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1、第三章第三章 弯曲工艺与弯曲模设计弯曲工艺与弯曲模设计基本要求：基本要求： 了了解解弯弯曲曲工工艺艺及及弯弯曲曲变变形形过过程程及及其其特特点点，掌掌握握弯弯曲曲模模件件最最小小弯曲半径和弯曲力的计算，弯曲半径和弯曲力的计算，掌握掌握弯曲模工作部分的设计。弯曲模工作部分的设计。13.13.1、概述、概述弯曲：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。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压弯以弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的
2、压弯以及在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。及在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。 23.13.1、概述、概述弯曲件的弯曲方法弯曲件的弯曲方法 模具压弯折弯滚弯拉弯33.13.1、概述、概述弯曲模弯曲模：本章与第本章与第2章相比：章相比： 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。 弯曲所使用的模具。弯曲所使用的模具。 43.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析V V形弯曲形弯曲是最基本的弯曲变形。是最基本的弯曲变形。一、弯曲变形过程一、弯曲变形过程1.1.弯曲变形时板材变形区受力情况分析弯曲变形时板材变形区受力情况分析变形区
3、主要在弯曲件的圆变形区主要在弯曲件的圆角部分，角部分，板料受力情况板料受力情况如如图所示图所示。1-1-凸模凸模 2-2-凹模凹模 53.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析2. .弯曲变形过程弯曲变形过程：弹性变形塑性变形弯曲校正：弹性变形塑性变形弯曲校正自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效果：弯曲效果：表现为弯曲半径和弯曲角的变化。表现为弯曲半径和弯曲角的变化。 63.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析二、弯曲时材料的流动情况二、弯曲时材料的流动情况(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变形区主要在弯曲件的圆角部分，圆角区内的正方形网
4、格变成了扇形。在远离圆角的两平直部分，几乎没有变形。成了扇形。在远离圆角的两平直部分，几乎没有变形。 (2)变形区内，板料外区变形区内，板料外区(靠凹模一边靠凹模一边)的金属切向受拉而伸长，的金属切向受拉而伸长，内区（靠凸模一边）的金属切向受压而缩短。内区（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，由内、外表面至板料中心，其缩短和伸长两个区之间，其缩短和伸长两个区之间，总存在一层金属，其长度在总存在一层金属，其长度在变形前后没有变化，成为中变形前后没有变化，成为中性层。性层。中性层向板料内区移动。中性层向板料内区移动。弯曲后弯曲前73.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析(3)
5、当相对弯曲半径（当相对弯曲半径（r/t）较小时。弯曲变形区中的板）较小时。弯曲变形区中的板料在弯曲后产生厚度变薄现象。料在弯曲后产生厚度变薄现象。 (4)弯曲变形区内板料横截面的变化有两种情况；弯曲变形区内板料横截面的变化有两种情况；对于窄板对于窄板(b3t)，外区受拉引起宽度收缩，内部受压，外区受拉引起宽度收缩，内部受压引起宽度伸长，故原矩形断面变成了扇形。引起宽度伸长，故原矩形断面变成了扇形。对于宽板对于宽板(b3t)，弯曲后横截面无明显变化，仍保持，弯曲后横截面无明显变化，仍保持为矩形。为矩形。窄板（B3t）83.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析型材、管材弯曲后的剖面畸变型材、管材弯
6、曲后的剖面畸变93.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析三、塑性弯曲变形区的应力、应变状态平面应变状态平面应力状态103.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析弯曲时，外表面在切向拉应力的作用下产生切向伸长变形：弯曲时，外表面在切向拉应力的作用下产生切向伸长变形：相对弯曲半径相对弯曲半径（ r/tr/t）：）：四、变形程度及其表示方法四、变形程度及其表示方法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。 aabboo113.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析最小弯曲半径最小弯曲半径r rminmin： 在板料不发生破坏的条件下，所能弯成零件内表面的最小在板料不发生破坏的条件下，所能弯
