1、2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计概述概述3.1 弯曲变形过程分析弯曲变形过程分析3.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹弯曲卸载后弯曲件的回弹3.3 弯曲成形工艺设计弯曲成形工艺设计3.4 弯曲模具的典型结构设计弯曲模具的典型结构设计2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲是使材料产生塑性变形，形成一定曲率和角度零件的冲压工序。弯曲毛坯的种类：板料、棒料、型材、管材弯曲是使材料产生塑性变形，形成一定
2、曲率和角度零件的冲压工序。弯曲毛坯的种类：板料、棒料、型材、管材2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工
3、艺和弯曲模具设计2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲成型工艺方法：压弯、折弯、拉弯、滚弯、辊弯弯曲成型工艺方法：压弯、折弯、拉弯、滚弯、辊弯（a）模具压弯； （b）折弯； （c）拉弯； （d）滚弯； （e）辊压3.0.2弯曲零件的成形方法2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.1板料弯曲变形过程及变形特点板料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弯曲变形过程弯曲变形过程：
4、如图如图3.1.2所示所示V形件的弯曲，随着凸模进入凹模深度的增大，凹模与板料的接触处位置发生变化，支点形件的弯曲，随着凸模进入凹模深度的增大，凹模与板料的接触处位置发生变化，支点B沿凹模斜面不断下移，弯曲力臂沿凹模斜面不断下移，弯曲力臂l 逐渐减小，接近行程终了，时弯曲半径逐渐减小，接近行程终了，时弯曲半径r继续减小，而直边部分反而向凹模方向变形，直至板料与凸、凹模完全贴合。继续减小，而直边部分反而向凹模方向变形，直至板料与凸、凹模完全贴合。3.1.2板料弯曲变形特点板料弯曲变形特点通过网格试验观察弯曲变形特点（通过网格试验观察弯曲变形特点（如图如图3.1.3）。）。2012-7-23Cop
5、yright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图3.1.3 弯曲前后坐标网络的变化2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计1.弯曲圆角部分是弯曲变形的主要变形区弯曲圆角部分是弯曲变形的主要变形区变形区的材料外侧伸长，内侧缩短，中性层长度不变。变形区的材料外侧伸长，内侧缩短，中性层长度不变。2.弯
6、曲变形区的应变中性层弯曲变形区的应变中性层应变中型层应变中型层是指在变形前后金属纤维的长度没有发生改变的那一层金属纤维。是指在变形前后金属纤维的长度没有发生改变的那一层金属纤维。3. 变形区材料厚度变薄的现象3. 变形区材料厚度变薄的现象变形程度愈大，变薄现象愈严重变形程度愈大，变薄现象愈严重。4.变形区横断面的变形4.变形区横断面的变形变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变。主要影响因素为板料的相对宽度。变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变。主要影响因素为板料的相对宽度。(宽板宽板) ：横断面几乎不变；：横断面几乎不变；(窄板窄板) ：断面变成了内宽外窄的扇形：断面变成了内宽外窄的扇形。3/
7、tb3/ tb2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.1.3弯曲时变形区的应力和应变弯曲时变形区的应力和应变1 1、弹性弯曲条件、弹性弯曲条件、弹性弯曲条件、弹性弯曲条件若材料的屈服应力为若材料的屈服应力为若材料的屈服应力为若材料的屈服应力为 s s，则弹性弯曲的条件为：则弹性弯曲的条件为：则弹性弯曲的条件为：则弹性弯曲的条件为：2 2、塑性弯曲的应力与应变条件、塑性弯曲的应力与应变条件(a)弹性弯曲； (b)弹-塑性弯曲； (c)塑性弯曲图3.1.5弯曲毛坯变形区的切向应力分布1E21trs
