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1、第三章 弯曲工艺与弯曲模具第一节第一节 弯曲工艺及弯曲件的工艺性弯曲工艺及弯曲件的工艺性第二节第二节 弯曲工艺设计及计算弯曲工艺设计及计算第三节第三节 弯曲模的典型结构弯曲模的典型结构第四节第四节 弯曲模设计弯曲模设计第五节第五节 弯曲模设计举例弯曲模设计举例1第一节 弯曲工艺与弯曲件的工艺性弯曲是弯曲是冲压成形冲压成形工序工序弯曲弯曲：弯曲方法弯曲方法：弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的压弯压弯以以及在专用弯曲设备上进行的及在专用弯曲设备上进行的折弯折弯、滚弯滚弯、拉弯拉弯等。等。弯曲模弯曲模：弯曲所使用的模具。弯曲所使用的模具。弯曲工艺与冲裁工艺相
2、比：弯曲工艺与冲裁工艺相比：准确准确工艺计算难，模具工艺计算难，模具动作复杂动作复杂、结构设计、结构设计规律性不强规律性不强。将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度将板料、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，形成所需形状和一定的曲率，形成所需形状零件零件的冲压工序。的冲压工序。生活中的弯曲件生活中的弯曲件用模具成形的弯曲件用模具成形的弯曲件之一之一、之二之二3一、弯曲半径一、弯曲半径 弯曲件的弯曲半径不宜小于最小弯曲半径，否则在弯曲变形区外表面将弯曲件的弯曲半径不宜小于最小弯曲半径，否则在弯曲变形区外表面将产生拉裂；也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响，弯曲角
3、度与弯曲半径产生拉裂；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。的精度都不易保证。第一节第一节 弯曲件的结构工艺性弯曲件的结构工艺性如果工件要求的弯曲半径过小，需要如果工件要求的弯曲半径过小，需要提高弯曲极限变形程度提高弯曲极限变形程度经冷变形硬化的材料，可热处理后再弯曲。经冷变形硬化的材料，可热处理后再弯曲。清除冲裁毛刺，或将有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘清除冲裁毛刺，或将有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘。采取两次弯曲的工艺方法，中间加一次退火采取两次弯曲的工艺方法，中间加一次退火。对较薄材料的弯曲，改变对较薄材料的弯曲，改变工件结构形状工件结构形状。对较厚材
4、料的弯曲，可采取对较厚材料的弯曲，可采取开槽后弯曲开槽后弯曲。4二、二、弯曲件孔弯曲件孔边边距离距离当当t2mm时，时，Lt当当t2mm时，时，L2t三、三、弯曲件直弯曲件直边边高度高度若若H2tH2tH2t在在弯曲变形区冲出孔或槽以转移变形区弯曲变形区冲出孔或槽以转移变形区5四、增添工艺孔、槽或缺口四、增添工艺孔、槽或缺口五、加添连接带五、加添连接带 板料边缘需局部弯曲时，板料边缘需局部弯曲时，为避免角部畸变与形成裂纹，为避免角部畸变与形成裂纹，应预先切槽或冲工艺孔。应预先切槽或冲工艺孔。边缘部分有缺口的弯曲件，边缘部分有缺口的弯曲件，必须在缺口外留有连结带，弯曲必须在缺口外留有连结带，弯曲
5、后再将连接带切除。后再将连接带切除。6六、切口弯曲件的形状六、切口弯曲件的形状七、弯曲件的尺寸公差七、弯曲件的尺寸公差 切口弯曲工序一般在模内一切口弯曲工序一般在模内一次完成。为了便于使工件从凹模次完成。为了便于使工件从凹模中推出，弯曲部分一般做成梯形中推出，弯曲部分一般做成梯形或先冲出周边槽孔再弯曲。或先冲出周边槽孔再弯曲。一般弯曲件的经济公差等级在一般弯曲件的经济公差等级在IT13IT13级以下级以下，角度公差大于角度公差大于1515。7第二节第二节 弯曲工艺设计及计算弯曲工艺设计及计算V V形件弯曲形件弯曲是最基本的弯曲变形。是最基本的弯曲变形。一、弯曲变形过程弯曲变形过程弯曲变形过程自