7、成零件内表面的最小圆角半径。圆角半径。 故也常用故也常用最小弯曲半径最小弯曲半径r rminmin表示弯曲时的成形极限。其值越表示弯曲时的成形极限。其值越小越有利于弯曲成形。小越有利于弯曲成形。 五、最小弯曲半径五、最小弯曲半径1.影响最小弯曲半径的因素影响最小弯曲半径的因素（）材料的力学性能（）材料的力学性能（）材料表面和侧面的质量、（）材料表面和侧面的质量、应力集中或加工硬化应力集中或加工硬化（）弯弯曲曲线线的的方方向向与与钢钢板板的的纤维方向纤维方向（）弯曲中心角越小，半径越小（）弯曲中心角越小，半径越小 123.23.2、弯曲变形分析、弯曲变形分析2最小弯曲半径最小弯曲半径rmin的数
8、的数值值参参见见表表313提高弯曲极限变形程度的方法提高弯曲极限变形程度的方法 （1）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。 （2）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。 （3）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。 （4）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。 （5）对较厚材料的弯曲，如结构允许，可采取）对较厚材料的弯曲，如结构允许，可采取开槽后弯曲开槽后弯曲。133.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸
9、载后的回弹 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。一、回弹现象一、回弹现象弯曲回弹的表现形式：弯曲回弹的表现形式： 弯曲半径弯曲半径变变大大弯曲角变大，弯曲中心角减小弯曲角变大，弯曲中心角减小 143.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹材料的力学性能材料的力学性能二、影响回弹的因素二、影响回弹的因素材料的力学性能对回弹值的影响材料的力学
10、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-经冷变形硬化的硬钢经冷变形硬化的硬钢 153.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹相对弯曲半径相对弯曲半径弯曲半径越大，弹性变形比例大，塑性变形比例小，回弹越大。弯曲半径越大，弹性变形比例大，塑性变形比例小，回弹越大。弯曲中心角弯曲中心角弯曲中心角越大，弯曲中心角越大，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，故回也越大，故回弹弹越大。越大。弯曲方式及弯曲模弯曲方式及弯曲模 （1）自由弯曲自由弯曲时时，回，回弹弹最大。最大。 （2）校正弯曲使塑性校正弯曲使塑性变变形形稳稳定，回定，回弹
11、较弹较小。小。（3）在弯曲在弯曲U形件形件时时，凸、凹模，凸、凹模间间隙越隙越大，回大，回弹弹角也就越大。角也就越大。 工件的形状：工件的形状：弯曲件越复杂，一次弯弯曲件越复杂，一次弯曲成形角的数量越多，回弹量就越小曲成形角的数量越多，回弹量就越小163.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹先根据经验数值先根据经验数值初步初步确定模具工作尺寸，然后在试模时进行确定模具工作尺寸，然后在试模时进行修正修正。 三、回弹值的确定小小变变形程度（形程度（ 1010）自由弯曲）自由弯曲时时的回的回弹值弹值 凸模工作部分的凸模工作部分的圆圆角半径和角度可按下式角半径和角度可按下式进进行行计计算：算：
12、173.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹 2大大变变形程度（形程度（ 5）校正弯曲）校正弯曲时时的回的回弹值弹值 变形程度在卸载前后变化不大，故卸载后弯曲件圆角变形程度在卸载前后变化不大，故卸载后弯曲件圆角半径的变化是很小的，可以不予考虑，而仅考虑弯曲半径的变化是很小的，可以不予考虑，而仅考虑弯曲角的回弹变化。角的回弹变化。弯曲角为弯曲角为90时部分材料的平均回弹角见表时部分材料的平均回弹角见表3-2。当弯曲件弯曲角不为当弯曲件弯曲角不为90时，其回弹角可用下式计算：时，其回弹角可用下式计算：183.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹1.改进弯曲件的设计改进弯曲件的设计四
13、、减少回弹的措施四、减少回弹的措施（1）尽量）尽量避免选用过大的避免选用过大的r/tr/t 。如有可能，在弯曲区压制如有可能，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。（2）尽量选用）尽量选用 小、力小、力学性能稳定和板料厚度波动小学性能稳定和板料厚度波动小的材料。的材料。193.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹2.采取适当的弯曲工采取适当的弯曲工艺艺（1）采用）采用校正弯曲校正弯曲代替自由弯曲。动态轻压下技术的应用。代替自由弯曲。动态轻压下技术的应用。（2）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降降低低。对