8、1E21trs2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.1.3弯曲时变形区的应力和应变弯曲时变形区的应力和应变板料在塑性弯曲时板料在塑性弯曲时板料在塑性弯曲时板料在塑性弯曲时, ,变形区变形区变形区变形区内的应力应变状态取决于弯曲内的应力应变状态取决于弯曲内的应力应变状态取决于弯曲内的应力应变状态取决于弯曲毛坯的想对宽度毛坯的想对宽度毛坯的想对宽度毛坯的想对宽度以及弯曲以及弯曲以及弯曲以及弯曲变形程度。变形程度。变形程度。变形程度。窄板弯曲的应力状态是窄板弯曲的应力状态是平面的，应变状态是立体的
9、。平面的，应变状态是立体的。宽板弯曲的应力状态是立宽板弯曲的应力状态是立体的，应变状态是平面的。体的，应变状态是平面的。tb/2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.2弯曲卸载后弯曲件的回弹弯曲卸载后弯曲件的回弹3.2.1回弹现象回弹现象当弯曲结束，外力去除后，塑性变形留存下来，而弹性变形则完全消失。弯曲变形区外侧因弹性恢复而缩短，内侧因弹性恢复而伸长，产生了弯曲件的当弯曲结束，外力去除后，塑性变形留存下来，而弹性变形则完全消失。弯曲变形区外侧因弹性恢复而缩短，内侧因弹性恢复而伸长，产生了弯曲
10、件的弯曲角度弯曲角度和和弯曲半径弯曲半径与模具相应尺寸不一致的现象。这种现象称为弯曲件的弹性回跳（简称回弹）。与模具相应尺寸不一致的现象。这种现象称为弯曲件的弹性回跳（简称回弹）。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计回弹性的表现形式：(1)弯曲半径增大卸载前板料的内半径(与凸模的半径吻合)在卸载后增加至 r 。弯曲半径的增加量为：(2)弯曲中心角的变化卸载前弯曲中心角为(与凸模顶角相吻合)，卸载后变化为。弯曲件角度的变化量为：回弹性的表现形式：(1)弯曲半径增大卸载前板料的内半径(与凸模的半径
11、吻合)在卸载后增加至 r 。弯曲半径的增加量为：(2)弯曲中心角的变化卸载前弯曲中心角为(与凸模顶角相吻合)，卸载后变化为。弯曲件角度的变化量为：prrprrr=图3.2.1弯曲件的弹性回跳2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.2.2影响回弹的因素影响回弹的因素1.材料的力学性能材料的屈服点越高，弹性模量材料的力学性能材料的屈服点越高，弹性模量E越小，弯曲弹性回跳越大。越小，弯曲弹性回跳越大。2.相对弯曲半径相对弯曲变径越大，则回弹也越大。相对弯曲半径相对弯曲变径越大，则回弹也越大。3.弯曲
12、中心角弯曲中心角越大，表明变形区的长度越长，故回弹的积累值越大，其回弹角越大。但对弯曲半径的回弹影响不大。弯曲中心角弯曲中心角越大，表明变形区的长度越长，故回弹的积累值越大，其回弹角越大。但对弯曲半径的回弹影响不大。str /tr /2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计4.弯曲方式及弯曲模具结构采用校正弯曲时，工件的回弹小。弯曲方式及弯曲模具结构采用校正弯曲时，工件的回弹小。5.弯曲件形状工件的形状越复杂，一次弯曲所成形的角度数量越多，使回弹困难，因而回弹角减小。弯曲件形状工件的形状越复杂，一
13、次弯曲所成形的角度数量越多，使回弹困难，因而回弹角减小。6.模具间隙在压弯模具间隙在压弯U形件时，间隙大，材料处于松动状态，回弹就大；间隙小，材料被挤压，回弹就小。形件时，间隙大，材料处于松动状态，回弹就大；间隙小，材料被挤压，回弹就小。7.非变形区的影响非变形区的影响2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.2.3回弹值的确定回弹值的确定目的：作为修正模具工作部分参数的依据。目的：作为修正模具工作部分参数的依据。1.小半径弯曲的回弹（）小半径弯曲的回弹（）2.大圆角半径弯曲的回弹 （）大圆角半
