第三章 弯曲
第三章 弯曲工艺及弯曲模
回弹性的表现形式： (1) 卸载前板料的内半径与凸模的半径吻合，在卸载后增加。 (2)
卸载前弯曲中心角与凸模顶角相吻合，卸载后变化。
第三章 弯曲工艺及弯曲模
二、影响回弹的因素 1.材料的力学性能
材料的屈服点 越高，弹性模量E越小，弯曲变形的回弹也越大。 2.相对弯曲半径
第三章 弯曲工艺及弯曲模
3. 从工艺上采取措施 (1)采用热处理工艺 (2)增加校正工序
第三章 弯曲工艺及弯曲模
4. 从模具结构采取措施 (1) 补偿法
(2)校正法
第三章 弯曲工艺及弯曲模
(3) 纵向加压法
第三章 弯曲工艺及弯曲模
第四节 弯曲件的结构工艺性
定义：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，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。
第七节 弯曲模工作部分设计
一、凸、凹模的圆角半径及凹模的深度
第三章 弯曲工艺及弯曲模
1、凸模的圆角半径
2、凹模的圆角半径
第三章 弯曲工艺及弯曲模
二、凸凹模间隙 弯曲有色金属时 Z=tmin+ct 弯曲黑色金属时 Z=tmax+ct
第八节 凸凹模工作部分的尺寸与公差
（1）弯曲件外形尺寸的表注 当弯曲件为双向对称偏差时，凹模尺寸为
1 d Ld (L 2 Δ)0
第三章 弯曲工艺及弯曲模
当弯曲件为单向偏差时，凹模尺寸为
凸模ห้องสมุดไป่ตู้寸为
3 d Ld (L 4 Δ)0
第三章 弯曲
第三章弯曲及弯曲模具设计一、目的与要求宽板立体纯塑性弯曲时的应力分布情况和应力应变中性层位置的确定，板料的最小弯曲半径及其影响因素，如何防止或减少弯曲件的回弹；掌握弯曲件的工艺性好坏及如何改进。
熟悉弯曲模的典型结构，管料的弯曲加工方法，能安排弯曲件的工艺。
其它内容作一般性了解。
二、主要内容弯曲模基础弯曲模实例分析三、难点与重点弯曲件回弹的控制方法四、授课方式多媒体授课。
五、思考题3－1 弯曲的概念。
333333弯曲：将板料及棒料、管料、型材弯曲成具有一定形状和尺寸的弯曲制件的冷冲压工序称为弯曲。
弯曲的方法有压弯、折弯、滚弯和拉弯等。
其中，在压力机上利用模具对板料进行压弯加工在生产中用得最多。
本章主要介绍在压力机上进行板料压弯加工的工艺和模具设计问题。
弯曲工艺及模具设计就是搞清弯曲过程及特点及工艺性、确定弯曲工艺方案、设计相应3.1 弯曲变形过程及特点aabbαaabb(a)(b)3、宽度变化：当板料较窄（B<3t）时，宽度断面成内宽外窄，如图3-4（a）所示。
当板料较宽（B>3t）时基本保持原状，如图3-4（b）所示。
当板料的宽度很大，厚度又较薄，宽度方向的刚性较差时，板料弯曲的弯曲线容易产生纵向弯曲。
4、回弹：当凸模完成弯曲回程后，由于弹性变形的回复，弯曲件的弯曲半径r、弯曲角α与凸模圆角半径r p、中心角αp并不一致，这种现象称为回弹。
5、弯裂：若弯曲变形程度太大，变形区外层材料所受拉应力达到材料的强度极限时，材料表面将被撕裂，这种现象称为弯裂。
3.2 弯曲件的工艺性3.2.1 弯曲件的工艺性弯曲件的工艺性：指弯曲件的材料、形状、尺寸、精度要求和技术要求等对弯曲工艺的适应程度。
一、弯曲件的材料弯曲件的材料应具有足够的塑性，较低的屈服极限和较高的弹性模量。
最适宜于弯曲的材料：有钢（含碳量不超过0.2%））、紫铜、黄铜、软铝等。
脆性较大的材料，如磷青铜、铍青铜、弹簧钢等，要求弯曲时有较大的相对弯曲半径。
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
弯曲PPT课件
缩之间存在一个既不伸长、也不压缩的纤维层，称应变中性
层。而毛坯截面上的应力，在外层的拉应力过渡到内层压应
力时，发生突然变化的或应力不连续的纤维层，称应力中性
层。应变中性层用于计算弯曲件毛坯长度计算；应力中性层
用于计算弯曲应力和应力分析。弹性弯曲时，应变中性层与
应力中性层相重合，其应变和应力为零，中性层位置一定通
弯曲：将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯 成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的 冲压工序。 弯曲毛坯的种类：板料、棒料、型材、管材
本章与第2章相比：
准确工艺计算难，模具动作复杂、结构设计规律性不强。
.
