弯曲模具设计
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
弯曲模模具设计
弯曲模模具设计弯曲模是模具设计领域内应用比较广泛的一种模具，它的作用是将金属或非金属等材料按照一定形状进行弯曲变形。
弯曲模的设计是一项非常重要的技术工作，需要考虑的因素非常多，包括材料的选择、模具的结构、工艺流程等多个因素，下面就从这些方面来进行介绍。
一、材料的选择弯曲模的材料应该是具有高强度、高硬度、高耐磨性能的材料。
在选择材料时要考虑模具的使用寿命和弯曲过程中所需承受的压力，同时还要考虑工艺条件、成本和其他因素等进行综合考虑。
传统上，常采用的材料是合金钢、高速钢、钴基合金等。
随着技术的不断进步，高度强化的不锈钢和硬质合金等材料已经广泛应用于弯曲模的生产制造。
二、模具的结构弯曲模的结构通常分为上下模和导向装置。
上下模是模具设备中的主要组成部分，它的设计应该具有高强度、高度一致性的特点，以保证在弯曲时模具的形状能够始终保持不变，从而满足精度要求。
导向装置的作用是保证模具定位准确，避免在弯曲过程中发生偏移而导致失误。
三、工艺流程弯曲模的设计还应考虑到整个工艺流程过程中的各个步骤，如预处理、弯曲、压力调节、折弯等。
因此，模具的设计应进行一系列的工艺分析和试验，以确定合理的工艺流程和最佳的模具设计。
在设计时应特别注意各种弯曲材料的物理特性，以及各种工艺时所需的压力、温度等参数，以确保模具能够正常运行并产生符合要求的产品。
弯曲模具是目前比较常用的模具之一，它具有结构简单、生产效率高、加工精度高等优点，在建筑、汽车、机械和电器等领域都有广泛的应用。
因此，模具设计师应该洞察客户的需求，精细研究各组件的结构、相互协作关系、材料选择等因素，打造新一代弯曲模具，适应产业的升级换代和市场的变化需求，实现产品质量的不断提升和建设经济可持续性的理念。
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
3弯曲模具设计实例(PPT)
第二页，共四十六页。
2.1.1 弯曲变形过程分析 1. 弯曲变形过程：弯曲变形的含义、变形过程三阶段
、弯曲回弹、自由弯曲、矫正(jiǎozhèng)弯曲。 2. 弯曲变性特点：网格法、中性层 2.1.2 弯曲件质量分析
弯裂、回弹、偏移等
第三页，共四十六页。
2.1.3 弯曲件的工艺性：指弯曲件的结构形状、尺寸 、精度、材料及技术要求(yāoqiú)是否符合弯曲加工的工 艺要求(yāoqiú)。
第十九页，共四十六页。
2.2.1 弯曲模典型结构 模具设计本卷须知：a. 准确、可靠的定位，防止弯
曲中偏移；b. 弯曲结束(jiéshù)时能得到校正力；c. 成形后能方便、平安地取出；d. 考虑磨损，模具 留有修模余量。 弯曲模具分类：单工序模、连续弯曲模、复合弯曲模 和通用弯曲模。
第二十页，共四十六页。
第十页，共四十六页。
5. 增加工艺缺口、槽和工艺孔 a. 为提高精度，对于弯曲时圆角变形区侧面可以
产生畸变(jībiàn)的弯曲件，可以预先在折弯线的两端切 出工艺缺口或槽，以防止畸变(jībiàn)对弯曲件宽度尺寸 的影响。
第十一页，共四十六页。
b. 当工件局部边缘局部弯曲时，为防止弯曲局部受力 不均匀而产生变形和裂纹(liè wén)，应于线切槽或冲工艺孔 。
弯曲半径较小、材料强度较大的弯曲件时，必须对
弯曲力进行计算。
a. 自由弯曲时的弯曲力
V形弯曲件 F自=0.6Kbt²σb/(r+t)
U形弯曲件 F自=0.7Kbt²σb/(r+t)
其中：b-弯曲件宽度；t-弯曲件厚度；r-内圆
角弯曲半径；
σb-弯曲材第十七料页，共四的十六页抗。 拉强度〔Mpa〕；K-
第3节冲压模具设计——弯曲模方案
本节主要内容： 一.弯曲加工原理 二.弯曲模具设计程序
一.弯曲加工原理
弯曲：在冲压力的作用下，把平板坯料弯折成一 定角度和形状的一种塑性成型工艺。 ? 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： 典型压弯工件：
弯曲过程及工作原理
件宜采用工序分散的工艺； （5）精度要求高的部位的弯曲宜采用单独工序
弯曲，以便模具的调整与修正。
2.弯曲件的工序安排
（1）简单弯曲件可一次弯曲成形，如 V形件、U形件、 Z形件；复杂弯曲件需二次或多次弯曲成形，但尺寸 小、材料薄、形状较复杂的弹性接触件最好一次复 合弯曲成形。
（2）非对称弯曲件应尽可能采用成对弯曲；
