弯曲工艺和弯曲模具设计精.pptx

弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.弯曲是使材料产生塑性变形，形成一定曲率和角度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。零件的冲压工序。弯曲毛坯的种类：板料、棒料、型材、管材弯曲毛坯的种类：板料、棒料、型材、管材弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 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2024/9/4 周三Copyright 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2024/9/4 周三Copyright 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2024/9/4 周三Copyright 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2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.3.1板料板料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 弯曲变形过程弯曲变形过程：如图如图3.1.2所示所示V形件的弯曲，随着凸模进形件的弯曲，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，逐渐减小，接近行程终了，时弯曲半径时弯曲半径r继续减小，而直边部分反而向凹模方向变形，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。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）。）。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 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2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.1.3 弯曲前后坐标网络的变化 弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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。变的那一层金属纤维。3.3.变形区材料厚度变薄的现象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。4.4.变形区横断面的变形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。变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变。主要影响因主要影响因素为板料的相对宽度。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。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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 弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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。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。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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，产生了弯曲件的因弹性恢复而伸长，产生了弯曲件的弯曲角度弯曲角度和和弯曲半径弯曲半径与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）。跳（简称回弹）。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.回弹性的表现形式：回弹性的表现形式：(1)(1)弯曲半径增大弯曲半径增大 卸载前板料的内半径卸载前板料的内半径 (与与凸模的半径吻合凸模的半径吻合)在卸载后增加在卸载后增加至至 r r。弯曲半径的增加量为：。弯曲半径的增加量为：(2)(2)弯曲中心角的变化弯曲中心角的变化 卸载前弯曲中心角为卸载前弯曲中心角为 (与与凸模顶角相吻合凸模顶角相吻合)，卸载后变化，卸载后变化为为 。弯曲件角度的变化量为：。弯曲件角度的变化量为：图3.2.1弯曲件的弹性回跳弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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力学性能 材料的屈服点材料的屈服点 越高，弹性模量越高，弹性模量E越小，弯曲弹性回跳越小，弯曲弹性回跳越大。越大。2.相对弯曲半径相对弯曲半径 相对弯曲变径相对弯曲变径 越大，则回弹也越大。越大，则回弹也越大。3.弯曲中心角弯曲中心角 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。积累值越大，其回弹角越大。但对弯曲半径的回弹影响不大。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.4.弯曲方式及弯曲模具结构弯曲方式及弯曲模具结构 采用校正弯曲时，工件的回弹小。采用校正弯曲时，工件的回弹小。5.弯曲件形状弯曲件形状 工件的形状越复杂，一次弯曲所成形的角度数量越多，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。使回弹困难，因而回弹角减小。6.模具间隙模具间隙 在压弯在压弯U形件时，间隙大，材料处于松动状态，回弹就形件时，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。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 弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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径弯曲的回弹（）弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.3.2.4减少回弹的措施减少回弹的措施1.材料选择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定的材料。2.改进弯曲件的结构设计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：弹。比如：在变形区压加强肋或压成形边翼，增加弯曲件的刚在变形区压加强肋或压成形边翼，增加弯曲件的刚性，使弯曲件回弹困难性，使弯曲件回弹困难(如如图图3.2.3)。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.3.2.3改进零件的结构设计弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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。下，甚至可使用加热弯曲。(2)增加校正工序增加校正工序 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。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状态，弯曲回弹量很大。这时可以采用拉弯工艺(如图如图3.2.4)。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 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2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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、切向拉应变力、切向拉应变）如图如图3.2.10。(3)纵向加压法纵向加压法 在弯曲过程完成后，利用模具的在弯曲过程完成后，利用模具的 突肩在突肩在 弯曲件的端部纵弯曲件的端部纵向加压（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。