2
弯 曲 成 形 典 型 零 件
.
3
生活中的弯曲件
.
4
压弯的典型形状： 典型压弯工件：
二、中性层位置的内移（续）
金属体积不变条件，得
tlbR 2r22 b 31
塑性变形后，弯曲中性层长度不变，得
l 0 3 2
联解， Rr因 t
0 r t 2 t
二、中性层位置的内移（续）
0rt2tr1 2t
可以看出，塑性弯曲时应变中性层位置与r/t、系数ξ的数 值有关，而弯曲时，随着凸模下行，相对弯曲半径r/t和系数ξ 是不断变化的，所以板料塑性弯曲时的应变中性层位置，也 在逐渐改变、逐步移动。
变形程度愈大，变薄现象愈严重。 弯曲时的厚度变薄会影响零件的质量。因此，在拟定弯 曲工艺和模具设计时，必须采取有效措施，才能弯制出合乎 要求的零件。
.
22
§3.1 板料的弯曲现象及其原因
四、板料长度的增加
根据体积不变条件，弯曲区板料厚度的减薄的结果使板 料长度l必然增加。相对弯曲半径r/t愈小，减薄量愈大，板 料长度的增加量也愈大。因此，对于r/t值较小的弯曲件， 在计算弯曲件的毛坯长度时，必须考虑弯曲后板料增长， 并通过多次弯曲试验，才能得出合理的毛坯展开尺寸。
弯曲ppt课件
§3.1 板料的弯曲现象及其原因
五、板料横截面的畸变、翘曲和拉裂（翘曲）
弯曲后的翘曲
§3.1 板料的弯曲现象及其原因
五、板料横截面的畸变、翘曲和拉裂（翘曲）
弯曲后的翘曲
§3.1 板料的弯曲现象及其原因
五、板料横截面的畸变、翘曲和拉裂（翘曲）
型材、管材弯曲后的剖面畸变
§3.1 板料的弯曲现象及其原因
变形程度愈大，变薄现象愈严重。 弯曲时的厚度变薄会影响零件的质量。因此，在拟定弯 曲工艺和模具设计时，必须采取有效措施，才能弯制出合乎 要求的零件。
§3.1 板料的弯曲现象及其原因
四、板料长度的增加
根据体积不变条件，弯曲区板料厚度的减薄的结果使板 料长度l必然增加。相对弯曲半径r/t愈小，减薄量愈大，板 料长度的增加量也愈大。因此，对于r/t值较小的弯曲件， 在计算弯曲件的毛坯长度时，必须考虑弯曲后板料增长， 并通过多次弯曲试验，才能得出合理的毛坯展开尺寸。
§3.1 板料的弯曲现象及其原因
三、弯曲区板料厚度的变薄
板料弯曲时，以中性层为界，外层纤维受拉使厚度减薄， 内层纤维受压使板料增厚。我们知道，在r/t≤4时，应变中性 层向内移动。内移结果：外层拉伸变薄区范围逐步扩大，内 层压缩增厚区范围不断减小，外层的减薄量会大于内层的增 厚量，从而使弯曲区厚度变薄。
§3.1 板料的弯曲现象及其原因
五、板料横截面的畸变、翘曲和拉裂（畸变）
窄板（B/t≤3） 宽板（B/t>3） 弯曲变形区的横截面变化情况
§3.1 板料的弯曲现象及其原因
五、板料横截面的畸变、翘曲和拉裂（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 素为板料的相对宽度。
b/t > 3(宽板) 横断面几乎不变； b/t≤3(窄板) 断面变成了内宽外窄的扇形。
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，
第3章 弯曲工艺与弯曲模具
总之影响最小弯曲半径的主要因素如下：
⒈ 材料的机械性能；
⒉ 板材纤维的方向性；
⒊ 弯曲件的宽度； ⒋ 板材的表面质量和剪切断面质量；
⒌ 弯曲角；
⒍ 板材的厚度。 最小弯曲半径可按表3-1选取
表3-1 最小弯曲半径rmi
