第三章 弯曲工艺及弯曲模

3.1 弯曲变形3.2 最小相对弯曲半径3.3 弯曲件的回弹3.4 弯曲件的工艺性3.5 弯曲件的展开尺寸计算353.6弯曲力的计算3.7 弯曲模工作部分设计373.8 凸、凹模工作部分的尺寸与公差3.9 弯曲模的典型结构及弯曲模具中主要零部件制造工艺过程示例弯曲：在冲压力的作用下，把平板坯料弯折成一定角度和形状的种塑性成型工艺。

定角度和形状的一种分类：压弯、折弯、扭弯、滚弯和拉弯。

弯曲模：弯曲工艺使用的冲模。

压弯的典型形状典型的压弯工件第一节弯曲变形一、板料的弯曲过程、板料的弯曲过程在弯曲过程中，板料的弯曲半径123......n r r r r ，，，，和支点距离随凸模的下行逐渐减小，12......n l l l ，，，随凸模的下行逐渐减小而弯曲终了时，板料与凸模完全贴合凸、凹模完全贴合。

第一节弯曲变形通过网格试验观察弯曲变形特点。

二、弯曲变形的特点①弯曲件的圆角部分是弯曲变形的主要变形区弯曲变形有以下几个特点：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应变中性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，变薄后的厚度为。

④变形区横截面的变化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1t t η=(宽板) ：横断面几乎不变；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。

3B t>(窄板) ：断面变成了内宽外窄的扇形。

3B t <第一节弯曲变形应变状态应力状态三、变形区和应力应变状态εσ长度内区压应变，外区拉应变，内区压应力，外区拉应力，绝对值最大绝对值最大厚度内区拉应变，外区压应变，变形区引起压应力，由表及里递t σ变变与符号相反表面，由表及里递增窄板内区拉伸窄板θε0t σ=宽度窄板：内区拉伸，外区压缩窄板：宽板：内区压应力，0ε≈0ϕσ=宽板：外区拉应力ϕ第一节弯曲变形三、变形区和应力应变状态第二节最小相对弯曲半径设中性层半径为，弯曲中心角为，则最外层金属（半径为的ρα为R）的伸长率为δ外()()aa oo R R ραρ−−−===oo δραρ外另设中性层位置在半径为处，且弯曲后厚度保持不变，则，故有2r t ρ=+R r t =+将两式联立则有()(2)21=r t r t t rδ+−+==外将两式联立，则有2221r t t r t +++第二节最小相对弯曲半径影响最小相对弯曲半径的因素主要有以下几方面：材料的塑性及热处理状态板料的表面和侧面质量弯曲方向弯曲中心角各种材料在不同状态下的最小相对弯曲半径的数值可参见表33。

各种材料在不同状态下的最小相对弯曲半径的数值可参见表3-3。

第三节弯曲件的回弹一、弯曲件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、弯曲件回弹现象变形则完全消失。

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，产生了弯曲件的弯曲角度和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）。

由于弯曲时内、外区切向应力和应变性质不同，因此弹性恢复方向也相反，即外区缩短，内区伸长。

第回弹性的表现形式：第三节弯曲件的回弹(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。

弯曲半径的增加量为r p r 的增加量为：pr r r−=Δ(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αα度的变化量为：ααα′−=Δ弯曲件的弹性回跳第三节弯曲件的回弹二、影响回弹的因素1、材料的力学性能回弹角的大小，与材料的屈服强度成正比，与弹性模量成反比。

2、相对弯曲半径当其他条件时愈大则变程度愈弹角就愈大/r t当其他条件相同时，愈大，则变形程度愈小，回弹角就愈大。

/r t αΔ3、弯曲角α弯曲角越大，表面变形区域越大，回弹角越大，但对弯曲半径的回弹无影响。

ααΔ第三节弯曲件的回弹二、影响回弹的因素4、弯曲件的形状U形件的回弹由于两边受限制而小于V形件。

5、模具间隙间隙越小，回弹越小，间隙越大，回弹越大。

间隙越弹越间隙越大弹越大6、校正弯曲时的校正力校正力小，回弹力大，增加校正力可以减小回弹量。

第三节弯曲件的回弹三、回弹量的确定/5r t<①当时，对于软性材料在单脚校正弯曲时回弹角的数值可按表3-4选取90D角的数值可按表3-4选取。

第三节弯曲件的回弹三、回弹量的确定②当的自由弯曲时，工件不仅角度有回弹，弯曲/10r t ≥半径也有较大的变化，凸模圆角半径与回弹角可按下式进行计算。

凸模圆角半径03p r r r σ=01s Et+回弹角的数值为00(180)(1)p r r ααΔ=−−D第三节弯曲件的回弹四、减少回弹的措施1.材料选择应尽可能选用弹性模量大的，屈服极限小，机械性能比较稳定的材料稳定的材料。

2.弯曲件设计方面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：在变形区压加强筋或压成形边翼，增加弯曲件的刚性，使弯曲件回弹困难(如图)。

第三节弯曲件的回弹四、减少回弹的措施改进零件的结构设计第三节弯曲件的回弹四、减少回弹的措施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，弯曲前先进行对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。

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(如图)。

第三节弯曲件的回弹四、减少回弹的措施①对于软材料（Q215A 、Q235A 、10、20），其回弹角，在凸模或凹4. 从模具结构采取措施5αΔ<D Q Q 模上作出补偿，并用减少凸、凹模间隙的方法克服回弹。