14、径弯曲的回弹 （）85/ trEtrtrErrsst31131+=+=ttrr=tt0180=2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.2.4减少回弹的措施减少回弹的措施1.材料选择应尽可能选用弹性模数大的，屈服极限小，机械性比较稳定的材料。材料选择应尽可能选用弹性模数大的，屈服极限小，机械性比较稳定的材料。2.改进弯曲件的结构设计设计弯曲件时改进一些结构，加强弯曲件的刚度以减小回弹。比如：在变形区压加强肋或压成形边翼，增加弯曲件的刚性，使弯曲件回弹困难改进弯曲件的结构设计设计弯曲件时改进一些结
15、构，加强弯曲件的刚度以减小回弹。比如：在变形区压加强肋或压成形边翼，增加弯曲件的刚性，使弯曲件回弹困难(如图如图3.2.3)。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.2.3 改进零件的结构设计2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3. 从工艺上采取措施从工艺上采取措施(1)采用热处理工艺对一些硬材料和已经冷作硬化的材料，弯曲前先进行退火处理，降低其硬度以减少弯曲时的回弹，待弯曲后再淬硬。在条件允
16、许的情况下，甚至可使用加热弯曲。采用热处理工艺对一些硬材料和已经冷作硬化的材料，弯曲前先进行退火处理，降低其硬度以减少弯曲时的回弹，待弯曲后再淬硬。在条件允许的情况下，甚至可使用加热弯曲。(2)增加校正工序运用校正弯曲工序，对弯曲件施加较大的校正压力，可以改变其变形区的应力应变状态，以减少回弹量。增加校正工序运用校正弯曲工序，对弯曲件施加较大的校正压力，可以改变其变形区的应力应变状态，以减少回弹量。(3)采用拉弯工艺采用拉弯工艺对于相对弯曲半径很大的弯曲件，由于变形区大部分处于弹性变形状态，弯曲回弹量很大。这时可以采用拉弯工艺对于相对弯曲半径很大的弯曲件，由于变形区大部分处于弹性变形状态，弯曲
17、回弹量很大。这时可以采用拉弯工艺 (如图如图3.2.4)。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计4. 从模具结构采取措施从模具结构采取措施(1) 补偿法补偿法利用弯曲件不同部位回弹方向相反的特点，按预先估算或试验所得的回弹量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和几何形状，以相反方向的回弹来补偿工件的回弹量利用弯曲件不同部位回弹方向相反的特点，按预先估算或试验所得的回
18、弹量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和几何形状，以相反方向的回弹来补偿工件的回弹量(如图如图3.2.9) 。(2)校正法可以改变凸模结构，使校正力集中在弯曲变形区，加大变形区应力应变状态的改变程度（迫使材料内外侧同为切向压应力、切向拉应变 ）校正法可以改变凸模结构，使校正力集中在弯曲变形区，加大变形区应力应变状态的改变程度（迫使材料内外侧同为切向压应力、切向拉应变 ）如图如图3.2.10。(3) 纵向加压法在弯曲过程完成后，利用模具的 突肩在 弯曲件的端部纵向加压（纵向加压法在弯曲过程完成后，利用模具的 突肩在 弯曲件的端部纵向加压（如图如图 3.2.11）, 使弯曲变形区横断面上都受到压应力，
19、卸载时工件内外侧的回弹趋势相反，使回弹大为降低。利用这种方法可获得较精确的弯边尺寸，但对毛坯精度要求较高。）, 使弯曲变形区横断面上都受到压应力，卸载时工件内外侧的回弹趋势相反，使回弹大为降低。利用这种方法可获得较精确的弯边尺寸，但对毛坯精度要求较高。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图 3.2.9 用补偿法修正模具结构2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图3.2.10 用校正法修正模具结构