14、对回回弹弹较大的材料，必要时可采用较大的材料，必要时可采用加热弯曲加热弯曲。（3）对弯曲半径很大的零件，采用）对弯曲半径很大的零件，采用拉弯工艺拉弯工艺。 203.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹3.合理合理设计设计弯曲模弯曲模（1）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进行寸进行修正修正。（2）对对于于软软材材料料，其其回回弹弹角角小小于于5时时，可可在在模模具具上上作作出出补补偿偿角角并取并取较小的凸、凹模间隙较小的凸、凹模间隙。213.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹（3）对于厚度在）对于厚度在0.8m
15、m以上的软材料，以上的软材料， r/t又不大时，可采取如又不大时，可采取如图所示凸模做成局部突起的结构。图所示凸模做成局部突起的结构。223.33.3、弯曲卸载后的回弹、弯曲卸载后的回弹（4）对于）对于U形件弯曲形件弯曲 当当r/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/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作成一定曲率的面作成一定曲率的弧形弧形；（5）在弯曲件直边端部）在弯曲件直边端部纵向加压纵向加压。（6）用用橡橡胶胶或或聚聚氨氨酯酯代代替替刚刚性性金金属属凹凹模模能能减小回弹。减小回弹。233.43.4、弯曲件坯料尺寸的计算、弯曲件
16、坯料尺寸的计算据中性层的定义，弯曲件的据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度坯料长度应等于中性层的展开长度。一、弯曲中性层位置的确定一、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x x中性中性层层位移系数，位移系数，见见表表3-33-3。 式中：式中：表示（右图），通常用表示（右图），通常用下面经验公式确定：下面经验公式确定：243.43.4、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，可直接采用展开的方法计算坯料长度。用展开的方法计算坯料长度。 对于形状比较复杂
17、或精度要求高的弯曲件，在利用下述公式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，还需反复初步计算坯料长度后，还需反复试弯试弯不断不断修正修正，才能最后确定坯，才能最后确定坯料的形状及尺寸。料的形状及尺寸。二、弯曲件坯料尺寸的计算二、弯曲件坯料尺寸的计算1.圆圆角半径角半径r0.5t的弯曲件的弯曲件 按中性按中性层层展开的原理，坯料展开的原理，坯料总长总长度度应应等于弯曲件直等于弯曲件直线线部分和部分和圆圆弧部弧部分分长长度之和，即度之和，即 253.43.4、弯曲件坯料尺寸的计算、弯曲件坯料尺寸的计算2.圆圆角半径角半径rr+2t当弯曲的直当弯曲的直边带边带有斜角，
18、有斜角，斜斜线线不可能弯曲到要求不可能弯曲到要求的角度，容易开裂，改的角度，容易开裂，改变变形状。形状。333.63.6、弯曲件的工艺性、弯曲件的工艺性4防止弯曲根部裂防止弯曲根部裂纹纹的工件的工件结结构构 343.63.6、弯曲件的工艺性、弯曲件的工艺性5弯曲件孔弯曲件孔边边距离距离当当t2mm时，时，当当t2mm时，时， 353.63.6、弯曲件的工艺性、弯曲件的工艺性6增添增添连连接接带带和定位工和定位工艺艺孔孔增添连接带和定位工艺孔的弯曲件增添连接带和定位工艺孔的弯曲件 363.63.6、弯曲件的工艺性、弯曲件的工艺性7尺寸尺寸标标注注 尺寸尺寸标标注注对对弯曲件的工弯曲件的工艺艺性有
19、很大的影响。性有很大的影响。373.63.6、弯曲件的工艺性、弯曲件的工艺性四、 弯曲件的工序安排形状简单的弯曲件：采用一次弯曲成形；形状简单的弯曲件：采用一次弯曲成形； 形状复杂的弯曲件：采用二次或多次弯曲成形。形状复杂的弯曲件：采用二次或多次弯曲成形。批量大而尺寸较小的弯曲件：尽可能采用级进模或复合模。批量大而尺寸较小的弯曲件：尽可能采用级进模或复合模。需多次弯曲时：需多次弯曲时： 先弯两端，后弯中间部分先弯两端，后弯中间部分，前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠，前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不能影响前次已成形的形状。的定位，后次弯曲不能影响前次已成形的形状。弯曲件形状不对称时：弯
