项目三 弯曲工艺与模具设计
模具设计与制造第6章弯曲工艺与模具设计
06
总结与展望
弯曲工艺与模具设计的现状与挑战
现状
随着制造业的快速发展，弯曲工艺与模具设计在产品制造中占据重要地位。目前，弯曲工艺与模具设 计已经取得了长足进步，能够满足多种复杂形状的加工需求。
挑战
然而，在弯曲工艺与模具设计过程中，仍存在一些挑战，如高精度控制、复杂曲面加工、高效自动化 等方面的问题。
未来发展方向与技术前沿
柔性制造技术
随着个性化需求的增加，柔性制造技术将成为未 来发展的重点。通过柔性制造技术，可以实现快 速、高效、个性化的产品制造，提高生产效率和 降低成本。
增材制造技术
增材制造技术是一种基于数字模型的快速成型技 术，能够实现复杂形状的高精度加工。未来，增 材制造技术有望在弯曲工艺与模具设计中发挥更 大的作用。
模具材料的选择蚀性等。
常用材料
碳素工具钢、合金工具钢、硬质合金、铸铁等。
材料处理
热处理、表面处理等。
模具设计的流程与方法
设计流程
明确设计任务→收集设计资料→设计 出图→审查→修改。
设计方法
经验设计法、解析设计法、计算机辅 助设计法等。
04
弯曲工艺与模具设计的关系
THANK YOU
模具设计对弯曲工艺的影响
模具结构
模具的结构对弯曲工艺的实施具 有重要影响，合理的模具结构可 以提高弯曲效率并降低不良品率。
模具材料
模具材料的选取直接影响弯曲工艺 的效果，选用高强度、耐磨和耐热 的材料可以提高模具的使用寿命和 弯曲质量。
冷却系统
模具中的冷却系统对于控制弯曲过 程中的温度至关重要，合理的冷却 系统设计可以减少热应力，提高产 品质量。
02
弯曲工艺的基本原理
弯曲变形的过程与特点
冲压工艺学弯曲工艺与模具设计
冲压工艺学弯曲工艺与模具设计引言冲压工艺是一种常用的金属板材成型方法，其中弯曲工艺是常见的冲压工艺之一。
通过弯曲工艺，可以将金属板材弯折成所需的形状，用于制造各种零部件和产品。
而在冲压弯曲过程中，模具的设计和选择对于成品质量和效率起着至关重要的作用。
本文探讨了冲压工艺学中的弯曲工艺以及与之相关的模具设计原则和要点。
冲压弯曲工艺冲压弯曲是通过施加压力使金属板材弯曲或折叠成所需形状的一种工艺。
其主要过程包括：切割、弯曲和折叠。
下面分别介绍这些过程的一些关键要点。
切割切割是冲压弯曲的第一步，它的目的是从金属板材中切割出所需的形状。
常用的切割方法有剪切、切割、切割和激光切割等。
选择合适的切割方法要考虑到金属板材的材料、厚度和形状等因素。
弯曲弯曲是冲压弯曲的核心过程，通过施加力使金属板材弯曲成所需的形状。
弯曲的关键要点包括：弯曲角度、弯曲半径和弯曲方向。
弯曲角度是指金属板材与原始平面之间的夹角；弯曲半径是指弯曲过程中模具与金属板材之间的半径；弯曲方向是指金属板材弯曲时所受到的外力相对于模具的位置。
合理选择这些参数，可以保证弯曲后的金属板材符合设计要求。
折叠折叠是将金属板材通过弯曲工艺折叠成所需形状的过程。
折叠通常需要搭配使用额外的模具来实现。
在折叠过程中，要注意保持金属板材的平整和对称性，以确保成品的质量。
模具设计原则模具是冲压工艺中不可或缺的一部分，其设计对于冲压弯曲工艺的成功与否起着决定性作用。
以下是一些模具设计的原则和要点。
弯曲角度和半径在设计模具时，要根据产品的要求确定弯曲角度和半径。
合理选择弯曲角度和半径可以避免金属板材在弯曲过程中的过度拉伸、裂纹和变形等问题。
模具结构模具的结构设计要简单、实用，并考虑到易于加工和维修。
模具应具备足够的刚度和强度，以抵抗弯曲过程中产生的冲击力和压力。
此外，模具的表面也应平整、光滑，以确保成品的表面质量。
润滑剂在冲压弯曲过程中，使用适量的润滑剂可以减少摩擦力和磨损，提高金属板材的表面质量和模具的使用寿命。
第3章 弯曲工艺与模具设计
3.2.2、影响回弹的因素 材料的机械性能 相对弯曲半径 弯曲中心角 模具间隙 弯曲件的形状 弯曲力
3.2.3、回弹值的确定 目的：作为修正模具工作部分参数的 依据。 经验公式： 1.小半径弯曲的回弹（ r / t 5 ~ 8 ）
0 t
rt r 1 3
90
90
６）弹性材料的准确回弹值需要通过试模对凸、 凹模进行修正确定，因此模具结构设计要便于拆 卸。 ７）由于U形弯曲件校正力大时会贴附凸模，所以 在这种情况下弯曲模需设计卸料装置。 ８）结构设计应考虑当压力机滑块到达下极点时， 使工件弯曲部分在与模具相接触的工作部分间得 到校正。 ９）设计制造弯曲模具时，可以先将凸模圆角半 径做成最小允许尺寸，以便试模后根据需要修整 放大。
当工件局部边缘部分需弯曲时，为防 止弯曲部分受力不均而产生变形和裂纹， 应预先切槽或冲工艺孔(如图所示) 5.弯曲件的几何形状 如果弯曲件的形状不对称或者左右弯 曲半径不一致，弯曲时板料将会因摩擦阻 力不均匀而产生滑动偏移(如图所示), 为了防止这种现象的发生，应在模具上设 置压料装置,或利用弯曲件上的工艺孔采用 定位销定位（如图所示）
