工艺孔弯曲件变形区附近有缺口时，若先从坯料上冲出缺口再弯曲，弯曲件变形区附近有缺口时，若先从

17、坯料上冲出缺口再弯曲，则弯曲时会出现叉口，甚至无法成形。因此应在缺口处补加则弯曲时会出现叉口，甚至无法成形。因此应在缺口处补加连接带，弯曲后再将连接带切除连接带，弯曲后再将连接带切除(图图3-16(a)、(b)。上-页 下-页 返回3.3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。图图3-17是弯曲是弯曲件孔的位置尺寸的三种标注方法。件孔的位置尺寸的三种标注方法。2弯曲件坯料尺寸的计算弯曲件坯料尺寸的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

18、绍的方法计算坯料长度。用下面介绍的方法计算坯料长度。(1)圆角半径圆角半径r0.5t的弯曲件的弯曲件按照中性层展开原理可知，弯曲件坯料长度等于工件直边长按照中性层展开原理可知，弯曲件坯料长度等于工件直边长度与中性层圆弧长度之和。度与中性层圆弧长度之和。上-页 返回3.4 弯曲工艺方案的确定弯曲工艺方案的确定3.4.1 弯曲件的工序安排弯曲件的工序安排生产中多数弯曲件不能一次弯曲成形，因此需要安排多次弯生产中多数弯曲件不能一次弯曲成形，因此需要安排多次弯曲工序。而工序安排的好坏将直接影响到工件质量、模具结曲工序。而工序安排的好坏将直接影响到工件质量、模具结构、生产效率、废品率、生产成本等。构、生

19、产效率、废品率、生产成本等。1弯曲件的工序安排原则弯曲件的工序安排原则对于形状简单的弯曲件，如对于形状简单的弯曲件，如V形、形、U形、形、Z形等工件，如形等工件，如图图3-18所示，可以一次弯曲成形；对于形状复杂的弯曲件，所示，可以一次弯曲成形；对于形状复杂的弯曲件，一般需要采用两次或多次弯曲成形。一般需要采用两次或多次弯曲成形。对于大批量生产要求且尺寸较小的弯曲件，应尽可能采用对于大批量生产要求且尺寸较小的弯曲件，应尽可能采用一套模具完成所有工序（如复合模或多工位级进模），使其一套模具完成所有工序（如复合模或多工位级进模），使其操作方便，定位准确和提高生产效率。操作方便，定位准确和提高生产效

20、率。下-页 返回3.4 弯曲工艺方案的确定弯曲工艺方案的确定弯曲时一般先弯外角，后弯内角。前次弯曲应考虑后次弯弯曲时一般先弯外角，后弯内角。前次弯曲应考虑后次弯曲的定位，后次弯曲不应使前次弯曲部分变形。曲的定位，后次弯曲不应使前次弯曲部分变形。当弯曲件的几何形状不对称时，为避免压弯时坯料偏移，当弯曲件的几何形状不对称时，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应尽量采用成对弯曲，然后再切成两件的工艺3.4.2常见弯曲件的弯曲模具结构常见弯曲件的弯曲模具结构1.单工序弯曲模单工序弯曲模(1)V形件弯曲模形件弯曲模图图3-23(a)为简单的为简单的V形件弯曲模，其特点是结构简

21、单、通形件弯曲模，其特点是结构简单、通用性好。但弯曲时坯料容易偏移，影响工件精度。用性好。但弯曲时坯料容易偏移，影响工件精度。上-页 下-页 返回3.4 弯曲工艺方案的确定弯曲工艺方案的确定图图3-23(b)(d)所示分别为带有定位尖、顶杆、所示分别为带有定位尖、顶杆、V形顶板形顶板的模具结构，可以防止坯料滑动，提高工件精度。的模具结构，可以防止坯料滑动，提高工件精度。图图3-23(e)所示为所示为V形弯曲模，由于有顶板及定料销，可以形弯曲模，由于有顶板及定料销，可以有效防止弯曲时坯料的偏移，可得到边长差偏差仅为有效防止弯曲时坯料的偏移，可得到边长差偏差仅为0.1 mm的工件。的工件。(2)U