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
Ｚ形件复合弯曲模
8.5 圆筒形件弯曲 一般分两次成形 第一次成形
第二次成形
大圆形件弯曲模 适用于圆筒直径 d≥20mm的大圆
一次成形
转动凹模弯曲模
小圆形件弯曲模 适合d≤５mm 的小圆形件
8.6 铰链件弯曲 一般分两次成形
9 弯曲件成形模具总体结构设计
9.1 排样与材料纹向 实例分析：弹簧接触片
L ? ? L直 ? ? S弧
2.无圆角弯曲或弯曲半径 r<0.5t的弯曲件 毛坯尺寸可用下表所列经验公式。
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，
V形弯曲件模具设计
V形弯曲件模具设计（一）零件工艺分析工件图为图1所示V形件，材料为Q235，料厚1.5mm。
大批量生产其工艺分析如下：图1弯曲工件图1.材料分析Q235为普通钢，属于软钢，具有良好的弯曲成形性能。
2.结构分析零件结构简单，弯曲成90度，对弯曲成形较为有利，可查得此材料允许的最小弯曲半径rmin =0.5t=0.75mm,而零件弯曲半径r=1mm>0.75mm，故不会弯裂。
另外零件上的孔位于弯曲变形之外，所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后弯曲。
计算零件相对弯曲半径r/t=0.67<5，卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度回弹。
3.精度分析零件上尺寸无公差要求，从公差表选取IT14，可满足普通弯曲和冲裁。
4.结论：由以上分析可知，该零件冲压工艺良好，可以冲裁和弯曲。
（二）工艺方案的确定零件为V形弯曲件，该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲。
三个基本工序，可有以下四种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。
采用三套工序模生产。
方案二：落料—冲孔复合冲压，再弯曲。
采用复合模和单工序弯曲模生产。
方案三：冲孔—落料连续冲压，再弯曲。
采用连续模和单工序弯曲模生产。
方案四：冲孔落料弯曲，采用多工位级进模方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，生产效率较低。
方案二需两副模具，且用复合模生产的冲压件行位精度和尺寸精度保证，生产效率较高。
方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。
方案四需一副模具，可以冲裁和弯曲，同时采用了自动送料、自动检测、自动出件等自动化装置，操作安全，具有较高的劳动生产率。
通过对上述四种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案四为佳。
图2坯料展开图1.弯曲工艺计算（1）毛坯尺寸计算，对于r>0.5t有圆角半径的弯曲件，由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，可查得中性层位移系数x=0.28,所以坯料展开长度为Lz=48×2+270π（1+0.28）÷180=102.288≈102mm 由于零件宽度尺寸为40mm，故毛坯尺寸应为102mm×40mm。
弯曲模具设计
弯曲模具的结构设计是在弯曲工序确定后的基础上进行的，设计时应考虑弯曲件的形状、精度要求、材料性能以及生产批量等因素，下面分析常见各类型弯曲模的结构和特点。
一. V 形件弯曲模V 形件即为单角弯曲件，形状简单，能够一次弯曲成形。
这类形状的弯曲件可以用两种方法弯曲：一种是沿着工件弯曲角的角平分线方向弯曲，称为V 形弯曲；另一种是垂直于工件一条边的方向弯曲，称为 L 形弯曲。
1-顶杆；2定位钉；3-模柄； 4-凸模；5-凹模；6-下模座；3.4.1 有压料装置的V形件弯曲模V 形件弯曲模的基本结构如图 3.4.1 所示，图中弹簧顶杆 1 是为了防止压弯时板料偏移而采用的压料装置。
除了压料作用以外，它还起到了弯曲后顶出工件的作用。
这种模具结构简单，对材料厚度公差的要求不高，在压力机上安装调试也较方便。
而且工件在弯曲冲程终端得到校正，因此回弹较小，工件的平面度较好。
如果弯曲件精度要求不高，为简化模具结构，压料装置也可以省略不用。