第 3 章 弯曲工艺与模具设计
3.1
3.2
弯曲的基本原理 应变中性层位置、最小弯曲半径的确定及回弹现象 弯曲力和弯曲件的毛坯尺寸计算 弯曲件的工艺性 弯曲模具的设计
3.3 3.4
3.5
3.1 弯曲的基本原理
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(如图所示) 弯曲材料：板料、棒料、型材、管材 弯曲方法：压弯、折弯、拉弯、滚弯、 辊弯
3.1.1 弯曲变形过程 (图3.1.1) 1、变形毛坯的受力情况 从力学角度，弯曲分为： 弹性弯曲 弹塑性弯曲 纯塑性弯曲 无硬化弯曲
冲压工艺学之弯曲工艺与模具设计概述
弹。比如：在变形区设计加强肋或边翼(U型结构)，增加弯曲件 的刚性，使弯曲件回弹困难(如图3.2.3)。
3.2.3 改进零件的结构设计
❖ 3. 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，
❖
弯曲变形过程：如图3.1.2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
❖ B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。
❖ 3.1.2板料弯曲变形特点
❖ 通过网格试验观察弯曲变形特点（如图3.1.3）。
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。
❖ 6.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
❖
❖ 7.非变形区的影响
3.2.4减少回弹的措施
1.材料选择 应尽可能选用弹性模量较大，屈服极限小，机械性能比较稳 定的材料。
❖ ❖
越大材。料的屈服s 点 越高，弹性模量E越小，弯曲弹性回跳
❖
❖ 2.相对弯曲r半/ t径
❖
相对弯曲r变/ t径
越大，则回弹也越大。
❖ 3.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。
3- 弯曲工艺与模具设计复习题
第三章弯曲工艺与模具设计复习题一、填空题1 、将板料、型材、管材或棒料等 ____________ 、 ______________ 、 ______________ 的冲压方法称为弯曲。
2 、弯曲变形区内 ______________ 的金属层称为应变中性层。
3 、窄板弯曲后起横截面呈 _______ 形状。
窄板弯曲时的应变状态是 _________ 的，而应力状态是 _________。
4 、弯曲终了时， ____________________________ 称为弯曲中心角。
5 、弯曲时，板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为 ______________ 。
6 、弯曲时，用 _____________,表示板料弯曲变形程度，不致使材料破坏的弯曲极限半径称 ______________ 。
7、最小弯曲半径的影响因素有 ______________ 、、弯曲线方向、材料的热处理状况、______________ 。
8 、材料的塑性 __________ ，塑性变形的稳定性越强，许可的最小弯曲半径就______________ 。
9 、板料表面和侧面的质量差时，容易造成应力集中并降低塑性变形的 ______________ ，使材料过早破坏。
对于冲裁或剪切坯料，若未经退火，由于切断面存在冷变形硬化层，就会使材料______________ ，在上述情况下均应选用 ______________ 的弯曲半径。
轧制钢板具有纤维组织， ______________ 纤维方向的塑性指标高于______________ 纤维方向的塑性指标。
10 、为了提高弯曲极限变形程度，对于经冷变形硬化的材料，可采用 __________ 以恢复塑性。
11 、为了提高弯曲极限变形程度，对于侧面毛刺大的工件，应 ______________ ；当毛刺较小时，也可以使有毛刺的一面处于______________ ，以免产生应力集中而开裂。
弯曲工艺和弯曲模具设计复习题答案
第三章弯曲工艺及弯曲模具设计复习题答案一、填空题1 、将板料、型材、管材或棒料等弯成一定角度、一定曲率 . 形成一定形状的零件的冲压方法称为弯曲。
2 、弯曲变形区内应变等于零的金属层称为应变中性层。
3 、窄板弯曲后起横截面呈扇形状。
窄板弯曲时的应变状态是立体的.而应力状态是平面。