22、形件弯曲模形件弯曲模根据弯曲件的要求，常用的根据弯曲件的要求，常用的U形弯曲模有形弯曲模有图图3-25所示的几所示的几种结构形式。种结构形式。图图3-25(a)所示为无底凹模，用于底部不要求平整的制件。所示为无底凹模，用于底部不要求平整的制件。图图3-25(b)用于底部要求平整的弯曲件。图用于底部要求平整的弯曲件。图3-25(c)用于用于料厚公差较大而外侧尺寸要求较高的弯曲件，其凸模为活动料厚公差较大而外侧尺寸要求较高的弯曲件，其凸模为活动上-页 下-页 返回3.4 弯曲工艺方案的确定弯曲工艺方案的确定 结构，可随料厚自动调整凸模横向尺寸。图结构，可随料厚自动调整凸模横向尺寸。图3-25(d)

23、用于用于料厚公差较大而内侧尺寸要求较高的弯曲件，凹模两侧为活料厚公差较大而内侧尺寸要求较高的弯曲件，凹模两侧为活动结构，可随料厚自动调整凹模横向尺寸。图动结构，可随料厚自动调整凹模横向尺寸。图3-25(f)为弯为弯曲件两侧壁厚变薄的弯曲模。曲件两侧壁厚变薄的弯曲模。(3)形弯曲模形弯曲模v形弯曲件可以一次弯曲成形，也可以两次弯曲成形。形弯曲件可以一次弯曲成形，也可以两次弯曲成形。图图3-27为一次成形弯曲模。为一次成形弯曲模。图图3-28为两次成形弯曲模，由于采用两副模具弯曲，从而为两次成形弯曲模，由于采用两副模具弯曲，从而避免了上述现象，提高了弯曲件质量。避免了上述现象，提高了弯曲件质量。图

24、图3-29所示为在一副模具中完成两次弯曲的形件复合弯曲所示为在一副模具中完成两次弯曲的形件复合弯曲模。模。上-页 下-页 返回3.4 弯曲工艺方案的确定弯曲工艺方案的确定图图3-30为摆动式复合弯曲模具的结构。弯曲凹模随上模下行，为摆动式复合弯曲模具的结构。弯曲凹模随上模下行，利用活动凸模的弹性力先将坯料沿内部的角弯成利用活动凸模的弹性力先将坯料沿内部的角弯成U形。形。(4)Z形件弯曲模形件弯曲模Z形件弯曲的简单模具结构如形件弯曲的简单模具结构如图图3-31(a)所示，但该模具无所示，但该模具无压料装置，坯料在压弯过程中容易产生偏移，因此只适合于压料装置，坯料在压弯过程中容易产生偏移，因此只适

25、合于要求不高的工件。要求不高的工件。图图3-31(b)所示的所示的Z形件压弯模具有压料板和定位销，能形件压弯模具有压料板和定位销，能防止坯料的滑动，并且反侧压块防止坯料的滑动，并且反侧压块3也能阻挡坯料由于凸、凹模也能阻挡坯料由于凸、凹模之间水平方向错移力而产生的偏移。之间水平方向错移力而产生的偏移。图图3-31(c)所示为活动式所示为活动式Z形件弯曲模。弯曲前由于橡胶形件弯曲模。弯曲前由于橡胶8的弹性回复作用使活动凸模的弹性回复作用使活动凸模10位于与固定凸模位于与固定凸模4下端面平齐下端面平齐上-页 下-页 返回3.4 弯曲工艺方案的确定弯曲工艺方案的确定 的位置，下模的顶板的位置，下模的