3.2.2、弯曲时的回弹及控制回弹的措施 1、弯曲回弹现象 弯曲回弹现象产生于弯曲变形结束后的卸载过程，是由其内部产生 的弹性回复力矩造成的。弯曲件卸载后的回弹，表现为弯曲件的弯曲 半径和弯曲角的变化，如图3-6所示。
（a ）
（b ） （c） 图3-25 防止尖角处撕裂的措施
0 绪论 一、冲压概念
图3-26所示的零件，根据需要设置了工艺孔、槽及定位孔。图（a） 所示工件弯曲后很难达到理想的直角，甚至在弯曲过程中变宽、开 裂。如果在弯曲前加工出工艺缺口（M×N），则可以得到理想的弯 曲件。图（b）所示的工件，在弯曲处预先冲制了工艺孔，效果与 图（a）相同。图（c）所示的工件，要经过多次弯曲，图中的D是 定位工艺孔，目的是作为多次弯曲的定位基准，虽然经多次弯曲， 该零件仍保持了对称性和尺寸精度，
0 绪论 一、冲压概念
凸模下行，减小到r/t>200时，板料处于线形弹塑性状态，
即板料中心几附近区域为弹性变形，其他部分为塑性变形， 弯曲进行至r/t值大约在(200>r/t>5)时，板料进入线形全塑
性弯曲状态。
当其进一步减小到r/t3~5时，则为立体塑性弯曲，此即模 具弯曲最终状态。
• 窄板(b/t3)弯曲时，宽度 方向可以自由变形，故其应 力b0,内外层的应变状态 是立体的，应力状态是平面 的。 • 宽板(b/t>3)弯曲时，由于 宽度方向材料不能自由变形 （宽度基本不变），即
第三章 弯曲
第三章 弯 曲
弯曲：将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯 成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的 冲压工序。 弯曲毛坯的种类：板料、棒料、型材、管材
本章与第2章相比：
准确工艺计算难，模具动作复杂、结构设计规律性不强。
弯 曲 成 形 典 型 零 件
生活中的弯曲件
压弯的典型形状： 典型压弯工件：
内层切向应力
内 2 3 n 1 B n 1 1 － ln 0 n 1 － － ln R 0 n 1 － － ln 0 n 3 － 1 9
§3.3 宽板弯曲时的应力和弯矩的计算
二、按宽板弯曲的平面应变状态计算变形区的应力数值 外层宽度方向上的主应力
曲
8、9－螺钉
模
10－定位板
用模具成形的弯曲件之一
用模具成形的弯曲件之二
连续弯曲模拟 闹钟双铃提环弯曲模模拟 阶梯件弯曲模 双摆块弯曲模 摆块式形件弯曲模 圆筒形件一次弯曲 自动卸料机构的摆块弯曲模
§3.1 板料的弯曲现象及其原因
（a）
（b）
（c）
（d）
在弯曲过程中，板料的弯曲半径r1、r2…rn与支点距离l1、 l2…ln随凸模下行逐渐减小，而在弯曲终了时，板料与凸、凹
第三章 弯 曲
§3.1 板料的弯曲现象及其原因 §3.2 窄板弯曲和宽板弯曲时的
应力应变状态分析 §3.3 宽板弯曲时的应力和弯矩的计算 §3.4 弯曲力计算和设备选择 §3.5 弯曲件毛坯长度计算 §3.6 最小相对弯曲半径rmin/ t的确定 §3.7 弯曲回弹 §3.8 弯曲模工作部分的尺寸计算
§3.1 板料的弯曲现象及其原因
五、板料横截面的畸变、翘曲和拉裂（畸变）
窄板（B/t≤3） 宽板（B/t>3） 弯曲变形区的横截面变化情况
第三章弯曲工艺与弯曲模设计
形状复杂或精度要求高的弯曲件，需反复试 验弯曲，才能确定弯曲件毛坯尺寸。
测验题
填空 1、弯曲件展开长度的计算依据是 。
判断 1、弯曲件的中性层一定位于工件1 / 2料厚位置。（ ） 计算 1、计算如图所示弯曲件的坯料长度。
参考答案
课后思考
1、如何计算弯曲件的展开尺寸？