20、2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图 3.2.11 纵向加压弯曲2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计(4)采用聚氨酯弯曲模(4)采用聚氨酯弯曲模利用聚氨酯凹模代替刚性金属凹模进行弯曲（利用聚氨酯凹模代替刚性金属凹模进行弯曲（图图3.2.12）。弯曲时金属板料随着凸模逐渐进入聚氨酯凹模，激增的弯曲力将会改变圆角变形区材料的应力应变状态，达到类似校正弯曲的效果，从而减少回弹。）。弯曲时金属板料随
21、着凸模逐渐进入聚氨酯凹模，激增的弯曲力将会改变圆角变形区材料的应力应变状态，达到类似校正弯曲的效果，从而减少回弹。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图 3.2.12 聚氨酯弯曲模2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.3 弯曲成形的工艺设计弯曲成形的工艺设计弯曲件的工艺性是指弯曲件的形状、尺寸、材料的选用及技术要求等是否满足弯曲加工的工艺要求。具有良好冲压工艺性的弯曲件，不仅能提高工件质量，
22、减少废品率，而且能简化工艺和模具结构，降低材料消耗。弯曲件的工艺性是指弯曲件的形状、尺寸、材料的选用及技术要求等是否满足弯曲加工的工艺要求。具有良好冲压工艺性的弯曲件，不仅能提高工件质量，减少废品率，而且能简化工艺和模具结构，降低材料消耗。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.3.1最小相对弯曲半径（）最小相对弯曲半径（）1.最小相对弯曲半径的概念最小相对弯曲半径是指：在保证毛坯弯曲时外表面不发生开裂的条件下，弯曲件内表面能够弯成的最小圆角半径与坯料厚度的比值，用来表示。该值越小，板料弯曲的
23、性能也越好。最小相对弯曲半径的概念最小相对弯曲半径是指：在保证毛坯弯曲时外表面不发生开裂的条件下，弯曲件内表面能够弯成的最小圆角半径与坯料厚度的比值，用来表示。该值越小，板料弯曲的性能也越好。2. 影响最小弯曲半径的因素(1)材料的力学性能影响最小弯曲半径的因素(1)材料的力学性能(2)工件的弯曲中心角(3)板料的表面质量与剪切断面质量(4)板料宽度的影响(5)板材的方向性(2)工件的弯曲中心角(3)板料的表面质量与剪切断面质量(4)板料宽度的影响(5)板材的方向性(如图如图3.3.2) )tr/mintr/min2012-7-23Copyright 2003 Pearson Educatio
24、n, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图 3.3.1 板料纤维方向对弯曲半径的影响2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3. 最小相对弯曲半径经验数值的确定最小相对弯曲半径经验数值的确定表3.3.12012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.3.2弯曲件的结构工艺性弯曲件的结构工艺性1.弯曲件的弯曲半径弯曲件的弯曲半径弯曲件的弯曲半径必须小于最小弯曲半径，否则要采用工艺措施，如弯
25、曲件的弯曲半径必须小于最小弯曲半径，否则要采用工艺措施，如:热弯、多次弯曲等（热弯、多次弯曲等（如图如图3.3.3）。2.弯曲件形状与尺寸的对称性弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称、高度也不应相差太大。当冲压不对称的弯曲件时，因受力不均匀，毛坯容易偏移(弯曲件形状与尺寸的对称性弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称、高度也不应相差太大。当冲压不对称的弯曲件时，因受力不均匀，毛坯容易偏移(如图如图3.3.4)，尺寸不易保证。为防止毛坯的偏移，在设计模具结构时应考虑增设压料板，或增加工艺孔定位。弯曲件形状应力求简单，边缘有缺口的弯曲件，若在毛坯上先将缺口冲出，弯曲时会出现叉口现象，严重时难以成形。这时必须在缺