6、由弯曲自由弯曲校正弯曲校正弯曲弹性弯曲弹性弯曲塑性弯曲塑性弯曲弯曲结果：弯曲结果：表现为表现为弯曲半径弯曲半径和和弯曲力臂弯曲力臂的变化（减小）。的变化（减小）。弯曲半径逐渐减小：弯曲变形部分的变形程度逐渐增加。弯曲半径逐渐减小：弯曲变形部分的变形程度逐渐增加。弯曲力臂逐渐减小：弯曲变形过程中板料与凹模之间有相对滑移。弯曲力臂逐渐减小：弯曲变形过程中板料与凹模之间有相对滑移。8二、弯曲变形的特点弯曲前后坐标网格的变化弯曲前后坐标网格的变化1.弯曲变形主要发生在弯曲带中心角弯曲变形主要发生在弯曲带中心角 范围范围内，中心角以外基本不变形。内，中心角以外基本不变形。2.在变形区内，板料在长、宽、厚
7、三个方向在变形区内，板料在长、宽、厚三个方向都发生了变形。都发生了变形。长度方向长度方向 网格由正方形变成了扇形，靠近凹模的外侧长网格由正方形变成了扇形，靠近凹模的外侧长度伸长，靠度伸长，靠近凸模的内侧长度缩短。近凸模的内侧长度缩短。长度在变形前后没有变化的一层金属长度在变形前后没有变化的一层金属变形区板料厚度变薄变形区板料厚度变薄中性层的内移中性层的内移应变中性层应变中性层 厚度方向厚度方向内层长度方向缩短，厚度应增加；内层长度方向缩短，厚度应增加；外层长度方向伸长，厚度要变薄。外层长度方向伸长，厚度要变薄。9 宽度方向宽度方向 内层材料受压缩，宽度应增加；内层材料受压缩，宽度应增加；外层材
8、料受拉伸，宽度要减小。外层材料受拉伸，宽度要减小。板料弯曲后的断面变化板料弯曲后的断面变化 宽板宽板(B/t3)弯曲弯曲：材料在宽度方向的变形会受到：材料在宽度方向的变形会受到相邻金属的限制，横断面几乎不变，基本保持为矩形。相邻金属的限制，横断面几乎不变，基本保持为矩形。窄板窄板(B/t3)弯曲弯曲：宽度方向变形不受约束，断面：宽度方向变形不受约束，断面变成了内宽外窄的扇形。变成了内宽外窄的扇形。10弯曲变形时的应力、应变状态分析应变应变状态状态 宽板宽板（b/tb/t3 3）窄板窄板（b/tb/t3 3）长度方向长度方向1 1：厚度方向厚度方向2 2：宽度方向宽度方向3 3：长度方向长度方向
9、1 1：厚度方向厚度方向2 2：宽度方向宽度方向3 3：三三向向应应变变两两向向应应变变内区压缩应变，外区伸长应变内区压缩应变，外区伸长应变内区伸长应变，外区压缩应变内区伸长应变，外区压缩应变 内区伸长应变，外区压缩应变内区伸长应变，外区压缩应变内区压缩应变，外区伸长应变内区压缩应变，外区伸长应变内区伸长应变，外区压缩应变内区伸长应变，外区压缩应变 内外区近似为零内外区近似为零11应力应力状态状态 宽板宽板（b/tb/t3 3）窄板窄板（b/tb/t3 3）长度方向长度方向1 1：厚度方向厚度方向2 2：宽度方向宽度方向3 3：长度方向长度方向1 1：厚度方向厚度方向2 2：宽度方向宽度方向3
10、 3：两两向向应应力力三三向向应应力力弯曲时的应力应变状态图弯曲时的应力应变状态图内区受压，外区受拉内区受压，外区受拉内外均受压应力内外均受压应力 内外侧压力均为零内外侧压力均为零内区受压，外区受拉内区受压，外区受拉内外均受压应力内外均受压应力 内区受压，外区受拉内区受压，外区受拉12相对弯曲半径相对弯曲半径（r/tr/t）:表示板料弯曲变形程度的大小。表示板料弯曲变形程度的大小。三、弯裂与最小相对弯曲半径的确定最小相对弯曲半径最小相对弯曲半径r rminmin/t/t 在保证毛坯最外层纤维在保证毛坯最外层纤维不发不发生破裂生破裂的前提下，所能获得的弯的前提下，所能获得的弯曲零件内表面最小圆角