4 、弯曲终了时. 变形区内圆弧部分所对的圆心角称为弯曲中心角。
5 、弯曲时.板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为最小弯曲半径。
6 、弯曲时.用相对弯曲半径表示板料弯曲变形程度.不致使材料破坏的弯曲极限半径称最小弯曲半径。
7、最小弯曲半径的影响因素有材料的力学性能、弯曲线方向、材料的热处理状况、弯曲中心角。
8 、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。
9 、板料表面和侧面的质量差时.容易造成应力集中并降低塑性变形的稳定性 .使材料过早破坏。
对于冲裁或剪切坯料.若未经退火.由于切断面存在冷变形硬化层.就会使材料塑性降低 .在上述情况下均应选用较大的弯曲半径。
轧制钢板具有纤维组织. 顺纤维方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标。
10 、为了提高弯曲极限变形程度.对于经冷变形硬化的材料.可采用热处理以恢复塑性。
11 、为了提高弯曲极限变形程度.对于侧面毛刺大的工件.应先去毛刺；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（或朝向弯曲凸模） .以免产生应力集中而开裂。
12 、为了提高弯曲极限变形程度.对于厚料.如果结构允许.可以采用先在弯角内侧开槽后.再弯曲的工艺.如果结构不允许.则采用加热弯曲或拉弯的工艺。
13 、在弯曲变形区内.内层纤维切向受压而缩短应变.外层纤维切向受受拉而伸长应变.而中性层则保持不变。
14 、板料塑性弯曲的变形特点是：（ 1 ）中性层内移（ 2 ）变形区板料的厚度变薄（ 3 ）变形区板料长度增加（ 4 ）对于细长的板料.纵向产生翘曲.对于窄板.剖面产生畸变。
15 、弯曲时.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 .使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺才不一致 .这种现象叫回弹。
第三章：弯曲工艺与弯曲模具设计
校正弯曲时，回弹角修正量： K90
不是90°的角按下式修正： x ( / 90)90
➢ 当r/t ＜ 8~10时，要分别计算弯曲半径和弯曲角的回弹值，再修正。
弯曲板料时
凸模的圆角半径： rp 1/(1/ r) (3 s / Et)
凸模圆弧所对中心角： p
(r
/ rp )
弯曲件的滑移
6. 最小弯曲半径 rmin
❖ r/t 小 —— 变形程度大 —— 弯曲破坏。 影响最小弯曲半径的因素：
❖ 材料的机械性能：好塑性（塑稳）、退火处理、热弯、开槽减薄 ❖ 方向性：折弯线垂直纤维方向：伸长变形能力强
❖ 板宽：B/t 小（< 3） ❖ 弯曲角：小, 直边有切向形变。 ❖ 板料表面质量和断面质量：差处易应力集中发生破坏。 ❖ 板料厚度：t小 —— 切向应变小 —— 开裂小。
弯曲件的工序安排
1. 工序安排的一般原则 ➢ 先弯外角后弯内角，后次弯曲不能影响前一次弯曲变形，前次弯曲应考 虑后次弯曲有合适的定位基准。 ➢ 当有多种方案时，要进行比较，进行优化。
2. 工序安排的一般方法 ➢ 形状简单的弯曲件可一次弯曲成形。如V形、U形、Z形。 ➢ 形状复杂的弯曲件可用两次或多次压弯成形。
➢ r/t值
小r/t： 加厚筋边或 减小 r； 其值大时拉弯
（在同条件下，r/t越小，则总变形量就越大，回弹就越小。） 工艺处理
➢ 弯曲中心角
（α越大，变形区长度越长，参与变形的区域越大，回弹越多。）
小
➢ 弯曲方式与校正力大小
（自由弯曲回弹大，校正弯曲回弹小，校正力越大回弹越小。）
➢ 工件形状
（工件形状越复杂，回弹就越少。）
弹－塑性变形： 塑性变形：
L1－L2 ，r1－r2 超过屈服极限，
冲压工艺与模具设计第3章 弯曲工艺与弯曲模
3.1.2 弯曲变形的特点
1．弯曲变形区主要在弯曲件的圆角部分。 2.弯曲变形区的中性层长度保持不变。 3.弯曲变形区材料厚度变薄。 4.弯曲变形区内横断面的形状变化
3.2 弯曲变形程度及其表示法
3.2.1 最小弯曲半径
对于厚度一定的板料，弯曲半径越小，板料外 表面变形程度越大，当弯曲半径减小到一定值以后， 板料外表面变形将超过最大许可变形程度而产生弯 曲裂纹。在保证板料外层不产生裂纹的前提下，所 能达到的工件内表面最小圆角半径，称为最小弯曲 半径rmin 。生产中用它来表示材料弯曲时的变形程 度极限。 最小弯曲半径rmin的数值参见表3－1。
3.1.1 弯曲变形过程