（如图3-8）02mm 以上的软材料弯曲半径也不大时可把凸模作成局部凸起②对于厚度在0.2mm 以上的软材料，弯曲半径也不大时，可把凸模作成局部凸起（如图3-9），以便对变形区进行整形来减少回弹。

③较材料在模或模上作补偿角消除回③对于较硬材料（45、50、Q275），可在凸模或凹模上作出补偿角，以消除回弹角。

④在弯曲件直边的端部加压，使弯曲变形区的内、外区都是处于压应力状态而减少回弹，并能得到较精确的弯边高度，如图3-10。

⑤采用橡胶或聚氨酯代替刚性凹模进行软凹模弯曲，如图3-11。

图38 用补偿减少回弹图3-8用补偿减少回弹图3-9 减少回弹措施图310 在弯曲件直边的端部加压3-10在弯曲件直边的端部加压减少回弹图采用软模弯曲减少回弹图3-11 采用软凹模弯曲减少回弹第四节弯曲件的工艺性一、弯曲件的结构与尺寸1、弯曲件的形状弯曲件的形状最好对称，弯曲半径左右一致，否则，由于摩擦弯曲件的形状最好对称弯曲半径左右致否则由于摩擦力不均匀，板料在弯曲过程中会产生滑动。

为了防止板料的偏移，设计模具时应具有可靠的定位措施。

移设计模具时应具有可靠的定位措施第四节弯曲件的工艺性一、弯曲件的结构与尺寸2、弯曲件的相对弯曲半径弯曲件的圆角半径应大于板料许可的最小弯曲半径。

当必须弯曲成很小圆角时，可进行多次弯曲，中间辅以退火工须弯曲成很小圆角时可进行中间辅以退火工序。

弯曲件的圆角半径不宜过大，因为过大时，回弹值增大，弯曲件的精度不易保证。

第四节弯曲件的工艺性一、弯曲件的结构与尺寸3、弯曲件的弯边高度①弯曲高度不宜过小其值应为①弯曲高度不宜过小，其值应为2h r t >+②当零件要求时，则需预先在圆角内侧压槽，或增2h r t <+加弯边高度，弯曲后再切除。

③原有结构中不易实现，应改变零件形状③原有结构中不易实现，应改变零件形状。

图313 弯曲件直边的高度对弯曲的影响图3-13弯曲件直边的高度对弯曲的影响第四节弯曲件的工艺性一、弯曲件的结构与尺寸4、弯曲件的孔边距带孔的板料在弯曲时如果孔位于弯曲变形区内则带孔的板料在弯曲时，如果孔位于弯曲变形区内，则孔的形状会发生畸变。

因此，孔边到弯曲半径r中心的距离要满足以下关系：　当t＜2mm时，L≥t；t≥2mm时，L≥2t。

　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，有意使艺孔的变形来保证所要求的孔不产生变形有意使工艺孔的变形来保证所要求的孔不产生变形。

图3-14 弯曲件图3-15 防止弯曲时孔变形的措施的孔边距离第四节弯曲件的工艺性一、弯曲件的结构与尺寸5、避免弯曲根部开裂在局部弯曲某一段边缘时，为避免角部形成裂纹，可预先在局部弯曲某段边缘时为避免角部形成裂纹可预先切出工艺槽，槽深k应大于弯曲半径r。

第四节弯曲件的工艺性一、弯曲件的结构与尺寸弯曲件尺寸标注不同会影响冲压工序的安排如下图（a)所6、弯曲件的尺寸标注弯曲件尺寸标注不同，会影响冲压工序的安排。

如下图（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，可先冲孔落料，然后再弯曲成形，工艺和模具设计较简单。

（b)（)图所示的标注法冲孔只能安排在弯曲工序之后进行才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。

第四节弯曲件的工艺性二、弯曲件的精度弯曲件的精度受坯料定位、偏移、回弹等因素的影响，弯曲的工序数目越多，精度也越低对弯曲件的精度要求应合理，般弯曲件数目越多，精度也越低。

对弯曲件的精度要求应合理，一般弯曲件长度的尺寸公差等级在IT13级以下，角度大于15’。

第四节弯曲件的工艺性二、弯曲件的精度①弯曲件的材料要求具有足够的塑性，屈弹比和屈强/s E σ比小。

②脆性大的材料要求弯曲时有较大的相对弯曲半径，否则容/s b σσ②要易发生裂纹。

③对于非金属材料只有塑性较大的纸板有机玻璃才能进③对于非金属材料，只有塑性较大的纸板、有机玻璃才能进行弯曲，而且在弯曲前材料要进行预热，相对弯曲半径也应该较大，一般要求大于。

/r t 3~5第算第五节弯曲件的展开尺寸计算在弯曲过程中，中性层的位置由材料厚度的中间向板料内侧移动。

若移动后中性层的位置与板料最内层纤维的距离用表示（如图3-18），则中性层xt表示（如图318），则中性层的曲率半径为ρr xtρ=+中性位移系数表（中性层位移系数见表3-7）第算第五节弯曲件的展开尺寸计算一、有圆角半径弯曲件展开长度计算(0.5)r t >弯曲件的展开长度是根据弯曲前后中性层不变原则进行计算的，弯曲件的展开长度等于直线部分长度和圆弧部分中性层长度之和，即1212()180180Z L l l l l r xt παπαρ=++=+++第算第五节弯曲件的展开尺寸计算二、无圆角半径或圆角半径的弯曲件0.5r t <圆角半径的弯曲件坯料展开长度计算公式可参考表3-8。