11、半径与弯曲零件内表面最小圆角半径与弯曲材料厚度的比值。曲材料厚度的比值。常用常用最小相对弯曲半径最小相对弯曲半径r rminmin/t/t表示弯曲时的表示弯曲时的成形极限成形极限。其值越小越有利于弯曲成形。其值越小越有利于弯曲成形。131.1.影响最小弯曲半径的因素影响最小弯曲半径的因素u材材料料的的力力学学性性能能：材材料料的的塑塑性性愈愈好好，延延伸伸率率 愈愈大大，其其r rminmin/t/t愈小。愈小。u弯曲件角度弯曲件角度：弯曲件角度弯曲件角度愈大，愈大，r rminmin/t/t愈小。愈小。u板板材材宽宽度度：窄窄板板弯弯曲曲宽宽度度方方向向材材料料自自由由流流动动，缓缓解解弯弯
12、曲曲圆圆角角外侧的拉应力状态，外侧的拉应力状态，r rminmin/t/t减小。减小。u板料的热处理状态板料的热处理状态：经退火的板料塑性好，经退火的板料塑性好，r rminmin/t/t小；经冷作小；经冷作硬化的板料塑性降低，硬化的板料塑性降低，r rminmin/t/t应增大应增大。u板料的边缘及表面状态板料的边缘及表面状态：表面缺陷容易在弯曲时破裂，表面缺陷容易在弯曲时破裂，r rminmin/t/t大。大。u折弯方向折弯方向：沿纤维方向的力学性能较好，不易拉裂。当折弯沿纤维方向的力学性能较好，不易拉裂。当折弯线与纤维组织方向垂直时线与纤维组织方向垂直时r rminmin/t/t最小；最
13、小；当折弯线与纤维组织方当折弯线与纤维组织方向平行时向平行时r rminmin/t/t最大。最大。最小弯曲半径最小弯曲半径rmin的数的数值值参参见见p83p83表表3.13.114 塑性弯曲时伴随有弹性变塑性弯曲时伴随有弹性变形，当外载荷去除后，塑性变形，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一寸发生变化而与模具尺寸不一致，这种现象叫致，这种现象叫回弹回弹。1.1.弯曲回弹的表现形式弯曲回弹的表现形式（1 1）弯曲半径增大）弯曲半径增大（2 2）弯曲件角度增大）弯曲件角度增大 七、
14、弯曲时的回弹15（1 1）材料的力学性能）材料的力学性能 s s/E/E越大，回弹越大。越大，回弹越大。材料的力学性能对回弹值的影响材料的力学性能对回弹值的影响1 1、3 3退火软钢退火软钢2-2-软锰黄铜软锰黄铜4-4-经冷变形硬化的软钢经冷变形硬化的软钢 2.2.影响回弹的因素影响回弹的因素16（2 2）相对弯曲半径）相对弯曲半径r/tr/tr/tr/t越大，回弹越大。越大，回弹越大。相相对对弯弯曲曲半半径径对对回回弹弹值值的的影影响响（3 3）弯曲）弯曲件角度件角度 越小，越小，变变形区的形区的长长度越度越长长，回，回弹积弹积累累值值也越大，也越大，故回故回弹弹角角 越大。越大。17（4
15、 4）弯曲方式）弯曲方式（5 5）模具模具间间隙隙（6 6）工件形状）工件形状在在无底凹模无底凹模内作自由弯曲内作自由弯曲时时，回，回弹弹最大。最大。在在有底凹模有底凹模内作校正弯曲时，回弹较小。内作校正弯曲时，回弹较小。校正弯曲校正弯曲圆角部分的回弹比自由弯曲时大为减小。圆角部分的回弹比自由弯曲时大为减小。校正弯曲校正弯曲时圆时圆角部分的角部分的较较小正回小正回弹弹与直与直边边部分部分负负回回弹弹的抵的抵销销 ，回，回弹弹可能出可能出现现正正、零零或是或是负负三种情况。三种情况。在弯曲在弯曲U U形件形件时时，凸、凹模之，凸、凹模之间间的的间间隙隙对对回回弹弹有有较较大的影响。大的影响。间间