3.5
弯曲时回弹补偿量的确定
3.7
弯曲凸、凹模成形尺寸计算
学习目标： 能够确定弯曲模凸、凹模的结构参数，理解 凸、凹模的各部分尺寸大小对弯曲模工作或弯曲 件质量的影响。 教学要求： 根据弯曲相对半径，设计凸模的圆角半径和 圆弧中心角；根据弯曲件的尺寸及厚度确定凸、 凹模的各部分尺寸。
3.7.1
凸模
凸模设计主要是圆角半径和圆弧中心角。 圆角半径应始终大于材料最小相对弯曲半径。 凸模圆角半径的确定方法：
lmax，lmin—工件的最大，最小极限尺寸； Z—凸、凹模单边间隙； —工件公差； d，p—凹、凸模制造公差，一般按IT9级选用， 也可按d=p=/4选取。
测验题
计算 1、计算如图所示弯曲制件的模具工作部分尺寸。
参考答案
课后思考
1、如何确定弯曲模凸、凹模的尺寸？
3.8
弯曲模结构设计
（2）当工件r/t≤[rmin/t]时：
p
实例分析
3.7.2
凹模
凹模圆角半径各方向应一致，通常根据材料 的厚度t选取。 当 t≤2mm时
t=24mm时
t＞4mm时
R d= （3 6 ）t R d= （2 3 ） t Rd=2t
凹模圆角半径不得小于3mm
3.7.3
凸、凹模间隙
V形件弯曲：间隙由调整冲床的闭合高度获得。 U形件弯曲：
第三章弯曲
3Cδ b ( Ro 0.5t ) K 1 Et
E ——弹性模量（N/mm2） δb ——抗拉强度（N/mm2） C——系数 查冲模设计手册表4-24
（2）当
r/t＜5-8时
主要是中心角发生变化。 各种资料、手册上有中心角90o的实验数据。 如不是90o ，进行换算。
△α 90 △α 90
10大于垂直于纤维方向的指标。
α 减小，直边参与变形的分散效应显著，所以rmin/t可减小。
图３-10
书表３-5。
（３）板料的表面和侧边质量
板面划伤、裂纹，侧边有毛刺、裂口、冷作硬化等缺陷， rmin/t增大（易裂，塑性不好） （4）材料的塑性
3．最小相对弯曲半径的经验选用
各种手册、书、杂志都有 如：r
两向应力，三向应变。 三向应变，平面应变。
¦Δ >¦ Δ b
ζ b=0
图3-4 εb=0
三、弯曲力计算和
设备选择
弯曲有三个阶段:
h
① 弹性弯曲阶段
② 自由弯曲阶段
③ 校正弯曲阶段 图3-5 弯曲三个阶段
1.自由弯曲力
V形件
0.6kbt F b 自 r t
U形件
2
0.7kbt2 F自 b r t
本 章 目 录
一、弯曲变形过程及特点
二、弯曲变形区的应力应变分析
三、弯曲力计算和设备选择
四、弯曲件毛坯长度计算
五、最小相对弯曲半径的确定 六、弯曲回弹 七、弯曲模工作部分尺寸计算 八、典型弯曲模 总结
一、弯曲变形过程及特点
1. 变形过程 例如：“V”形件的弯曲过程（教材图）
弹性弯曲、自由弯曲
增大， 减小
(2) 切向应变
第三章-----弯曲模
当中性层半径确定后，即 可按照几何方法计算中性 层展开长度，进而计算出 板料的展开长度。由于材 料的性能、弯曲方法不同， 中性层的位置将受到影响。
四、弯曲力计算
弯曲力：工件完成预定弯曲时需要压力机所施加的压力。 弯曲力不仅与材料品种、材料厚度、弯曲几何参数有关，
还同设计弯曲模所确定的凸、凹模间隙大小等因数有关。 1、自由弯曲的弯曲力计算 V形弯曲件的计算F1＝（0.6KBt²σb)÷（R＋t) U形弯曲件的计算F1＝（0.7KBt²σb)÷（R＋t) 式中F1―自由弯曲力
－8中选取。
第二节 弯曲模设计示范
双向弯曲模
零件名称：铰支板 生产批量：中批量 材料：10钢，厚1.2mm 零件简图：如图3－26所示