26、顶板1由于弹顶器的作用位于凹模口部，坯由于弹顶器的作用位于凹模口部，坯料定位在凹模面上。料定位在凹模面上。(5)圆形件弯曲模圆形件弯曲模圆形件弯曲根据其尺寸大小可分为小圆弯曲与大圆弯曲两种圆形件弯曲根据其尺寸大小可分为小圆弯曲与大圆弯曲两种情况。情况。同直径同直径d5 mm的小圆弯曲件。的小圆弯曲件。小圆件弯曲一般先采用小圆件弯曲一般先采用V形件弯曲模将坯料弯成形件弯曲模将坯料弯成1800圆弧半圆弧半径的径的U形，再用另一套模具将形，再用另一套模具将U形弯成圆形。形弯成圆形。圆直径圆直径d20 mm的大圆弯曲件。的大圆弯曲件。大圆件可采用三道工序弯曲成形，如大圆件可采用三道工序弯曲成形，如图图

27、3-33所示，但这种所示，但这种方法生产效率较低，适合于材料厚度较大的工件。方法生产效率较低，适合于材料厚度较大的工件。上-页 下-页 返回3.4 弯曲工艺方案的确定弯曲工艺方案的确定(6)铰链件弯曲模铰链件弯曲模铰链件的常见形式及其弯曲工序的安排如铰链件的常见形式及其弯曲工序的安排如图图3-36所示。先所示。先进行预弯，然后采用推圆法卷圆成形。进行预弯，然后采用推圆法卷圆成形。(7)其他形状工件的弯曲模其他形状工件的弯曲模除了前面所述的一些基础形状工件的弯曲模以外，还有很多除了前面所述的一些基础形状工件的弯曲模以外，还有很多其他复杂程度不一的弯曲件，其成形模具品种也繁多。因此其他复杂程度不一

28、的弯曲件，其成形模具品种也繁多。因此设计时应根据工件的形状、尺寸、精度要求、材料性能以及设计时应根据工件的形状、尺寸、精度要求、材料性能以及生产批量、模具技术等多方面因素综合考虑，以确定合理的生产批量、模具技术等多方面因素综合考虑，以确定合理的模具结构。模具结构。图图3-38是滚轴式弯曲模结构。上模下行，凸模先将定位在是滚轴式弯曲模结构。上模下行，凸模先将定位在上-页 下-页 返回3.4 弯曲工艺方案的确定弯曲工艺方案的确定 凹模面上的坯料弯成凹模面上的坯料弯成U形，上模继续下行，对滚轴作用使其形，上模继续下行，对滚轴作用使其转动，将转动，将U形件成形为图示的工件。凸模回程时拉簧外力消形件成形

29、为图示的工件。凸模回程时拉簧外力消失弹性回复使滚轴回转，以便于取出工件。失弹性回复使滚轴回转，以便于取出工件。2.复合弯曲模复合弯曲模对于中、小尺寸的多工序弯曲件，还可采用复合模成形。在对于中、小尺寸的多工序弯曲件，还可采用复合模成形。在压力机一次行程内，在模具同一位置上弯成落料、弯曲、冲压力机一次行程内，在模具同一位置上弯成落料、弯曲、冲孔等工序。孔等工序。3.级进弯曲模级进弯曲模对于批量大、尺寸较小的弯曲件，为了提高生产效率、操作对于批量大、尺寸较小的弯曲件，为了提高生产效率、操作安全、保证质量等，可以采用级进弯曲模进行冲裁、压弯、安全、保证质量等，可以采用级进弯曲模进行冲裁、压弯、切断等

30、连续工艺成形。切断等连续工艺成形。上-页 下-页 返回3.4 弯曲工艺方案的确定弯曲工艺方案的确定3.4.3弯曲模结构设计应注意的问题弯曲模结构设计应注意的问题为了防止板料弯曲时发生偏移，模具结构应具备可靠的定为了防止板料弯曲时发生偏移，模具结构应具备可靠的定位和压料装置。位和压料装置。模具结构不应妨碍坯料在合模过程中应有的转动和移动。模具结构不应妨碍坯料在合模过程中应有的转动和移动。模具结构应能保证弯曲时产生的水平方向的错移力得到平模具结构应能保证弯曲时产生的水平方向的错移力得到平衡衡(图图3-23(e)、图、图3-31(b)、图、图3-35(b)。冲床块到下止点时，应使毛坯得到校正。冲床块