26、口处留有连结带，弯曲后再将连接带切除()，尺寸不易保证。为防止毛坯的偏移，在设计模具结构时应考虑增设压料板，或增加工艺孔定位。弯曲件形状应力求简单，边缘有缺口的弯曲件，若在毛坯上先将缺口冲出，弯曲时会出现叉口现象，严重时难以成形。这时必须在缺口处留有连结带，弯曲后再将连接带切除(如图如图3.3.5)。)。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图3.3.2 压槽后再进行弯曲2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和
27、弯曲模具设计图3.3.3 弯曲件形状对弯曲过程的影响2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图3.3.4 弯曲件边缘缺口对弯曲过程的影响2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.弯曲件直边高度对弯曲的影响弯曲件直边高度对弯曲的影响(如图如图3.3.5)在进行弯曲时，若弯曲的直边高度过短，弯曲过程中不能产生足够的弯距在进行弯曲时，若弯曲的直边高度过短，弯曲过程中不能产生足够的弯距,将无法保证弯曲件的直
28、边的平直。将无法保证弯曲件的直边的平直。4.弯曲件孔边距离弯曲件孔边距离带孔的板料在弯曲时，如果孔位位于弯曲变形区内，则孔的形状会发生畸变。因此，孔边到弯曲半径带孔的板料在弯曲时，如果孔位位于弯曲变形区内，则孔的形状会发生畸变。因此，孔边到弯曲半径r中心的距离中心的距离(如如图图3.3.7)要满足以下关系：当要满足以下关系：当t2mm时，时， Lt； t2mm时；时； L2t。 如不能满足上述条件，在结构许可的情况下，可在弯曲变形区上预先冲出工艺孔或工艺槽来改变变形区范围，有意使工艺孔的变形来保证所要求的孔不产生变形 如不能满足上述条件，在结构许可的情况下，可在弯曲变形区上预先冲出工艺孔或工艺
29、槽来改变变形区范围，有意使工艺孔的变形来保证所要求的孔不产生变形(如图如图3.3.8)。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图3.3.5 弯曲件直边的高度对弯曲的影响2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图3.3.6 弯曲件的孔边距2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.3.7 防止孔变形的措施
30、2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计5.防止弯曲边交接处应力集中的措施当弯曲防止弯曲边交接处应力集中的措施当弯曲图图3.3.9所示弯曲件时，为防止弯曲边交接处由于应力集中，可能产生的畸变和开裂，可预先在折弯线的两端冲裁卸荷孔或卸荷槽，也可以将弯曲线移动一段距离，以离开尺寸突变处。所示弯曲件时，为防止弯曲边交接处由于应力集中，可能产生的畸变和开裂，可预先在折弯线的两端冲裁卸荷孔或卸荷槽，也可以将弯曲线移动一段距离，以离开尺寸突变处。6.弯曲件尺寸的标注应考虑工艺性弯曲件尺寸标注不同，会影响冲压工
31、序的安排。如弯曲件尺寸的标注应考虑工艺性弯曲件尺寸标注不同，会影响冲压工序的安排。如图图3.3.10 a)所示的弯曲件尺寸标注，孔的位置精度不受毛坯展开尺寸和回弹的影响，可简化冲压工艺。采用先落料冲孔，然后再弯曲成形。b)、c)图所示的标注法，冲孔只能安排在弯曲工序之后进行，才能保证孔位置精度的要求。在不存在弯曲件有一定的装配关系时，应考虑图a)的标注方法。a)所示的弯曲件尺寸标注，孔的位置精度不受毛坯展开尺寸和回弹的影响，可简化冲压工艺。采用先落料冲孔，然后再弯曲成形。b)、c)图所示的标注法，冲孔只能安排在弯曲工序之后进行，才能保证孔位置精度的要求。在不存在弯曲件有一定的装配关系时，应考虑