1、弯曲工艺与模具结构
工件的冲压由落料和弯曲两道工序组成。（在此只介绍弯曲模的设计） 本工件的弯曲工艺可分为左、右两部分；左边是U形弯曲，右边是Z形弯曲。 若用两套弯曲模分别完成左、右两部分的弯曲，将增加模具费用。
凸板式模 材 中R的 弯、圆 曲角 用R凸半 ：－R径凸弯R曲凸1。件 、3R弯Es Rt曲凸棒模材圆弯角曲半用径R（凸 m1m 3）.R4 ；EsdR
σs－材料屈服点（MPa）；
E－材料弹性模量（MPa）；
d－棒材直径（mm）。
当R<（5～8）t时，工件的弯曲半径一般变化不大， 只考虑角度回弹。角度回弹的经验数值查表3-4和表 3-5得到。
曲是指在上述基础上凸模再往下压，对弯
曲件起校正作用，从而使工件产生进一步
的塑性变形。
当弯曲工件有特殊要求，
二、弯曲零件的工艺性
其圆角半径必须小于最小弯曲 圆角半径时，可设法提高材料
1、弯曲件的圆角半径 材料产生塑
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。
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。
第三章 弯曲
第三章弯曲3.1 弯曲模基础教学要点【目的要求】1、弯曲的类型2、弯曲变形过程分析3、弯曲件回弹4、弯曲件的工艺性5、提高弯曲件质量的措施6、保证弯曲件质量的基本原则教学要点【重点】1、弯曲件回弹、回弹角、影响回弹的因素2、弯曲件的工艺性、最小相对弯曲半径3、影响最小相对弯曲半径的因素4、提高弯曲件质量的措施【难点】1、提高弯曲件质量的措施●弯曲--把金属板材、管材和型材弯曲成一定曲率、形状和尺寸的工件的冲压成形工艺。
弯曲成形广泛应用于制造高压容器、锅炉汽包、锅炉炉管、船体的钢板及骨肋、各种器皿、仪器仪表构件以及箱柜镶条等。
●属塑性成形工序。
弯曲模：V形弯曲模、Z形弯曲模、凹模转动弯曲模、冲孔切断弯曲级进模●问题：弯曲模与冲裁模在工作零件的结构上有何区别？●弯曲分为自由弯曲和校正弯曲。
自由弯曲：当弯曲终了时，凸模、毛坯和凹模三者紧贴后凸模不再下压。
校正弯曲：当弯曲终了时，凸模、毛坯和凹模三者紧贴后，凸模继续下压，从而使工件产生进一步塑性变形，减少了回弹，对弯曲件起到了校正作用。
方法：压弯、折弯、拉弯，辊弯、辊压成形等●压弯是最常用的弯曲方法。
所用设备大多为通用的机械压力机或液压机，也有用专用折弯压力机的。
●常用的滚弯设备是卷板机。
●对于精度要求较高，长度和曲率半径要求较大、横向尺寸要求较小的弯曲件，可在专用的拉弯机上进行拉弯。
拉弯时，板材全部厚度上都受拉应力的作用，因而只产生伸长变形，卸载后弹复引起的变形小，容易保证精度。
V形弯曲模具结构图●弯管枪的现身在第二次世界大战结束前，美、英、苏盟军部队在攻克柏林的巷战中，发现德国士兵使用了一种神奇武器--弯管枪，其结构和功能十分奇特。
使用这种弯管枪，整个人可以隐蔽在墙后，枪管则沿墙角弯曲前伸，这样，可在自己完全隐蔽的情况下准确杀伤对手。
盟军作战部队立即将这一重大发现报告给盟军情报部，情报部迅速组织多学科专家进行试验，准备生产制造这种弯管枪。
●弯管步枪弯管步枪的研制和发展始于第二次世界大战初期。
第三章 弯曲工艺及弯曲模总结
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。
第三章 弯曲
坯料弯曲变形区内切向应为的分布