图 3.4.2 所示为无压料装置的 V 形件弯曲模。
1-模柄；2-上模座；3-导柱、导套；4、7-定位板；5-下模座；6-凹模；7-凸模3.4.2 无压料装置的V形件弯曲模当弯曲相对宽度很大的细长 V 形件时，会产生明显的翘曲现象，这种情况下可以采用带侧板结构的弯曲模，以阻碍材料沿弯曲线方向的流动（见图3.4.3a ）；也可以改变弯曲凸、凹模形状，将翘曲量设计在与翘曲方向相反的方向上（见图 3.4.3b ）。
图3.4.3 减少弯曲件翘曲的模具结构L 形弯曲模常用于两直边相差较大的单角弯曲件，如图 3.4.4a 所示。
弯曲件的长边被夹紧在压料板和凸模之间，弯曲件过程中另一边竖立向上弯曲。
由于采用了定位销定位和压料装置，压弯过程中工件不易偏移。
但是，由于弯曲件竖边无法受到校正，因此工件存在回弹现象。
a〕1-凸模；2-凹模；3-定位销；4-压料板；5-挡块 b〕1-凸模；2-压料板 3-凹模；4-定位板；5-挡块图3.4.4 L形弯曲模图 3.4.4b 为带有校正作用的 L 形弯曲模，由于压弯时工件倾斜了一定的角度，下压的校正力可以作用于原先的竖边，从而减少了回弹。
弯曲模具设计
6 弯曲模具设计本章内容： V形弯曲模、U形弯曲模，多角弯曲件、圆形弯曲件等复杂件弯曲成形的多工序复合弯曲模，U形弯曲模设计实例。
本章难点：复杂弯曲模的结构组成与动作过程。
6.1 简单弯曲模简单弯曲模——工作时模具通常只有一个垂直运动的单工序弯曲模。
完成的制件有单角的V形件、双角的U形件和小于90°的U形件等简单件。
6.1.1 V形件弯曲模图6.1 V 形件弯曲模 图6.2 V 形件弯曲模三维模型图6.3 V 形件压板式弯曲模图6.4 V形件折板式弯曲模(a) 开模状态 (b) 合模状态图6.5 V形件折板式弯曲模三维模型V形件折板式弯曲模6.1.2 U形件弯曲模图6.6 U形件的弯曲模图6.7 弯制夹角小于90°的U形件弯曲模弯制夹角小于90°的U形件弯曲模异形U形件弯曲模Z形件弯曲模6.1.3 通用弯曲模图6.8 通用弯曲模6.2 复杂弯曲模复杂弯曲模——在工作时通常具有两个或两个以上的运动，可将多个弯曲变形一次完成。
6.2.1 C形弯曲模图6.9 C形弯曲模图6.10 C形弯曲模立体模型(a) 弯曲初始状态 (b) U形中间弯曲状态 (c) C形最终弯曲状态图6.11 C形件弯曲动作过程四角弯曲模1四角弯曲模2异形件弯曲模6.2.2 O形件弯曲模O形件弯曲模图6.12 滑板式弯曲模图6.13 滑板式弯曲模模型(a) 初始弯曲状态 (b) 中间弯曲状态 (c) 最终弯曲状态图6.14 弯制带有耳翅的环类工件的滑板式弯曲模图6.16 圆形件自动卸料弯曲模图6.17 圆形件自动卸料弯曲模动作过程其他弯曲1其他弯曲26.3 U形弯曲件冲压实例6.3.1工艺分析及工艺方案图6.18 弯曲件材料为35钢板(退火)，板厚3mm，大批量生产该零件形状简单，批量生产，精度无特殊要求，结构不对称，应注意弯曲中的偏移问题。
该零件弯曲半径R=5mm，查表5-2可知min ，有R＞minr，故此不会弯裂。
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。
弯曲与弯曲模具设计
二、弯曲件的工艺计算
2.弯曲力的计算
(1)自由弯曲力对于V形件，有
F自
0.6kbt 2 b
rt
对于U形件，有
F自
0.7kbt 2 b
rt
(2)校正弯曲力如果弯曲件在冲压行程结束时受到模具的校正
(见图3-27)
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第四节 弯曲件的工艺特性及工艺计 算
二、弯曲件的工艺计算
(3)顶件力或压料力
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第四节 弯曲件的工艺特性及工艺计 算
一、弯曲件的工艺性
(6)增添连接带和定位工艺孔 如图3-22所示。 (7尺寸标注 尺寸标注对弯曲件的工艺性有很大的影响。 如图3-23所示。
上一页 下一页
第四节 弯曲件的工艺特性及工艺计 算
二、弯曲件的工艺计算
1.弯曲件展开长度的确定
第三章 弯曲与弯曲模具设计
第一节 弯曲技术概述 第二节 弯曲变形过程分析 第三节 弯曲件坯料尺寸的计算 第四节 弯曲件的工艺特性及工艺计算 第五节 弯曲件的工序安排 第六节 弯曲模典型结构及结构设计
第一节 弯曲技术概述