20、曲件形状不对称时： 尽量成对弯曲，然后再剖切。尽量成对弯曲，然后再剖切。383.63.6、弯曲件的工艺性、弯曲件的工艺性一次弯曲一次弯曲二次弯曲二次弯曲39当当/10时，则应考虑回弹，将凸模圆角半径时，则应考虑回弹，将凸模圆角半径 加以修正。加以修正。3.73.7、弯曲、弯曲模工作部分尺寸的设计模工作部分尺寸的设计一、一、凸凹模圆角半径凸凹模圆角半径当工件的相对弯曲半径当工件的相对弯曲半径/较小时，凸模圆角半径取等于工件的较小时，凸模圆角半径取等于工件的弯曲半径，但不应小于最小弯曲半径值弯曲半径，但不应小于最小弯曲半径值rmin。403.73.7、弯曲、弯曲模工作部分尺寸的设计模工作部分尺寸的
21、设计凹模两凹模两边边的的圆圆角半径角半径应应一致一致，否，否则则在弯曲在弯曲时时坯料会坯料会发发生偏移。生偏移。t2mmt2mm时，时，（36）2 24 4时，时，（23）4 4时，时，2V V形弯曲凹模的底部可开退刀槽或取形弯曲凹模的底部可开退刀槽或取圆圆角半径角半径 413.73.7、弯曲、弯曲模工作部分尺寸的设计模工作部分尺寸的设计弯曲弯曲凹模深度凹模深度是指工件位于凹模内的直边长度。凹模深度是指工件位于凹模内的直边长度。凹模深度L0适当。适当。若过小，工件两端的自由部分太多，弯曲零件回弹大。若过大，若过小，工件两端的自由部分太多，弯曲零件回弹大。若过大，则过多消耗模具钢材。则过多消耗模
22、具钢材。 二、二、凸凹凸凹模深度模深度弯曲弯曲V形件时，凹模深度及底部最小厚度可查表形件时，凹模深度及底部最小厚度可查表 35。弯曲弯曲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；如果弯曲件边长较大，且对平直度要求不高时，大于零件的高度；如果弯曲件边长较大，且对平直度要求不高时，凹模深度凹模深度L0可查表可查表37。423.73.7、弯曲、弯曲模工作部分尺寸的设计模工作部分尺寸的设计三、三、凸凹凸凹模间隙模间隙 V形弯曲模的凸、凹模形弯曲模的凸、凹模间间隙是靠隙是靠调调整整压压机的机的闭闭合高度来控制的，合高度来控制的，
23、设计时设计时可以不考可以不考虑虑。U形件弯曲模的凸、凹模形件弯曲模的凸、凹模单边间单边间隙一般可按下式隙一般可按下式计计算：算： 式中式中 C间间隙系数，可隙系数，可查查表表38。当工件精度要求当工件精度要求较较高高时时，其，其间间隙隙应应适当适当缩缩小，取小，取Z/2t。 433.73.7、弯曲、弯曲模工作部分尺寸的设计模工作部分尺寸的设计四、四、U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差决定原则决定原则： 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工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，
24、间隙取在凹模上。应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。443.73.7、弯曲、弯曲模工作部分尺寸的设计模工作部分尺寸的设计（2）尺寸标注在内形上）尺寸标注在内形上（1）尺寸标注在外形上）尺寸标注在外形上凹模尺寸凹模尺寸凸模尺寸凸模尺寸凸模尺寸凸模尺寸凹模尺寸凹模尺寸凸凸、凹凹模模的的制制造造公公差差，可可采采用用79级级精精度度，一般取凸模的精度比凹模精度高一级。一般取凸模的精度比凹模精度高一级。式中式中453.83.8、弯曲模典型结构、弯曲模典型结构一、一、V形件弯曲模形件弯曲模形弯曲模的一般结构形式形弯曲模的一般结构形式1凸模凸模2定位板定位板3凹模凹模4定位尖定位尖5顶杆顶杆6形顶板形顶板7
25、顶板顶板8定料销定料销9反侧压块反侧压块 敞开式弯曲模定位夹顶杆V型顶板定位销463.83.8、弯曲模典型结构、弯曲模典型结构通用弯曲模通用弯曲模 473.83.8、弯曲模典型结构、弯曲模典型结构V形精弯模形精弯模1 1凸模凸模 2 2支架支架 3 3定位板（或定位销）定位板（或定位销）4 4活动凹模活动凹模 5 5转轴转轴 6 6支承板支承板 7 7顶杆顶杆 483.83.8、弯曲模典型结构、弯曲模典型结构凸模凸模凹模凹模弹簧弹簧凸模活动镶块凸模活动镶块凹模活动镶块凹模活动镶块二二U形件弯曲模形件弯曲模493.83.8、弯曲模典型结构、弯曲模典型结构弯曲角小于弯曲角小于9090的形弯曲模的形
26、弯曲模1 1凸模凸模2 2转动凹模转动凹模3 3弹簧弹簧 503.83.8、弯曲模典型结构、弯曲模典型结构三三帽帽形件一次弯曲模形件一次弯曲模两次成帽形弯曲模两次成帽形弯曲模帽形件弯曲模帽形件弯曲模513.83.8、弯曲模典型结构、弯曲模典型结构帽帽形件复合弯曲模形件复合弯曲模（先内角后外角）（先内角后外角）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 523.83.8、弯曲模典型结构、弯曲模典型结构1顶板顶板 2定位销定位销 3反侧压块反侧压块 4凸模凸模 5凹模凹模 6上模座上模座 7压块压块 8橡皮橡皮 9凸模托板凸模托板 10活动凸模活动凸模 11下模座下模座 四四Z形件弯曲模形件弯曲模533.83.8、弯曲模典型结构、弯曲模典型结构五、冲孔、落料和弯曲的二工位级进模五、冲孔、落料和弯曲的二工位级进模 凸凹模同时起落料凸模和弯曲凹模的作用54课后习题课后习题1.弯曲程度用什么来衡量，为什么？弯曲程度用什么来衡量，为什么？2.什么是弯曲回弹，如何避免弯曲回弹？什么是弯曲回弹，如何避免弯曲回弹？3.进行弯曲模设计时需要注意什么？进行弯曲模设计时需要注意什么？55