31、到下止点时，应使毛坯得到校正。弯回弹量大的材料，应考虑模具试模修理的可能性。弯回弹量大的材料，应考虑模具试模修理的可能性。上-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算3.5.1弯曲件坯料尺寸的计算弯曲件坯料尺寸的计算1弯曲中性层位置的确定弯曲中性层位置的确定板料塑性弯曲时，从理论上说，由于变形区内厚度方向变形板料塑性弯曲时，从理论上说，由于变形区内厚度方向变形不均，中性层是一抛物面。但理论计算的实用价值不大（因不均，中性层是一抛物面。但理论计算的实用价值不大（因为弯曲精度一般在为弯曲精度一般在IT13级以下）。级以下）。为了计算方便，生产中常用经验公式确定。为了计算方便，生产中

32、常用经验公式确定。(2)圆角半径圆角半径r0.5t的弯曲件的弯曲件对于对于r0.5t的弯曲件，由于弯曲变形时不仅制件的圆角变的弯曲件，由于弯曲变形时不仅制件的圆角变形区产生严重变薄，而且与其相邻的直边部分也产生变薄，形区产生严重变薄，而且与其相邻的直边部分也产生变薄，故应按变形前后体积不变的原则确定坯料长度。故应按变形前后体积不变的原则确定坯料长度。下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算(3)铰链弯曲铰链弯曲对于对于r=(0.63.5)的铰链件（的铰链件（图图3-45），通常采用推卷），通常采用推卷的成形方法（图的成形方法（图3-37），推卷过程中材料会产生增厚，中性），

33、推卷过程中材料会产生增厚，中性层外移，其坯料长度可按下式近似计算：层外移，其坯料长度可按下式近似计算：3.5.2 弯曲件的回弹弯曲件的回弹1回弹现象回弹现象与所有塑性变形一样，塑性弯曲时伴随有掸性变形。当外载与所有塑性变形一样，塑性弯曲时伴随有掸性变形。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。象叫回弹。上-页 下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算 弯曲回弹的表现形式有以下两个方面弯曲回弹的

34、表现形式有以下两个方面(1)曲率减小曲率减小卸载前弯曲中性层的半径为卸载前弯曲中性层的半径为，卸载后增加至，卸载后增加至 ，曲率则由，曲率则由卸载前的卸载前的1/减小至卸载后的减小至卸载后的1/。(2)弯曲中心角减小弯曲中心角减小弯曲中心角的减小值为弯曲中心角的减小值为上-页 下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算(1)材料的力学性能材料的力学性能由金属变形特点，卸载时弹性回复的应变量与材料的屈服强由金属变形特点，卸载时弹性回复的应变量与材料的屈服强度成正比，与弹性模量成反比。度成正比，与弹性模量成反比。(2)相对弯曲半径相对弯曲半径相对弯曲半径越大，弯曲变形程度越小，中

35、性层两侧的纯弹相对弯曲半径越大，弯曲变形程度越小，中性层两侧的纯弹性变形区增加越多性变形区增加越多(如图如图3-7(b)所示）。所示）。(3)弯曲中心角弯曲中心角弯曲中心角越大，变形区的长度越长，回弹累积值也越大，弯曲中心角越大，变形区的长度越长，回弹累积值也越大，故回弹角越大。故回弹角越大。上-页 下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算(4)弯曲方式及弯曲模弯曲方式及弯曲模在无底凹模内作自由弯曲时（在无底凹模内作自由弯曲时（图图3-50），回弹最大。在有），回弹最大。在有底凹模内作校正弯曲时，回弹较小。其原因之一是：从坯料底凹模内作校正弯曲时，回弹较小。其原因之一是：从