ａ）弹性弯曲ｂ）弹 塑性弯曲ｃ）纯塑性弯曲 ａ）弹性弯曲ｂ）弹－塑性弯曲ｃ）纯塑性弯曲 弹性弯曲ｂ） ｃ）
8
2 弯曲变形的特点
弯曲前
弯 曲 前 坐 标 网 格 的 变 化
9
弯曲后
二、弯曲变形的特点
板料弯曲前后的网格变化 1、弯曲变形主要发生在弯曲带中 、 心角φ范围内 心角 范围内 2、变形区内，板料在长、宽、厚 、变形区内，板料在长、 三个方向都产生了变形。 三个方向都产生了变形。 长度方向： 中性层以内逐渐缩短，中性层以外逐渐伸长。 长度方向： 中性层以内逐渐缩短，中性层以外逐渐伸长。
22
4．直边高度与孔边距 （1）直边高度 弯曲件的直边高度不宜过小，其值应为h>2t 弯曲件的直边高度不宜过小，其值应为h>2t （2）孔边距
2mm时 当t < 2mm时，
l ≥t
2mm时 孔的位置处于变形区外。 孔的位置处于变形区外。 当t ≥ 2mm时， l ≥ 2t
23
5．形状与尺寸的对称性 弯曲件形状与尺寸应对称分布。 弯曲件形状与尺寸应对称分布。 防止弯曲时因圆角不同，摩擦阻力不同， 防止弯曲时因圆角不同，摩擦阻力不同，造成工件尺 寸精度不高，甚至弯曲失败。 寸精度不高，甚至弯曲失败。 工艺孔、 6．工艺孔、槽及缺口 为防止交接处因受力不均或应力集中而造成开裂、圆 为防止交接处因受力不均或应力集中而造成开裂、 角部位畸变等缺陷， 角部位畸变等缺陷，应预先在弯曲件上设置工艺上必 须的工艺孔、槽和缺口。 须的工艺孔、槽和缺口。
3．弯曲半径
在保证坯料外表面纤维布发生破坏的前提下， 在保证坯料外表面纤维布发生破坏的前提下，弯曲件能够弯曲的内 表面最小圆角尺寸，成为最小弯曲半径， 表面最小圆角尺寸，成为最小弯曲半径，相应的与板料厚度的比值 成为最小相对弯曲半径。最小相对弯曲半径影响因素： 成为最小相对弯曲半径。最小相对弯曲半径影响因素： 材料的力学性能。 （1） 材料的力学性能。 材料塑性越好，塑性指标数值越高，相应的相对弯曲半径越小。 材料塑性越好，塑性指标数值越高，相应的相对弯曲半径越小。 （2） 弯曲中心角 弯曲只发生在圆角部分，直边不参与变形， 弯曲只发生在圆角部分，直边不参与变形，并非如此 圆角的直边参与变形，使最小相对弯曲半径减小。 圆角的直边参与变形，使最小相对弯曲半径减小。
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。
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 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
37
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
38
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。
39
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。
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第三章弯曲复习题
一、填空题
1 、将板料、型材、管材或棒料等弯成、，形成一定形状的零件的冲压方法称为弯曲。
2 、弯曲变形区内的金属层称为应变中性层。
3 、窄板弯曲时的应变状态是的，而应力状态是的。
4 、弯曲终了时，变形区内圆弧部分所对的圆心角称为。
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、、、。