32、图a)的标注方法。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图3.3.9 防止弯曲边交接处应力集中的措施2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图3.3.10 尺寸的标注对弯曲工艺的影响2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.3.3弯曲工艺力的计算弯曲工艺力的计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的重要
33、依据。生产中常用经验公式概略计算弯曲力，作为设计弯曲工艺过程和选择冲压设备的依据。1.自由弯曲时的弯曲力V形弯曲件弯曲力：U形弯曲件弯曲力：弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的重要依据。生产中常用经验公式概略计算弯曲力，作为设计弯曲工艺过程和选择冲压设备的依据。1.自由弯曲时的弯曲力V形弯曲件弯曲力：U形弯曲件弯曲力：trkbtF+=b26 . 0自trkbtF+=b27 . 0自2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2.校正弯曲时的弯曲力校正弯曲是在自由弯曲阶段后，进一步使对贴合凸模、凹模表面
34、的弯曲件进行挤压，其校正力比自由压弯力大得多。由于这两个力先后作用，校正弯曲时只需计算校正弯曲力。V形弯曲件和U形弯曲件均按下式计算：式中：为校正弯曲时的弯曲力( 2.校正弯曲时的弯曲力校正弯曲是在自由弯曲阶段后，进一步使对贴合凸模、凹模表面的弯曲件进行挤压，其校正力比自由压弯力大得多。由于这两个力先后作用，校正弯曲时只需计算校正弯曲力。V形弯曲件和U形弯曲件均按下式计算：式中：为校正弯曲时的弯曲力( N )；为校正部分垂直投影面积( )；为单位面积上的校正力( ) 。)；为校正部分垂直投影面积( )；为单位面积上的校正力( ) 。qAF=校校FAq2mmMPa2012-7-23Copyrig
35、ht 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.3.4弯曲件毛坯展开尺寸的计算弯曲件毛坯展开尺寸的计算在进行弯曲工艺和弯曲模具设计时，要计算出弯曲件毛坯的展开尺寸。计算的依据是：变形区弯曲变形前后体积不变；应变中性层在弯曲变形前后长度不变。即：弯曲变形区的应变中性层长度，就是弯曲件的展开尺寸。在进行弯曲工艺和弯曲模具设计时，要计算出弯曲件毛坯的展开尺寸。计算的依据是：变形区弯曲变形前后体积不变；应变中性层在弯曲变形前后长度不变。即：弯曲变形区的应变中性层长度，就是弯曲件的展开尺寸。2012-7-23Copyright 2003 Pe
36、arson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计（2）而当弯曲变形程度较大时（时），应变中性层会向内表面偏移。这时，中性层位置的曲率半径可以通过以下的公式进行估算：式中：（2）而当弯曲变形程度较大时（时），应变中性层会向内表面偏移。这时，中性层位置的曲率半径可以通过以下的公式进行估算：式中：x为中性层位移系数，查教材表为中性层位移系数，查教材表3.3.3。3/tr3/ （1）圆角半径的弯曲件，）圆角半径的弯曲件，如图如图3.3.5。图。图(b)中，毛坯的展开长度图中，毛坯的展开长度图(a)中，毛坯的展开长度中，毛坯的展开长度2012-7-23Copyrig
37、ht 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计（2）无圆角半径的弯曲( )无圆角半径弯曲件的展开长度一般根据弯曲前后体积相等的原则，考虑到弯曲圆角变形区以及相邻直边部分的变薄因素，采用经过修正的公式来进行计算，见教材表）无圆角半径的弯曲( )无圆角半径弯曲件的展开长度一般根据弯曲前后体积相等的原则，考虑到弯曲圆角变形区以及相邻直边部分的变薄因素，采用经过修正的公式来进行计算，见教材表3.3.4。（。