16、隙越大，回隙越大，回弹弹角也就越大。角也就越大。一般而言，弯曲件越复一般而言，弯曲件越复杂杂，一次弯曲成形角的数量越，一次弯曲成形角的数量越多，回多，回弹弹量就越小。量就越小。18（1 1）改进弯曲件的）改进弯曲件的设计设计 尽量尽量避免选用过大的避免选用过大的r/tr/t。如如有可能，在弯曲区压制有可能，在弯曲区压制加强筋加强筋，以提高零件的刚度，抑制回弹。以提高零件的刚度，抑制回弹。尽量选用尽量选用 s s/E/E小、力学性能稳小、力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。定和板料厚度波动小的材料。4.4.控制回弹的措施控制回弹的措施21（2 2）采取适当的弯曲采取适当的弯曲工工艺艺采用采用校正
17、弯曲校正弯曲代替自由弯曲。代替自由弯曲。对对冷冷作作硬硬化化的的材材料料须须先先退退火火，使使其其屈屈服服点点s s降降低低。对对回回弹弹较较大大的的材材料，必要时可采用料，必要时可采用加热弯曲加热弯曲。采用采用拉弯工艺拉弯工艺。（3 3）合理合理设计设计弯曲模弯曲模对对于于较较硬硬材材料料，可可根根据据回回弹弹值值对对模模具具工工作作部部分分的的形形状状和和尺尺寸寸进进行行修正修正。对对于于软软材材料料，其其回回弹弹角角小小于于5 5时时，可可在在模模具具上上作作出出补补偿偿角角并并取取较较小的凸、凹模间隙小的凸、凹模间隙（图图5 51515）。）。对对于于厚厚度度在在0.8mm0.8mm以
18、以上上的的软软材材料料，r/tr/t又又不不大大时时，可可采采取取如如图图5 51616所示所示结结构构。22u 对于对于U U形件弯曲形件弯曲 当当r/tr/t较较小小时时,可采取增加可采取增加背压背压的方法的方法；当当r/tr/t较较大大时时，可可采采取取将将凸凸模模端端面面和和顶顶板板表表面面作作成成一一定定曲曲率率的的弧形弧形；另另一一种种克克服服回回弹弹的的有有效效方方法法：采采用用摆摆动动式式凹凹模模，而而凸凸模模侧侧壁壁应应有有补补偿偿回回弹弹角角；当当材材料料厚厚度度负负偏偏差差较较大大时时，可可设设计计成成凸凸、凹凹模模间隙可调间隙可调的弯曲模。的弯曲模。u 在弯曲件直边端部
19、在弯曲件直边端部纵向加压纵向加压。u 用用橡胶橡胶或聚氨酯或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。代替刚性金属凹模能减小回弹。23弯曲时的偏移 板料在弯曲过程中沿凹模圆角滑移时，会受到凹模圆角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，有可能使毛坯在弯曲过程中可能使毛坯在弯曲过程中沿工件的长度方向沿工件的长度方向产生移动，使工产生移动，使工件两直边的高度不符合图样的要求，这种现象称为件两直边的高度不符合图样的要求，这种现象称为偏移偏移。制件毛坯形状不对称制件毛坯形状不对称工件结构不对称工件结构
20、不对称弯曲模结构不合理弯曲模结构不合理24克服偏移的措施克服偏移的措施采用采用压料装置压料装置，使毛坯在压紧的状态下逐渐弯曲成形，使毛坯在压紧的状态下逐渐弯曲成形，从而防止毛坯的滑动，而且能得到较平整的工件。从而防止毛坯的滑动，而且能得到较平整的工件。利用毛坯上的孔或设计工艺孔，用利用毛坯上的孔或设计工艺孔，用定位销定位销插入孔内再插入孔内再弯曲，使毛坯无法移动。弯曲，使毛坯无法移动。将不对称形状的弯曲件组合成将不对称形状的弯曲件组合成对称弯曲件对称弯曲件弯曲，然后弯曲，然后再切开，使板料弯曲时受力均匀再切开，使板料弯曲时受力均匀，不容易产生偏移。不容易产生偏移。模具制造准确，间隙调整对称。模
21、具制造准确，间隙调整对称。25弯曲件的弯曲件的坯料长度应等于中性层的展坯料长度应等于中性层的展开长度开长度。四、弯曲中性层位置的确定中性层位置以中性层位置以曲率半径曲率半径 表示表示其中其中x 中性中性层层位移系数，位移系数，见见p84p84表表3.23.2。通常用经验公式确定：通常用经验公式确定：261.1.有圆角半径的弯曲件有圆角半径的弯曲件（r0.5t）按按中性层展开中性层展开的原理，坯料总的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即部分长度之和，即 五、弯曲毛坯展开尺寸的计算272.2.无无圆圆角半径的弯曲件角半径的弯曲件（r0.5tr 3