36、坯料直边部分的回弹来看，由于凹模形面对坯料的限制作用，当直边部分的回弹来看，由于凹模形面对坯料的限制作用，当坯料与凸模三点接触后，随凸模的继续下压，坯料的直边部坯料与凸模三点接触后，随凸模的继续下压，坯料的直边部分则向与以前相反的方向变形，弯曲终了时可以使产生了一分则向与以前相反的方向变形，弯曲终了时可以使产生了一定曲率的直边重新压平，并与凸模完全贴合。定曲率的直边重新压平，并与凸模完全贴合。(5)工件的形状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，则一般而言，弯曲件越复杂，一次弯曲成形角的数量越多，则弯曲时各部分互相牵制作用越大，弯曲中拉伸变形的成分越弯曲时各部分互相牵制作

37、用越大，弯曲中拉伸变形的成分越大，故回弹量就越小。大，故回弹量就越小。上-页 下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算 3回弹值的确定回弹值的确定(1)小变形程度（小变形程度（r/t10）自由弯曲时的回弹值）自由弯曲时的回弹值当相对弯曲半径当相对弯曲半径r/t10时，卸载后弯曲件的角度和圆角半时，卸载后弯曲件的角度和圆角半径变化都较大（图径变化都较大（图3-52）。）。(2)大变形程度大变形程度(r/t 5)自由弯曲时的回弹值自由弯曲时的回弹值当相对弯曲半径当相对弯曲半径r/t 5时，卸载后弯曲件圆角半径的变化很时，卸载后弯曲件圆角半径的变化很小，可以不予考虑，而仅考虑弯曲

38、中心角的回弹变化。小，可以不予考虑，而仅考虑弯曲中心角的回弹变化。(3)校正弯曲时的回弹值校正弯曲时的回弹值校正弯曲时的回弹值一般由试验公式得出，符号如校正弯曲时的回弹值一般由试验公式得出，符号如图图3-53所示，公式见表所示，公式见表3-7。上-页 下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算 4减小回弹的措施减小回弹的措施(1)弯曲件的合理设计弯曲件的合理设计尽量避免选用过大的相对弯曲半径尽量避免选用过大的相对弯曲半径尽量选用力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。尽量选用力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。(2)采用适当的弯曲工艺采用适当的弯曲工艺采用校正弯曲代替自由弯曲。采

39、用校正弯曲代替自由弯曲。对于冷作硬化材料，弯曲前先退火，使其屈服点。降低，对于冷作硬化材料，弯曲前先退火，使其屈服点。降低，以减小回弹，弯曲完成后再淬硬。以减小回弹，弯曲完成后再淬硬。弯曲相对弯曲半径很大的工件时，由于变形程度很小，其弯曲相对弯曲半径很大的工件时，由于变形程度很小，其回弹量很大，甚至无法成形，这时可采用拉弯工艺，拉弯用回弹量很大，甚至无法成形，这时可采用拉弯工艺，拉弯用模具如模具如图图3-55所示。所示。上-页 下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算(3)合理设计弯曲模合理设计弯曲模对于较硬材料（如对于较硬材料（如45、50、Q275和和H62（硬）等），

40、（硬）等），可根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行修正。可根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行修正。对于软材料（如对于软材料（如Q215、Q23510、20和和H62（软）等）（软）等），其回弹角小于，其回弹角小于5时，可在模具上作时，可在模具上作m补偿角并取较小的凸、补偿角并取较小的凸、凹模间隙。凹模间隙。对于厚度在对于厚度在0.8 mm以上的软材料，相对弯曲半径又不大以上的软材料，相对弯曲半径又不大时，可把凸模做成时，可把凸模做成图图3-58(a)、(b)所示的结构，使凸模的所示的结构，使凸模的作用力集中在变形区，以改变应力状态达到减小回弹的目的，作用力集中在变形区，以改变应力状态