38、（3）铰链弯曲件铰链弯曲和一般弯曲件有所不同，铰链弯曲常用推卷的方法成形。在弯曲卷圆的过程中，材料除了弯曲以外还受到挤压作用，板料不是变薄而是增厚了，中性层将向外侧移动，因此其中性层位移系数）铰链弯曲件铰链弯曲和一般弯曲件有所不同，铰链弯曲常用推卷的方法成形。在弯曲卷圆的过程中，材料除了弯曲以外还受到挤压作用，板料不是变薄而是增厚了，中性层将向外侧移动，因此其中性层位移系数K0.5。图图3.3.13所示为铰链中性层位置示意图。所示为铰链中性层位置示意图。tr5 . 02012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯
39、曲模具设计图3.3.12 铰链中性层位置图3.3.13 铰链弯曲件2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.3.5弯曲件弯曲工序的安排弯曲件弯曲工序的安排弯曲件的弯曲工序安排是在工艺分析和计算后进行的工艺设计工作。形状简单的弯曲件，如弯曲件的弯曲工序安排是在工艺分析和计算后进行的工艺设计工作。形状简单的弯曲件，如V形件、形件、U形件、形件、Z形件等都可以一次弯曲成形。形状复杂的弯曲件，一般要多次弯曲才能成形。弯曲工序的安排对弯曲模的结构、弯曲件的精度和生产批量影响很大。形件等都可以一次弯曲成形。
40、形状复杂的弯曲件，一般要多次弯曲才能成形。弯曲工序的安排对弯曲模的结构、弯曲件的精度和生产批量影响很大。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计1.弯曲件工序安排的原则1.弯曲件工序安排的原则原则（1）原则（1）：对多角弯曲件，因变形会影响弯曲件的形状精度，故一般应先弯外角，后弯内角。前次弯曲要给后次弯曲留出可靠的定位，并保证后次弯曲不破坏前次已弯曲的形状。：对多角弯曲件，因变形会影响弯曲件的形状精度，故一般应先弯外角，后弯内角。前次弯曲要给后次弯曲留出可靠的定位，并保证后次弯曲不破坏前次已弯曲的
41、形状。原则（2）原则（2）：结构不对称弯曲件，弯曲时毛坯容易发生偏移，应尽可能采用成对弯曲后，再切开的工艺方法，：结构不对称弯曲件，弯曲时毛坯容易发生偏移，应尽可能采用成对弯曲后，再切开的工艺方法，如图如图3.3.8。原则（3）：原则（3）：批量大、尺寸小的弯曲件，应采用级进模弯曲成形工艺（批量大、尺寸小的弯曲件，应采用级进模弯曲成形工艺（如图如图3.3.9），以提高生产率。），以提高生产率。原则（4）：原则（4）：如果弯曲件上孔的位置受弯曲过程影响而且精度要求较高，则应在弯曲后再冲孔，否则孔的位置精度无法保证。如果弯曲件上孔的位置受弯曲过程影响而且精度要求较高，则应在弯曲后再冲孔，否则孔的位
42、置精度无法保证。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图3.3.14 成对弯曲2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图3.3.15 级进模弯曲成形2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2.工序安排实例图工序安排实例图3.3.16为一次次弯曲成形的示例：为一次次弯曲成形的示例：图3.3.16 一次弯曲
43、成形图例2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图图3.3.17为二次弯曲成形的示例为二次弯曲成形的示例：图3.3.17两次弯曲成形图例2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图图3.3.18为三次弯曲的示例：为三次弯曲的示例：图3.3.18三次弯曲成形图例2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图图3.