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。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图 3.2.9 用补偿法修正模具结构 弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.2.10 用校正法修正模具结构 弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图 3.2.11 纵向加压弯曲 弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.(4)(4)采用聚氨酯弯曲模采用聚氨酯弯曲模 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。的效果，从而减少回弹。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图 3.2.12 聚氨酯弯曲模 弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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，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。低材料消耗。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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的概念最小相对弯曲半径是指：在保证毛坯弯曲时最小相对弯曲半径是指：在保证毛坯弯曲时外表面不发外表面不发生开裂生开裂的条件下，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，用坯料厚度的比值，用 来表示。该值越小，板料弯曲来表示。该值越小，板料弯曲的性能也越好。的性能也越好。2.影响最小弯曲半径的因素影响最小弯曲半径的因素(1)(1)材料的力学性能材料的力学性能 (2)(2)工件的弯曲中心角工件的弯曲中心角 (3)(3)板料的表面质量与剪切断面质量板料的表面质量与剪切断面质量 (4)(4)板料宽度的影响板料宽度的影响(5)(5)板材的方向性板材的方向性(如图如图3.3.2)弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.3.1板料纤维方向对弯曲半径的影响弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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3.3.1弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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:热热弯、多次弯曲等（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形状与尺寸的对称性 弯弯曲曲件件的的形形状状与与尺尺寸寸应应尽尽可可能能对对称称、高高度度也也不不应应相相差差太太大大。当当冲冲压压不不对对称称的的弯弯曲曲件件时时，因因受受力力不不均均匀匀，毛毛坯坯容容易易偏偏移移(如如图图3.3.4)，尺尺寸寸不不易易保保证证。为为防防止止毛毛坯坯的的偏偏移移，在在设设计计模模具具结结构构时时应应考考虑虑增增设设压压料料板板，或或增增加加工工艺艺孔孔定定位。位。弯弯曲曲件件形形状状应应力力求求简简单单，边边缘缘有有缺缺口口的的弯弯曲曲件件，若若在在毛毛坯坯上上先先将将缺缺口口冲冲出出，弯弯曲曲时时会会出出现现叉叉口口现现象象，严严重重时时难难以以成成形形。这这时时必必须须在在缺缺口口处处留留有有连连结结带，弯曲后再将连接带切除带，弯曲后再将连接带切除(如图如图3.3.5)。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.3.2压槽后再进行弯曲弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.3.3弯曲件形状对弯曲过程的影响弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.3.4弯曲件边缘缺口对弯曲过程的影响弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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(如如图图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不能产生足够的弯距,将无法保证弯曲件的直边的平直。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：要满足以下关系：当当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艺孔的变形来保证所要求的孔不产生变形(如如图图3.3.8)。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.3.5 弯曲件直边的高度对弯曲的影响 弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.3.6 弯曲件的孔边距弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.3.3.7防止孔变形的措施弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.5.防止弯曲边交接处应力集中的措施防止弯曲边交接处应力集中的措施 当当弯弯曲曲图图3.3.9所所示示弯弯曲曲件件时时，为为防防止止弯弯曲曲边边交交接接处处由由于于应应力力集集中中，可可能能产产生生的的畸畸变变和和开开裂裂，可可预预先先在在折折弯弯线线的的两两端端冲冲裁裁卸卸荷荷孔孔或或卸卸荷荷槽槽，也也可以将弯曲线移动一段距离，以离开尺寸突变处。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的标注应考虑工艺性 弯弯曲曲件件尺尺寸寸标标注注不不同同，会会影影响响冲冲压压工工序序的的安安排排。如如图图3.3.10 a)a)所所示示的的弯弯曲曲件件尺尺寸寸标标注注，孔孔的的位位置置精精度度不不受受毛毛坯坯展展开开尺尺寸寸和和回回弹弹的的影影响响，可可简简化化冲冲压压工工艺艺。采采用用先先落落料料冲冲孔孔，然然后后再再弯弯曲曲成成形形。b)b)、c)c)图图所所示示的的标标注注法法，冲冲孔孔只只能能安安排排在在弯弯曲曲工工序序之之后后进进行行，才才能能保保证证孔孔位位置置精精度度的的要要求求。在在不不存存在弯曲件有一定的装配关系时，应考虑图在弯曲件有一定的装配关系时，应考虑图a)a)的标注方法。的标注方法。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.3.9防止弯曲边交接处应力集中的措施弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.3.10 尺寸的标注对弯曲工艺的影响 弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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依据。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。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。1.1.自由弯曲时的弯曲力自由弯曲时的弯曲力 V V形弯曲件弯曲力：形弯曲件弯曲力：U U形弯曲件弯曲力：形弯曲件弯曲力：弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.2.2.校正弯曲时的弯曲力校正弯曲时的弯曲力 校校正正弯弯曲曲是是在在自自由由弯弯曲曲阶阶段段后后，进进一一步步使使对对贴贴合合凸凸模模、凹凹模模表表面面的的弯弯曲曲件件进进行行挤挤压压，其其校校正正力力比比自自由由压压弯弯力力大大得得多多。由由于于这这两两个个力力先先后后作作用用，校正弯曲时只需计算校正弯曲力。校正弯曲时只需计算校正弯曲力。V V形弯曲件和形弯曲件和U U形弯曲件均按下式计算：形弯曲件均按下式计算：式中：式中：为校正弯曲时的弯曲力为校正弯曲时的弯曲力(N)；为校正部分垂直投影面积为校正部分垂直投影面积()()；为单位面积上的校正力为单位面积上的校正力()()。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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。