41、达到减小回弹的目的，但易产生压痕。但易产生压痕。上-页 下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算 对于对于U形件弯曲，减小回弹常用的方法还有：当相对弯曲形件弯曲，减小回弹常用的方法还有：当相对弯曲半径较小时可采取增加背压的方法半径较小时可采取增加背压的方法(图图3-58(b)；当相对；当相对弯曲半径较大时，可采取将凸模端面和顶板表面作成一定曲弯曲半径较大时，可采取将凸模端面和顶板表面作成一定曲率的弧形率的弧形(图图3-59(a)。在弯曲件直边端部纵向加压，使弯曲变形的内、外区都成在弯曲件直边端部纵向加压，使弯曲变形的内、外区都成为压应力区而减少回弹，可得到精确的弯边高度（为

42、压应力区而减少回弹，可得到精确的弯边高度（图图3-60）。）。用橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。用橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。3.5.3 弯曲力的计算弯曲力的计算弯曲力是设计弯曲模与选择压力机的重要依据之一。弯曲力弯曲力是设计弯曲模与选择压力机的重要依据之一。弯曲力的大小跟毛坯尺寸、材料性能、弯曲方式、模具结构等多因的大小跟毛坯尺寸、材料性能、弯曲方式、模具结构等多因素相关，因此难以得到准确的计算值。素相关，因此难以得到准确的计算值。上-页 下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算 1自由弯曲时的弯曲力自由弯曲时的弯曲力 V形件弯曲力为形件弯曲力为 U形

43、件弯曲力为形件弯曲力为2校正弯曲时的弯曲力校正弯曲时的弯曲力3顶件力或压料力顶件力或压料力 上-页 下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算弯曲顶件力或压料力可近似取自由弯曲力的弯曲顶件力或压料力可近似取自由弯曲力的30%80%，即即 4压力机公称压力的确定压力机公称压力的确定 有压料自由弯曲时，压力机公称压力为有压料自由弯曲时，压力机公称压力为3.5.4弯曲模工作部分的尺寸设计弯曲模工作部分的尺寸设计1弯曲凸模的圆角半径弯曲凸模的圆角半径上-页 下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算弯曲凸模圆角半径不能过小，也不能过大。过小会造成材料弯曲凸模圆角半径

44、不能过小，也不能过大。过小会造成材料拉裂，过大则回弹量增大。一般当相对弯曲半径较小，但不拉裂，过大则回弹量增大。一般当相对弯曲半径较小，但不小于最小相对弯曲半径时，取弯曲凸模半径小于最小相对弯曲半径时，取弯曲凸模半径r凸等于弯曲件的凸等于弯曲件的内圆角半径内圆角半径r。2弯曲凹模的圆角半径弯曲凹模的圆角半径弯曲凹模的圆角半径弯曲凹模的圆角半径r凹凹对弯曲力和工件形状尺寸精度都有明对弯曲力和工件形状尺寸精度都有明显的影响。显的影响。r凹凹过大，会影响坯料的准确定位；过大，会影响坯料的准确定位；r凹凹过小，则过小，则坯料在拉人凹模过程中阻力增大，使毛坯表面擦伤和变薄。坯料在拉人凹模过程中阻力增大，

45、使毛坯表面擦伤和变薄。在对称弯曲时，凹模两边的半径还应保持一致，否则在弯曲在对称弯曲时，凹模两边的半径还应保持一致，否则在弯曲时容易发生材料偏移，影响工件的形状精度。时容易发生材料偏移，影响工件的形状精度。3弯曲凹模的工作深度弯曲凹模的工作深度上-页 下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算弯曲凹模工作深度。是弯曲模结构的重要参数之一。对弯曲凹模工作深度。是弯曲模结构的重要参数之一。对V形件形件凹模通常用凹模斜壁长度表示凹模通常用凹模斜壁长度表示(如如图图3-62(a)所示）。所示）。应在保证完成已变形区的校正弯曲的前提下，尽可能取较小应在保证完成已变形区的校正弯曲的前提下