V形工件的弯曲是最基本的弯曲变形，其弯曲 过程如图3－2所示。板料的弯曲变形过程是围绕着 弯曲圆角区域展开的，该区域为弯曲主要变形区。 当弯曲圆角半径减小到一定值时，板料的内外 表面首先开始出现塑性变形，并逐渐向板料内部扩 展。当凸模、板料和凹模三者完全压紧，板料的弯 曲内侧半径和弯曲力臂达到最小时，弯曲过程结束。
第3章 弯曲工艺与弯曲模
3.1
弯曲变形过程分析
弯曲变形程度及其表示法 弯曲件的工艺性分析 弯曲件卸载后的回弹
3.2
3.3
3.4
3.5
弯曲件坯料尺寸的计算
3.6
弯曲力的计算
3.7
弯曲模的典型结构 弯曲模工作部分的尺寸设计 弯曲工艺中常见问题及解决措施
3.8
3.9
3.10
弯曲工艺与模具设计实训
3.1 弯曲变Байду номын сангаас过程分析
3．校正弯曲时的回弹值
V形件校正弯曲的回弹如图3－16所示。 回弹量一般用弯曲角的增大量△β表示，可 用试验所得的公式计算，公式如表3－5所 示。
模具设计第3章弯曲工艺与弯曲模课件
b/t<3窄板弯曲，断面产生了 畸变 ,外窄内宽
3.1.4 弯曲件的结构工艺性
弯曲件的结构工艺性是指弯曲零件的形状、 尺寸、精度、材料以及技术要求等是否符合弯 曲加工的工艺要求。具有良好工艺性的弯曲件， 能简化弯曲的工艺过程及模具结构，提高工件 的质量。
1. 弯曲件的形状 弯曲件形状对称，对应r 相等
播放动画
1-顶杆 2-定位钉 3-模柄 4-凸模 5-凹模 6-下模座
3. L形件弯曲 适用于两直边长度相差较大的单角弯曲件
a）竖边无校正
b）竖边可校正
L形件弯曲
4.复杂零件 多次V形弯曲制造复杂零件举例
3.2.2 U形件弯曲模
1.U形件弯曲模的一般结构形式
Ｕ 形 件 弯 曲 模
1.凸模 2.凹模 3.弹簧 4.凸模活动镶块 5.凹模活动镶块 6.定位销 7.转轴 8.顶板 9.凹模活动镶块
弯曲半径r＞0.5t： 按中性层不变原理，坯料总长度应等于弯曲 件直线部分和圆弧段长度之和，即：
提问：下面的弯曲件展开长度如何计算？
L
l1
l2
l3
π α1 180
(r1
xt
)
π α2 180
S / E 越大，回弹越大。
E1>E2
1 2
.
1 2
图a)
E3=E4
3 4
3 4
图b)
材料的力学性能对回弹值的影响 1、3－退火软钢 2-软锰黄铜 4-经冷变形硬化的软钢
应尽量选择屈服极限小、n值小的材料以获得 形状规则、尺寸精确的弯曲件。
(2)相对弯曲半径r/t r/t越小，变形程度越大，回弹量减小。
例：1mm厚铝板、65Mn板，弯曲时易裂，退火后 再弯，则弯曲正常。
弯曲工艺和弯曲模具设计复习题答案
第三章弯曲工艺及弯曲模具设计复习题答案一、填空题1、将板料、型材、管材或棒料等弯成一定角度、一定曲率.形成一定形状的零件的冲压方法称为弯曲。
2、弯曲变形区内应变等于零的金属层称为应变中性层。
3、窄板弯曲后起横截面呈扇形状。
窄板弯曲时的应变状态是立体的.而应力状态是平面4、弯曲终了时.变形区内圆弧部分所对的圆心角称为弯曲中心角。
5、弯曲时.板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为最小弯曲半径6、弯曲时.用相对弯曲半径表示板料弯曲变形程度.不致使材料破坏的弯曲极限半径称最小弯曲半径7、最小弯曲半径的影响因素有材料的力学性能、弯曲线方向、材料的热处理状况、弯曲中心角8、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9、板料表面和侧面的质量差时.容易造成应力集中并降低塑性变形的稳定性.使材料过早破坏。
对于冲裁或剪切坯料.若未经退火.由于切断面存在冷变形硬化层.就会使材料塑性降低.在上述情况下均应选用较大的弯曲半径。
轧制钢板具有纤维组织.顺纤维方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标。
10、为了提高弯曲极限变形程度.对于经冷变形硬化的材料.可采用热处理以恢复塑性。
11、为了提高弯曲极限变形程度.对于侧面毛刺大的工件.应先去毛刺；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（或朝向弯曲凸模）.以免产生应力集中而开裂。
12、为了提高弯曲极限变形程度.对于厚料.如果结构允许.可以采用先在弯角内侧开槽后.再弯曲的工艺.如果结构不允许.则采用加热弯曲或拉弯的工艺。
13、在弯曲变形区内.内层纤维切向受压而缩短应变.外层纤维切向受受拉而伸长应变.而中性层则保持不变14、板料塑性弯曲的变形特点是：（1）中性层内移（2）变形区板料的厚度变薄（3）变形区板料长度增加（4 ）对于细长的板料.纵向产生翘曲.对于窄板.剖面产生畸变。