22、 3）53弯曲时的应力应变状态图弯曲时的应力应变状态图54纤纤维维方方向向对对的的影影响响rmin/t55开槽后进行弯曲开槽后进行弯曲凸底圆角零件凸底圆角零件56生活中的弯曲零件生活中的弯曲零件57用用模模具具成成形形弯弯曲曲件件一一58用用模模具具成成形形弯弯曲曲件件二二59无底凹模内的自由弯曲无底凹模内的自由弯曲60间间隙隙对对回回弹弹的的影影响响61拉弯用模具拉弯用模具62克服回弹措施克服回弹措施63克服回弹措施克服回弹措施64克服回弹措施克服回弹措施65坯料端部加压弯曲坯料端部加压弯曲66软凹模弯曲软凹模弯曲67压料装置压料装置定位销定位销组合弯曲件组合弯曲件68弯曲模结构尺寸弯曲模结
23、构尺寸 69形形件件弯弯曲曲模模凸模凹模弹簧凸模活动镶块凹模活动镶块凹模活动镶块定位销转轴顶板70闭闭角角弯弯曲曲模模特点：特点：两侧的活动凹模两侧的活动凹模镶块可在圆腔内回转，当镶块可在圆腔内回转，当凸模上升后，弹簧使活动凸模上升后，弹簧使活动凹模镶块复位。凹模镶块复位。应用：应用：用于弯曲较厚的用于弯曲较厚的材料。材料。7172四角形件一次成形弯曲模四角形件一次成形弯曲模特点：特点：在弯曲过程中，由于外角处的弯曲线位置在弯曲过程中，由于外角处的弯曲线位置在弯曲过程中是变化的，因此材料在弯曲时有拉长在弯曲过程中是变化的，因此材料在弯曲时有拉长现象，零件脱离模具后，其外角形状不准，并有竖现象，
24、零件脱离模具后，其外角形状不准，并有竖直边变薄现象。直边变薄现象。73）首次弯曲）二次弯曲）首次弯曲）二次弯曲1 1凸模凸模2 2定位板定位板3 3凹模凹模4 4顶板顶板5 5下模形下模形 四角形件两次成形弯曲模四角形件两次成形弯曲模741 1凸凹模凸凹模2 2凹模凹模 3 3活动凸模活动凸模4 4顶杆顶杆 四角形件复合弯曲模四角形件复合弯曲模7576带带摆摆块块的的四四角角形形件件弯弯曲曲模模 1 1凹模凹模 2 2活动凸模活动凸模 3 3摆块摆块 4 4垫板垫板 5 5推板推板 7778大圆两次弯曲模大圆两次弯曲模79带摆动凹模的一次弯曲成形模带摆动凹模的一次弯曲成形模1 1支撑支撑 2
25、2凸模凸模 3 3摆动凹模摆动凹模 4 4顶板顶板5 5上模座上模座 6 6芯棒芯棒 7 7反侧压块反侧压块 8 8下模座下模座8081小圆两次弯曲模小圆两次弯曲模a)首次弯曲首次弯曲 b)二次弯曲二次弯曲82小圆一次弯曲模小圆一次弯曲模1 1凹模固定板凹模固定板2 2下凹模下凹模 3 3压料板压料板4 4上凹模上凹模5 5芯轴凸模芯轴凸模 8384自动推件圆形件一次弯曲模自动推件圆形件一次弯曲模1 1上凹模上凹模 2 2摆块摆块 3 3下凹模下凹模 4 4调整螺钉调整螺钉 5 5升降架升降架6 6滑套滑套 7 7芯轴凸模芯轴凸模 8弹簧弹簧 9弹顶器弹顶器 10推块推块 11滑轮滑轮8586871 1顶板顶板 2 2定位销定位销 3 3反侧压块反侧压块 4 4凸模凸模 5 5凹模凹模 6 6上模座上模座 7 7压块压块 8 8橡皮橡皮 9 9凸模托板凸模托板 1010活动凸模活动凸模 1111下模座下模座 形形件件弯弯曲曲模模88滚滚轴轴式式弯弯曲曲模模1 1凸模凸模2 2定位板定位板 3 3凹模凹模4 4滚轴滚轴5 5挡板挡板 89带摆动凸模弯曲模带摆动凸模弯曲模摆动凸模摆动凸模压料装置压料装置凹模凹模90带摆动凹模的弯曲模带摆动凹模的弯曲模定位板定位板摆动凹模摆动凹模凸模凸模91复合弯曲模复合弯曲模92