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 、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，此时，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。
12 、为了提高弯曲极限变形程度，对于厚料，如果结构允许，可以采用的工艺，如果结构不允许，则采用的工艺。
13 、在弯曲变形区内，内层纤维切向为应变，外层纤维切向为应变，而中性层。
14 、板料塑性弯曲的变形特点是：、、
、。
15 、弯曲时，当外载荷去除后，保留下来，而弹性变形，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。
其表现形式
有、两个方面。
16 、相对弯曲半径越大，则回弹量。
17 、影响回弹的因素有：、、
、、。
18 、弯曲变形程度用来表示。
弯曲变形程度越大，回弹，弯曲变形程度越小，回弹。
19 、在弯曲工艺方面，减小回弹最适当的措施是。
20 、当弯曲件的弯曲半径 r>0.5t 时，坯料总长度应按原理计算。
21 、弯曲件的工艺性是指、、、
等是否符合的工艺要求。
22 、弯曲件需多次弯曲时，弯曲次序一般是先弯，后弯；前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的，后次弯曲不能影响前次以成形的形状。
23 、弯曲时，为了防止出现偏移，可采用和两种方法解决。
24、对于弯曲高度不大或要求两边平直的Ｕ形件，设计弯曲模时，其凹模深度应。
25 、对于Ｕ形件弯曲模，应当选择合适的间隙，间隙过小，会使工件，降低，增大；间隙过大，则回弹，降低工件的精度。
二、判断题（正确的打√，错误的打×）
1 、自由弯曲终了时，凸、凹模对弯曲件进行了校正。
（）
2 、从应力状态来看，窄板弯曲时的应力状态是平面的，而宽板弯曲时的应力状态则是立体的。
（）
3 、窄板弯曲时的应变状态是平面的，而宽板弯曲时的应变状态则是立体的。
（）
4 、板料的弯曲半径与其厚度的比值称为最小弯曲半径。
（）
5 、弯曲件两直边之间的夹角称为弯曲中心角。
（）
6 、对于宽板弯曲，由于宽度方向没有变形，因而变形区厚度的减薄必然导致长度的增加。
r/t 愈大，增大量愈大。
（）
7 、弯曲时，板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为相对弯曲半径。
（）
8 、冲压弯曲件时，弯曲半径越小，则外层纤维的拉伸越大。
（）
9 、减少弯曲凸、凹模之间的间隙，增大弯曲力，可减少弯曲圆角处的塑性变形。
（）
10 、采用压边装置或在模具上安装定位销，可解决毛坯在弯曲中的偏移问题。
（）
11 、弯曲变形时，金属变形区内的切向应力在板料表面处达到最大值。
（）
12 、经冷作硬化的弯曲件，其允许变形程度较大。
（）
13 、在弯曲变形区内，内缘金属的应力状态因受压而缩短，外缘金属受拉而伸长。
（）
14 、弯曲件的回弹主要是因为弯曲变形程度很大所致。
（）
15 、一般来说，弯曲件愈复杂，一次弯曲成形角的数量愈多，则弯曲时各部分相互牵制作用愈大，则回弹就大。
（）
16 、减小回弹的有效措施是采用校正弯曲代替自由弯曲。
（）
17 、忽略厚度变化时，弯曲件的展开长度，就是弯曲件直边部分长度与弯曲部分的中性层长度之和。