15、弯曲时.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.使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺才不一致.这种现象叫回弹。
冲压模具设计与制造-弯曲工艺与模具设计
应用场景
广泛应用于手机、汽车、电视机、 计算机等产品的制造中
弯曲工艺的应用场景
个人消费品
行李车、儿童座椅、自行车座等
建筑领域
门窗、钢结构等
工业制造
吊车臂、桥架、挖掘机臂等
汽车领域
汽车车身、排气管、离合器等
弯曲工艺的优缺点
优点
• 工艺简单 • 生产效率高 • 生产成本低 • 形状可变
缺点
• 成型重量限制 • 无法实现非线性弯曲 • 弯曲角度存在最小值 • 弯曲半径限制较大
3 材料
应选择强度和韧性都较高的材料，同时应考 虑在操作过程中的磨耗性和修复性
4 可维修性
模具设计应考虑寿命和易损件，易于维修和 更换
弯曲模具的分类
按形式分类
• 单工位模 • 连续模 • 中空模 • 异形模
按应用分类
• 汽车工业专用模 • 造船业用弯管模 • 机床上安装的弯管模 • 家电制造业弯头型号模
Hale Waihona Puke 弯曲模具的设计方法常见方法
手工模拟、数值模拟、经验规律法、模拟仿真
设计步骤
1. 确定工件的几何形状 2. 计算弯曲力矩和弯曲角度 3. 准备模具的设计图纸 4. 优化模具的几何尺寸
弯曲模具对模具的要求
1 强度
模具应具有足够的强度来承受弯曲力矩和弯 曲压力的作用
2 精度
模具必须保证成型精度的要求，例如加工定 位孔及精度要求达到零误差
弯曲工艺的材料选择
常见材料
铝合金、钢材、不锈钢、镁合金 等
制造工艺
冷拔可广泛应用，热轧用于钢材 弯曲时的复合成型
板厚选择
在保证预算的前提下，尽量选择 薄板
弯曲模具的构造和原理
1
模具设计基础-第三章弯曲工艺与弯曲模具设计
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
对于形状比较简单、尺寸精度要求不高的弯曲件，可直接 采用下面介绍的方法计算坯料长度。
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，还需反复试弯不断修正，才能最后
确定坯料的形状及尺寸。
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
（2）应变中性层 网格由正方形变成了扇形，靠近凹模的外侧纤维切向 受拉伸长，靠近凸模的内侧纤维切向受压缩短，在拉伸与 压缩之间存在一个既不伸长也不缩短的中间纤维层，称为 应变中性层。
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
（3）变形区横断面的变形 板料的相对宽度 b/t 对弯曲变形区的材料变形有很大影 响。 一般将相对宽度 b/t＞3 的板料称为宽板；相对宽度 b/t ＜3 的板料称为窄板。
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
（2）最小弯曲半径 最小弯曲半径指弯曲件弯曲部分的内角半径，用 r 表示， 如图(a)所示。弯曲件的弯曲半径越小，则毛坯弯曲时外表面 的变形程度就越大。如果弯曲半径过小，毛坯在弯曲时，其外 表面的变形就可能会超过材料的变形极限而产生裂纹。因此弯 曲工艺受最小弯曲半径rmin 的限制。
的流动阻力。 (3) 制件的相对弯曲半径大于最小相对弯曲半径。若不能满
足时，应分两次或多次进行弯曲。 (4) 对于塑性差或加工硬化较严重的毛坯，先退火后弯曲。 (5) 把毛坯有毛刺的一面置于变形区的内侧。
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
2、滑移——指在弯曲过程中，毛坯沿凹模口滑动时由于 两边所承受摩擦阻力不同而出现的毛坯向左或向右移动的现象， 使弯曲件的尺寸精度达不到要求。
模具设计基础-第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计ppt课件
自由弯曲 弹性弯曲
校正弯曲 塑性弯曲
弯曲效果：表现为弯曲半径和弯曲中心角的变化（具设计
3.弯曲变形分析 研究材料的变形，常采用网格法。根据坐标网格的变
化情况来分析弯曲变形时毛坯的变形特点。
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
（1）弯曲变形区的位置 通过对网格的观察，可见弯曲圆角部分的网格发生了显 著的变化，原来的正方形网格变成了扇形。靠近圆角部分的 直边有少量变形，而其余直边部分的网格仍保持原状，没有 变形。说明弯曲变形的区域主要发生在弯曲圆角区，即弯曲 带中心角α 范围内。
模具设计基础
—弯曲工艺与弯曲模具设计
.