曲件的展开尺寸。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.（2 2）而当弯曲变形程度较大时（）而当弯曲变形程度较大时（时），应变中时），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：通过以下的公式进行估算：式中：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。1.应变中性层位置的确定应变中性层位置的确定（1）当弯曲变形程度不大时（）当弯曲变形程度不大时（时），可以时），可以认为应变中性层就在板料厚度的中心位置；认为应变中性层就在板料厚度的中心位置；弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.2.弯曲件毛坯展开尺寸计算弯曲件毛坯展开尺寸计算 （1）圆角半径）圆角半径 的弯曲件，的弯曲件，如图如图3.3.5。图图(b)中，毛坯的展开长度中，毛坯的展开长度 图图(a)中，毛坯的展开长度中，毛坯的展开长度弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 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2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.（2）无圆角半径的弯曲无圆角半径的弯曲()()无无圆圆角角半半径径弯弯曲曲件件的的展展开开长长度度一一般般根根据据弯弯曲曲前前后后体体积积相相等等的的原原则则，考考虑虑到到弯弯曲曲圆圆角角变变形形区区以以及及相相邻邻直直边边部部分分的的变变薄薄因因素素，采采用用经经过过修修正正的的公公式来进行计算，见教材表式来进行计算，见教材表3.3.4。（3）铰链弯曲件铰链弯曲件 铰铰链链弯弯曲曲和和一一般般弯弯曲曲件件有有所所不不同同，铰铰链链弯弯曲曲常常用用推推卷卷的的方方法法成成形形。在在弯弯曲曲卷卷圆圆的的过过程程中中，材材料料除除了了弯弯曲曲以以外外还还受受到到挤挤压压作作用用，板板料料不不是是变变薄薄而而是是增增厚厚了了，中中性性层层将将向向外外侧侧移移动动，因因此此其其中中性性层层位位移移系系数数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。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.3.12铰链中性层位置图3.3.13铰链弯曲件弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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。构、弯曲件的精度和生产批量影响很大。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.1.1.弯曲件工序安排的原则弯曲件工序安排的原则 原原则则（1 1）：对对多多角角弯弯曲曲件件，因因变变形形会会影影响响弯弯曲曲件件的的形形状状精精度度，故故一一般般应应先先弯弯外外角角，后后弯弯内内角角。前前次次弯弯曲曲要要给给后后次次弯弯曲曲留留出出可可靠靠的的定定位位，并保证后次弯曲不破坏前次已弯曲的形状。并保证后次弯曲不破坏前次已弯曲的形状。原原则则（2 2）：结结构构不不对对称称弯弯曲曲件件，弯弯曲曲时时毛毛坯坯容容易易发发生生偏偏移移，应应尽可能采用成对弯曲后，再切开的工艺方法，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（原则（3 3）：）：批量大、尺寸小的弯曲件，应采用级进模弯曲成形工批量大、尺寸小的弯曲件，应采用级进模弯曲成形工艺（艺（如图如图3.3.9），以提高生产率。），以提高生产率。原则（原则（4 4）：）：如果弯曲件上孔的位置受弯曲过程影响而且精度要求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。较高，则应在弯曲后再冲孔，否则孔的位置精度无法保证。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.3.14成对弯曲弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.3.15级进模弯曲成形弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.2.工序安排实例工序安排实例 图图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3.3.16一次弯曲成形图例弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图图3.3.19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多次弯曲成形图例弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.3.4弯曲模的典型结构设计弯曲模的典型结构设计 弯弯曲曲模模的的结结构构主主要要取取决决于于弯弯曲曲件件的的形形状状及及弯弯曲曲工工序序的的安安排排。最最简简单单的的弯弯曲曲模模只只有有一一个个垂垂直直运运动动；复复杂杂的的弯弯曲曲模模具具除除了了垂垂直直运运动动外外，还还有一个乃至多个水平动作。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：(1)(1)弯弯曲曲毛毛坯坯的的定定位位要要准准确确、可可靠靠，尽尽可可能能是是水水平平放放置置。多多次次弯弯曲曲最好使用同一基准定位。最好使用同一基准定位。(2)(2)结结构构中中要要能能防防止止毛毛坯坯在在变变形形过过程程中中发发生生位位移移，毛毛坯坯的的安安放放和和制制件的取出要方便、安全和操作简单。件的取出要方便、安全和操作简单。(3)(3)模模具具结结构构尽尽量量简简单单，并并且且便便于于调调整整修修理理。对对于于回回弹弹性性大大的的材材料料弯弯曲曲，应应考考虑虑凸凸模模、凹凹模模制制造造加加工工及及试试模模修修模模的的可可能能性性以以及及刚刚度度和和强强度的要求。度的要求。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.3.4.1典型弯曲模具的结构典型弯曲模具的结构1.V形件弯曲模形件弯曲模这类形状的弯曲件可以用两种方法弯曲：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形弯形弯曲；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。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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3.4.1V形件弯曲模1-凹模；2-凸模；3-定位钉；4-压料板；5-靠板图3.4.2L形件弯曲模弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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3.4.3V形件精弯模弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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为为常见常见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，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。弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.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-顶板弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.4.5弯曲角小于90的弯模弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.图3.4.6斜楔弯曲模弯曲工艺和弯曲模具设计弯曲工艺和弯曲模具设计2024/9/4 周三Copyright 2003 Pearson Education,Inc.3.Z形件弯曲模形件弯曲模由于由于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形弯曲模需要形弯曲模需要有两个方向的弯曲动作（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四角形件两次弯曲模两次弯曲成形的