44、3.19所示为多道工序成形的示例。所示为多道工序成形的示例。图3.3.19 多次弯曲成形图例2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.4弯曲模的典型结构设计弯曲模的典型结构设计弯曲模的结构主要取决于弯曲件的形状及弯曲工序的安排。最简单的弯曲模只有一个垂直运动；复杂的弯曲模具除了垂直运动外，还有一个乃至多个水平动作。弯曲模的结构主要取决于弯曲件的形状及弯曲工序的安排。最简单的弯曲模只有一个垂直运动；复杂的弯曲模具除了垂直运动外，还有一个乃至多个水平动作。弯曲模结构设计要点为：弯曲模结构设计要点为：
45、(1)弯曲毛坯的定位要准确、可靠，尽可能是水平放置。多次弯曲最好使用同一基准定位。(2)结构中要能防止毛坯在变形过程中发生位移，毛坯的安放和制件的取出要方便、安全和操作简单。(3)模具结构尽量简单，并且便于调整修理。对于回弹性大的材料弯曲，应考虑凸模、凹模制造加工及试模修模的可能性以及刚度和强度的要求。(1)弯曲毛坯的定位要准确、可靠，尽可能是水平放置。多次弯曲最好使用同一基准定位。(2)结构中要能防止毛坯在变形过程中发生位移，毛坯的安放和制件的取出要方便、安全和操作简单。(3)模具结构尽量简单，并且便于调整修理。对于回弹性大的材料弯曲，应考虑凸模、凹模制造加工及试模修模的可能性以及刚度和强度
46、的要求。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3.4.1典型弯曲模具的结构典型弯曲模具的结构1. V形件弯曲模这类形状的弯曲件可以用两种方法弯曲：（形件弯曲模这类形状的弯曲件可以用两种方法弯曲：（1）是沿着工件弯曲角的角平分线方向弯曲，称为）是沿着工件弯曲角的角平分线方向弯曲，称为V形弯曲；形弯曲；(如图如图3.4.1）（）（2）是垂直于工件一条边的方向弯曲，称为）是垂直于工件一条边的方向弯曲，称为L形弯曲形弯曲(如图如图3.4.2)（3）对于精度要求较高，形状复杂、定位较困难的）对于精度要求较
47、高，形状复杂、定位较困难的V形件（形件（如图如图3.4.3），可以采用折板式弯曲模），可以采用折板式弯曲模 。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计1-下模座；2、5-销钉；3-凹模；4-凸模；6-上模座；7-顶杆；8-弹簧；9、11-螺钉；10-可调定位板图3.4.1 V形件弯曲模1-凹模；2-凸模；3-定位钉；4-压料板；5-靠板图3.4.2 L形件弯曲模2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计
48、1-凸模；2-支架；3-定位板；4-活动凹模；5-转轴；6-支承板；7-顶杆图3.4.3 V形件精弯模2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2. U形件弯曲模形件弯曲模（1）U形弯曲模在一次弯曲过程中可以形成两个弯曲角，形弯曲模在一次弯曲过程中可以形成两个弯曲角，图图3.4.4为常见为常见U形件弯曲模结构 。形件弯曲模结构 。（2）弯曲角小于）弯曲角小于90的的U形件时，可在两弯曲角处设置活动凹模镶块，弯曲模下降到与镶块接触时，推动活动凹模镶块摆动，并使材料包紧凸模形件时，可在两弯曲角处设置活动
49、凹模镶块，弯曲模下降到与镶块接触时，推动活动凹模镶块摆动，并使材料包紧凸模(图图3.4.5)。另一种方法是采用斜楔弯曲模，。另一种方法是采用斜楔弯曲模，图图3.4.6所示。所示。2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图3.4.4 U形件弯曲模具1-凸模；2-凹模；3-弹簧；4-凸模活动镶块；5、9-凹模活动镶块；6-定位销；7-转轴；8-顶板2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图3.4.5 弯曲
50、角小于90的弯模2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计图3.4.6 斜楔弯曲模2012-7-23Copyright 2003 Pearson Education, Inc.弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计3. Z形件弯曲模由于形件弯曲模由于Z形件两端直边弯曲方向相反，所以形件两端直边弯曲方向相反，所以Z形弯曲模需要有两个方向的弯曲动作（形弯曲模需要有两个方向的弯曲动作（如图如图3.4.7） 。） 。4.四角形件弯曲模（四角形件弯曲模（1）四角形件两次弯曲模两次弯曲成形的方法（）四角形