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
了解弯曲工艺及弯曲件的结构工艺性分析，理解弯 曲变形过程分析，理解弯曲件的质量问题及防止措施， 掌握弯曲工艺设计和弯曲模具典型结构组成及工作过程 分析。
应该具备的能力：具备弯曲件的工艺性分析、工艺 计算和典型结构选择的基本能力，初步具备根据弯曲件 质量问题正确分析原因并给出防止措施的能力。
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
二、弯曲件回弹
材料在弯曲过程中，伴随着塑性变形总存在着弹性变形， 弯曲力消失后，塑性变形部分保留下来，而弹性变形部分要恢 复，从而使弯曲件与弯曲模的形状并不完全一致，这种现象称 为弯曲件的回弹。回弹是所有弯曲件都存在的问题，只不过是 回弹量大小而已。回弹量的大小通常用角度回弹量 Δθ 和曲率 回弹量 Δ r 来表示。
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
弯曲件在生产生活中经常见到，如下图所示的电器元 件和弯管均为弯曲件。这些产品的共同特点是：不管是板 类件还是管形件，都有一定的弯曲角度。另外，很多弯曲 件上有孔，是先冲孔还是先弯曲，如何判断并制定加工的 先后顺序呢？
弯曲工艺与模具设计
第三章弯曲工艺与模具设计弯曲是使材料（板料、棒料、管材等）产生塑性变形，形成具有一定角度或一定曲率零件的冲压工艺。
它属于成形工序，是冲压的基本工序之一，各种常见弯曲件如图4-1所示。
根据所使用的工具及设备的不同，可以把弯曲工序分为使用模具在普通压力机上进行的压弯及在专门的弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。
虽然各种弯曲方法使用的工具及设备不同，但其变形过程和变形特点有共同规律。
（【1】p108）第一节弯曲变形过程及特点一、弯曲变形过（本节内容摘自【2】p148）V形弯曲是最基本的弯曲变形，任何复杂弯曲都可以看成是由多个v形弯曲组成。
所以以v形弯曲为代表分析弯曲变形的过程。
弯曲过程中，当坯料上受到凸模压力（弯曲力矩）时，坯料的曲率半径会发生变化。
图4-3所示为一副常见的v形件弯曲。
其弯曲过程简述如下：弯曲开始前，先将平板毛坯放入模具定位板中定位，然后凸模下行，实施弯曲，直到板料与凸模、凹模完全贴紧（此时冲床下行至下死点），然后开模（此时冲床上行至上死点），再从模具中取出v形件。
其受力情况如图4-4所示，弯曲过程分析如图4-5所示。
在板材A处，凸模施加外力2F，在凹模支撑点B1，B2处则产生反力与这外力构成了弯曲力矩M=FxL,该我弯曲力矩使板材产生弯曲变形。
弯曲变形可分成弹性变形阶段、塑性变形阶段和矫正弯曲阶段。
（1）弹性变形阶段：在凸模的压力下，板料受弯曲力矩M的作用，坯料变形区应力最大的内、外表面的材料没有产生变形，变形区内的材料仅产生弹性变形，且是自由弯曲，此时如果消除弯曲力矩时，坯料将恢复原状。
如图4-5(a)所示。
（2）塑性变形阶段：坯料变形区内、外表面的应力分量满足塑性条件，进入塑性变形状态。
此时如果消除弯曲力矩时，坯料将不能恢复原状。
随着凸模进一步下行，塑性变形有表面向中心进一步扩展。
板料与凹模v形表面逐渐靠紧，同时曲率半径和曲率力臂逐渐变小，即r0>r1>r2>r k,L0>L1>L2>L k。
第3章 弯曲工艺与弯曲模具
另一种克服回弹的有效方法：采用 摆动式凹模 ，而凸模侧 壁应有补偿回弹角β ；当材料厚度负偏差较大时，可设计成凸、 凹模间隙可调的弯曲模。
在弯曲件直边端部纵向加压。 用橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。
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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 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沿工件的长度方向产生移动，使工 件两直边的高度不符合图样的要求，这种现象称为偏移。
第二节 弯曲工艺设计及计算
一、弯曲变形过程
V形件弯曲是最基本的弯曲变形。
弯曲变形过程
r0 r1 r2 r
l0 l1 l2 lK
弯曲结果：表现为弯曲半径和弯曲力臂的变化（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。
铰支板弯曲模
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二、连续模
对于批量大、尺寸较小的弯曲件，为了提高生产率，操作 安全，保证产品质量等，可以采用连续弯曲模进行多工位的冲 裁、压弯、切断连续工艺成形。
三、复合模
对于尺寸不大的弯曲件，还可以采用复合模，即在压力 机一次行程内，在模具同一位置上完成落料、弯曲、冲孔等 几种不同工序。
两次弯曲复合的弯曲模
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第四节 弯曲模工作部分结构参数的确定
一、弯曲凸模圆角半径
r rmin r rmin
r凸＝r
r凸＝rmin
当ｒ/ｔ＞10时，则应考虑回弹，将凸模圆角半径r凸 加以修正。
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二、凹模圆角半径
凹模圆角半径不能过小，否则弯矩的力臂减小，毛坯沿凹 模圆角滑进时阻力增大，从耐增加弯曲力，并使毛坯表面擦伤。
冲压模具设计与制造-弯曲工艺与模具设计
二.截面翘曲
1.现象
当弯曲相对宽度很大的V形件时 ，会产生明显的翘曲现象。
2.原因
由于宽板弯曲时，沿宽度方向上的变形区外侧为拉应力， 内侧为压应力，
在弯曲件宽度方向会形成力矩 MB 。
弯曲结束后 ，外加力去除 ，在宽度方向将引起与力矩 MB 方向相反的弯曲 形变 ， 即弓形翘曲。
(2) 先加长直边弯曲 ， 再切边
第15页 ，共38页。
2.预制孔的位置
弯曲有孔的工序件时 ，如果孔位于弯曲变形区内 ，则弯曲时孔要发 生变形 ，为此必须使孔处于变形区之外。
(1)加工工艺孔 、工艺槽 (2) 先弯曲 ， 再冲孔 (3)冲凸缘缺口和月牙形槽
第16页 ，共38页。
3.弯曲件形状
(1) 一般要求弯曲件形状对称 弯曲件形状应尽量对称 ， 以免板料与模具之间的摩擦阻力不均匀而产生工
第22页 ，共38页。
(3) 当弯曲件几何形状不对称时 ，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。
第23页 ，共38页。
第三节 提高弯曲件质量的工艺措施
一.弯曲外层拉裂
1.现象 2.原因
弯曲外层的拉伸应变量超过了材料应变极限，
3.解决方法
弯曲半径满足最小相对弯曲半径要求。
(4) 避免尺寸突变部分的弯曲 a. 使尺寸突变处远离弯曲变形区
b. 预先冲裁工艺孔、工艺槽 ， 防止弯曲部分
受力不均而产生变形和裂纹，
第19页 ，共38页。
4. 尺寸标注
尺寸标注对弯曲件的工艺性有很大的影响 。孔的位置精度不受坯 料展开长度和回弹的影响 ，将大大简化工艺设计。