46、，尽可能取较小值，并同时注意凹模开口宽度值，并同时注意凹模开口宽度L凹凹不能大于坯料长度，否则会不能大于坯料长度，否则会影响坯料在凹模上的定位，使工件在弯曲过程中发生偏移。影响坯料在凹模上的定位，使工件在弯曲过程中发生偏移。对于对于U形件弯曲，若工件直边高度不大或平直度要求较高时，形件弯曲，若工件直边高度不大或平直度要求较高时，凹模深度应大于弯曲件直边高度，如图凹模深度应大于弯曲件直边高度，如图3-62(b)所示所示 4凸、凹模的间隙凸、凹模的间隙对对V形件弯曲模，凸、凹模间的间隙是靠调整压力机闭合高度形件弯曲模，凸、凹模间的间隙是靠调整压力机闭合高度来控制的，设计时可不考虑。对于来控制的，设

47、计时可不考虑。对于U形件弯曲模，设计时形件弯曲模，设计时上-页 下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算则应适当选择间隙值。其单边间隙则应适当选择间隙值。其单边间隙Z/2-般按照以下经验公般按照以下经验公式计算：式计算：5U形件弯曲凸、凹模的横向尺寸及公差形件弯曲凸、凹模的横向尺寸及公差U形件弯曲凸、凹模横向尺寸计算原则：工件标注外形尺寸形件弯曲凸、凹模横向尺寸计算原则：工件标注外形尺寸时时(如如图图3-63(a)、(b)所示），应以凹模为基准件，间隙所示），应以凹模为基准件，间隙取在凸模上；工件标注内形尺寸时取在凸模上；工件标注内形尺寸时(如图如图3-63(c)、(d)所

48、所示），应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。其尺寸计算公示），应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。其尺寸计算公式如下。式如下。(1)尺寸标注在外形上尺寸标注在外形上(图图3-63(a)、(b)上-页 下-页 返回3.5 弯曲模设计的工艺计算弯曲模设计的工艺计算凹模尺寸凹模尺寸凸模尺寸凸模尺寸(2)尺寸标注在内形上尺寸标注在内形上(图图3-63(c)、(d)凸模尺寸凸模尺寸凹模尺寸凹模尺寸上-页 返回3.6弯曲模设计实例弯曲模设计实例零件名称：托架零件名称：托架生产批量：生产批量：2万件年万件年材料：材料：08冷轧钢板冷轧钢板设计生产该零件的弯曲模具。设计生产该零件的弯曲模具。3.6.1工艺分析工艺

49、分析1精度方面精度方面(1)尺寸精度尺寸精度完全由弯曲工序确定的尺寸有完全由弯曲工序确定的尺寸有25、30、36、46都未标注都未标注公差，属于未注公差尺寸，精度很容易达到要求。公差，属于未注公差尺寸，精度很容易达到要求。由冲裁工序得到的尺寸有由冲裁工序得到的尺寸有10、45孔（公差均为孔（公差均为IT9级），但精度可能会受弯曲工序的影响。级），但精度可能会受弯曲工序的影响。下-页 返回3.6弯曲模设计实例弯曲模设计实例(2)角度精度角度精度角度也未标注公差，属于未注公差尺寸，所以该零件角度精角度也未标注公差，属于未注公差尺寸，所以该零件角度精度要求不高，很容易达到要求。度要求不高，很容易达到

50、要求。2材料方面材料方面该零件采用该零件采用08钢，具有良好的冲压成形性能。因此，该工件钢，具有良好的冲压成形性能。因此，该工件可用冷冲压加工成形。可用冷冲压加工成形。3.结构方面结构方面属于对称结构，较简单；属于对称结构，较简单；该零件的最小弯曲半径为该零件的最小弯曲半径为1.5 mm，而，而08钢冷作硬化状态钢冷作硬化状态的最小圆角半径为的最小圆角半径为0.4t=0.41.5 mm=0.6 mm，因此，因此该零件的最小弯曲半径大于该零件所用材料的最小弯曲半径，该零件的最小弯曲半径大于该零件所用材料的最小弯曲半径，所以，弯曲时不会裂纹，弯曲后也不用整形。所以，弯曲时不会裂纹，弯曲后也不用整形