（）
18 、当弯曲件的弯曲线与板料的纤维方向平行时，可具有较小的最小弯曲半径，相反，弯曲件的弯曲线与板料的纤维方向垂直时，其最小弯曲半径可大些。
（）
19 、在弯曲 r/t 较小的弯曲件时，若工件有两个相互垂直的弯曲线，排样时可以不考虑纤维方向。
（）
三、选择题（将正确答案的序号填在题目的空缺处）
1 、表示板料弯曲变形程度大小的参数是。
A 、 y/ ρ
B 、 r/t
C 、 E/ σ S
2 、弯曲件在变形区的切向外侧部分。
A 、受拉应力
B 、受压应力
C 、不受力
3 、弯曲件在变形区内出现断面为扇形的是。
A 、宽板
B 、窄板
C 、薄板
4 、弯曲件的最小相对弯曲半径是限制弯曲件产生。
A 、变形
B 、回弹
C 、裂纹
5 、塑性弯曲时，由于变形区的曲率增大，以及金属各层之间的相互挤压作用，从而引起变形区内的切向压应力在板料表面，由表及里逐渐，应力至中性层处达到。
A 、达到最大
B 、达到最小
C 、等于零
D 、增大
E 、减小
F 、最大
G 、最小
6 、材料的塑性好，则反映了弯曲该冲件允许。
A 、回弹量大
B 、变形程度大
C 、相对弯曲半径大
7 、为了避免弯裂，则弯曲线方向与材料纤维方向。
A 、垂直
B 、平行
C 、重合
8 、为了提高弯曲极限变形程度，对于较厚材料的弯曲，常采用。
A 、清除毛刺后弯曲
B 、热处理后弯曲
C 、加热
9 、需要多次弯曲的弯曲件，弯曲的次序一般是，前次弯曲后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。
A 、先弯中间部分，后弯两端
B 、先弯成 V 形，后弯成 U 形
C 、先弯两端，后弯中间部分
10 、为保证弯曲可靠进行，二次弯曲间应采用处理。
A 、淬火
B 、回火
C 、退火
11 、对塑性较差的材料弯曲，最好采用的方法解决。
A 、增大变形程度
B 、减小相对弯曲半径
C 、加热
12 、在进行弯曲模结构设计时，应注意模具结构能保证弯曲时上、下模之间水平方向的错移力。
A 、达到最大值
B 、等于零
C 、得到平衡
13 、材料，则反映该材料弯曲时回弹小。
A 、屈服强度小
B 、弹性模量小
C 、经冷作硬化
14 、相对弯曲半径 r/t 大，则表示该变形区中。
A 、回弹减小
B 、弹性区域大
C 、塑性区域大
15 、弯曲件形状为，则回弹量最小。
A 、形
B 、 V 形
C 、 U 形
16 、 r/t 较大时，弯曲模的凸模圆角半径制件圆角半径。
A 、＞
B 、＝
C 、＜
17 、弯曲件上压制出加强肋，用以。
A 、增加刚度
B 、增大回弹
C 、增加变形
18 、采用拉弯工艺进行弯曲，主要适用于的弯曲件。
A 、回弹小
B 、曲率半径大
C 、硬化大
19 、不对称的弯曲件，弯曲时应注意。
A 、防止回弹
B 、防止偏移
C 、防止弯裂
20 、弯曲件为，无需考虑设计凸、凹模的间隙。
A 、形
B 、 V 形
C 、 U 形
四、问答题
1 、弯曲变形有何特点？
2 、什么是最小相对弯曲半径？
3 、试分析影响最小相对弯曲半径的因素。
4 、试分析影响板料弯曲回弹的主要因素。
5 、弯曲工艺对弯曲毛坯有什么特殊要求？
6 、弯曲模的设计要点是什么？
五、综合题
1 •计算图 1 中弯曲件的坯料展开尺寸。
（ a ） ( b )
图 1
2 •试用工序草图表示图 2 中弯曲件的弯曲工序安排。
图 2
3 、试确定图3 所示冲件的展开尺寸及冲压工序过程 , 并选择相应的冲压设备。
图 3。