第20页 ，共38页。
四.弯曲件的工序安排原则
第三章弯曲工艺与弯曲模具设计
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《冲冲 压压工工艺艺与及模模具具设设计计助学》课件
第3章 弯曲工艺与弯曲模具设计
第3章 弯曲工艺与弯曲模具设计
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第3章 弯曲工艺与弯曲模具设计
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第3章 弯曲工艺与弯曲模具设计
1.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。
2.弯曲变形区存在应变中性层
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。
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。
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(如图3.2.3)。
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第3章 弯曲工艺与弯曲模具设计
3.2.3 改进零件的结构设计
积累值越大，其回弹角越大。但对弯曲半径的回弹影响不大。
弯曲工艺及弯曲模具设计复习题答案
第三章1 、将板料、型材、管材或棒料等弯成一定角度、一定曲率，形成一定形状的零件的冲压方法称为弯曲。
2 、弯曲变形区内应变等于零的金属层称为应变中性层。
3 、窄板弯曲后起横截面呈扇形状。
窄板弯曲时的应变状态是立体的,而应力状态是平面。
4 、弯曲终了时，变形区内圆弧部分所对的圆心角称为弯曲中心角.5 、弯曲时，板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为最小弯曲半径。
6 、弯曲时，用相对弯曲半径表示板料弯曲变形程度，不致使材料破坏的弯曲极限半径称最小弯曲半径。
7、最小弯曲半径的影响因素有材料的力学性能、弯曲线方向、材料的热处理状况、弯曲中心角 .8 、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。
9 、板料表面和侧面的质量差时，容易造成应力集中并降低塑性变形的稳定性，使材料过早破坏。
对于冲裁或剪切坯料，未经退火,由于切断面存在冷变形硬化层，就会使材料塑性降低，上述情况下均应选用较大的弯曲半径.轧制钢板具有纤维组织，顺纤维方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标。
10 、为了提高弯曲极限变形程度，对于经冷变形硬化的材料,可采用热处理以恢复塑性。
11 、为了提高弯曲极限变形程度，对于侧面毛刺大的工件，应先去毛刺 ;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(或朝向弯曲凸模)，以免产生应力集中而开裂。
12 、为了提高弯曲极限变形程度，对于厚料,如果结构允许，可以采用先在弯角内侧开槽后,再弯曲的工艺，如果结构不允许，则采用加热弯曲或拉弯的工艺。
13 、弯曲变形区内，内层纤维切向受压而缩短应变,外层纤维切向受受拉而伸长应变,而中性层保持不变14 、板料塑性弯曲的变形特点是：（ 1 ) 中性层内移（ 2 ）变形区板料的厚度变薄（ 3 ）变形区板料长度增加（ 4 ）对于细长的板料，纵向产生翘曲，对于窄板，剖面产生畸变.15 、弯曲时，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，使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺才不一致，这种现象叫回弹。
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零件名称：接叉
生产批量：10万件/年 材料：45#钢 料厚：3mm
生产零件图：如图3-1所示。
图3-1 接叉弯曲件
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相关知识
（一）弯曲变形过程 及特点
弯曲变形过程
(a) 有压板的单角回弹；
(b) 回弹角做在两侧的双角弯曲； (c) 模具底部做成圆弧形的双角弯曲
图3-18 弯曲时的偏移现象
s—偏移量
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项目三
弯曲工艺与模具设计
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图3-19 克服偏移的措施(1)
图3-20 克服偏移的措施(2)
图3-21 翘曲
图3-22 减小翘曲的措施
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弯曲变形时的 应力应变状态
图3-6 弯曲时的应力应变状态图
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项目三
（二）弯曲件质量分析
弯曲工艺与模具设计
弯曲时的主要质量问题有弯裂、回弹、偏移、翘曲及截面畸变。
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图3-7 弯裂
图3-8 压弯时的变形情况
图3-9 弯曲角对rmin/t的影响
图3-10 板料轧制方向对弯曲半径的影响
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项目三
弯曲工艺与模具设计
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03 项目实施
（七）弯曲模具零件图的设计绘制
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项目三
弯曲工艺与模具设计
（七）弯曲模具零件图的设计绘制
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03
项目实施
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项目三
弯曲工艺与模具设计
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03 项目实施
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谢谢大家
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2.凹模圆角半径及凹模深度
弯曲工艺与模具设计
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弯曲V形件时，凹模深度及底部最小厚度如 图3-32a所示，可查表3-4。
弯曲U形件时，若弯边高度不大，或要求 两边平直，则凹模深度应大于零件高度，如图 3-33b所示，图中m值见表3-5。而对平直度要 求不高时，可采用图3-33c所示凹模形式。凹 模深度L0值见表3-6。
弯曲工艺与模具设计
1.凸模圆角半径
14
ｔ较小时，凸模圆角半径等于
工件的弯曲半径ｒ，但不应小 于表3-3所列的最小弯曲半径值 rmin。若r/t小于最小相对弯曲半 径，则可以先弯成较大的圆角 半径，然后再采用整形工序进 行整形。 当弯曲件的相对弯曲半径
r/t较大时（ｒ/ｔ＞10），则
凸模圆角半径应根据回弹来修 正。
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《冲压工艺与模具设计》
项目三 弯曲工艺与模具设计
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学习目的与要求
了解弯曲变形过程及特点
掌握弯曲件的质量分析方法
掌握弯曲件的工艺计算 掌握弯曲模的典型结构 掌握弯曲模主要零部件的设计 能够进行一般复杂程度弯曲模的设计
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目 录
一
项目引入
二
相关知识
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01 项目引入
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弯曲件的尺寸标注
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弯曲件的尺寸精度
图3-28 弯曲件的尺寸标注
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项目三
2.弯曲件的工艺计算
弯曲工艺与模具设计
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图3-29 中性层位置的确定
图3-30 r>0.5t的弯曲件
图3-31 r<0.5t的弯曲件
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项目三
（四）弯曲模的设计
当工件的相对弯曲半径ｒ/
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项目三
弯曲工艺与模具设计
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03 项目实施
（一）设计的前期准备
（二）弯曲模总体方案 的确定
（三）弯曲件展开长 度的计算
（四）弯 曲力计算
五）弯曲模主要 零件的设计与选 用
六）弯曲模具 装配图的设计 绘制
（七）弯曲模具零 件图的设计绘制
（八）编写、 整理技术文件
11/28/2018
图3-11 开槽后进行弯曲
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项目三
弯曲工艺与模具设计
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图3-12 弯曲件的回弹与负回弹
图3-13 在零件结构上考虑减小回弹
图3-14 改变凸模形状减小回弹
图3-15 纵向加压法
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项目三
弯曲工艺与模具设计
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图3-16 利用回弹规律补偿法
图3-17 软凹模弯曲
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项目三
3.凸、凹模间隙
弯曲工艺与模具设计
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项目三
4.凸模和凹模的宽度尺寸计
弯曲工艺与模具设计
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11/28/2018
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项目三
（五）弯曲模的典型结构
弯曲工艺与模具设计
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V形件弯曲模
2
U形件弯曲模
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图3-2 V形件压弯过程
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项目三
2
弯曲工艺与模具设计6弯曲变形特点图3-3 弯曲变形前后坐标网格的变化 —弯曲角；α—制件角； l—弯曲线；r—弯曲半径
图3-4 板料弯曲后的横截面变化
图3-5 板料弯曲变形程度比较
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项目三
3
弯曲工艺与模具设计
图3-23 截面畸变
11/28/2018
图3-24 弯曲坯料的工艺切口
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项目三
（三）弯曲件的 工艺计算
1 最小弯曲半径
弯曲工艺与模具设计
12
图3-25 弯曲件直边高度 2 弯曲件直边高度 弯曲件孔边距
（ a）
（ b） 图3-26 弯曲件孔边距
（c）
3
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止裂孔、止裂槽 图3-27 预冲工艺槽、孔的弯曲件
项目三
（五）弯曲模的典型结构
3 Z形件弯曲模
弯曲工艺与模具设计
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4
帽罩形件弯曲模
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项目三
（五）弯曲模的典型结构
弯曲工艺与模具设计
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5
圆形件弯曲模
11/28/2018
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项目三
（五）弯曲模的典型结构
弯曲工艺与模具设计
21
6
其它形状弯曲件的弯曲模
7
通用弯曲模
8
复合弯曲模
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项目三
弯曲工艺与模具设计
23
03 项目实施
（三）弯曲件展开长度的计算
（六）弯曲模具装配图的设计绘制
11/28/2018
图3-49 弯曲模装配图 1—模柄；2—螺钉；3—上模座；4—垫板；5—凸模固定板；6—凸模；7—定位板 8—工件；9—凹模；10—顶件块；11—下模座；12—销钉；13—螺钉