弯曲是利用压力使金属板料、管料、棒料或型材在模具中弯 成一定曲率、一定角度和形状的变形工序。弯曲工艺在冲压 生产中占有很大的比例，应用相当广泛，如汽车纵梁、电器 仪表壳体、支架、铰链等，都是用弯曲方法成型的。
所示为V形件弯曲的变形过程。 2.弯曲变形特点 为了分析板料弯曲变形的规律，将试验用的长方形板料的 侧面画成正方形网格，如图3-4(a)所示，然后弯曲，观察其
变形特点，弯曲后情况如图3-4(b)所示。
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第二节 弯曲变形过程分析
一、弯曲的变形特点
(1)变形区主要在弯曲件的圆角部分，圆角区内的正方形网 格变成厂扇形。
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。
弯曲模具课程设计
弯曲模具课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握弯曲模具的基本概念，包括模具的结构、分类及工作原理。
2. 学生能够掌握并运用相关公式计算弯曲力、模具受力及模具尺寸。
3. 学生能够了解并描述弯曲模具在工程实际中的应用及重要性。
技能目标：1. 学生能够运用CAD软件进行弯曲模具的设计，并绘制出相应的工程图。
2. 学生能够通过实际操作，掌握弯曲模具的使用方法和注意事项，提高动手实践能力。
3. 学生能够通过小组合作，解决实际工程中弯曲模具的设计和制造问题。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对模具设计和制造的兴趣，增强对工程技术的热爱。
2. 学生在团队合作中，学会相互尊重、沟通与协作，培养团队精神。
3. 学生能够认识到模具在工业生产中的重要性，增强对我国制造业的自豪感和责任感。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生通过学习弯曲模具相关知识，掌握模具设计的基本技能，培养解决实际工程问题的能力，同时提高学生的情感态度价值观，为我国制造业的发展奠定基础。
通过具体的学习成果分解，后续教学设计和评估将更有针对性和实效性。
二、教学内容1. 弯曲模具基本概念：包括模具的定义、结构、分类及工作原理，对应教材第一章内容。
- 模具的结构与分类- 模具工作原理及力学分析2. 弯曲模具设计计算：涉及弯曲力、模具受力及模具尺寸的计算，对应教材第二章内容。
- 弯曲力的计算方法- 模具受力的分析- 模具尺寸的确定3. 弯曲模具设计实践：运用CAD软件进行模具设计，对应教材第三章内容。
- CAD软件的基本操作- 弯曲模具设计流程及技巧- 工程图的绘制方法4. 弯曲模具应用与制造：介绍弯曲模具在工程实际中的应用及制造过程，对应教材第四章内容。
- 模具在工业生产中的应用案例- 模具制造工艺及注意事项- 模具的安装与调试5. 小组合作与展示：学生分组进行弯曲模具设计和制造，展示成果，对应教材第五章内容。
- 团队合作与分工- 设计与制造过程记录- 成果展示与评价根据以上教学内容，制定详细的教学大纲，明确教学内容的安排和进度，确保教学活动的科学性和系统性。
弯曲工艺和弯曲模具设计
3.2.2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，弯曲弹性回跳
越大。
2.相对弯曲半径 相对弯曲变径
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。
4.弯曲方式及弯曲模具结构 采用校正弯曲时，工件的回弹小。
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）。
图3.1.3 弯曲前后坐标网络的变化
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.弯曲变形区的应变中性层
•
• 1、弹性弯曲条件
若材料的屈服应力为 σs ，
则• 弹性弯曲的条件为：
•
2、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
• 3.1.3弯曲时变形区的应力和应变
•
• 板料在塑性弯曲时,变形区
内的应力应变状态取决于弯曲
铰链弯曲和一般弯曲件有所不同，铰链弯曲常用推卷的方法成形
。在弯曲卷圆的过程中，材料除了弯曲以外还受到挤压作用，板料不是 变薄而是增厚了，中性层将向外侧移动，因此其中性层位移系数K≥0.5。 图3.3.13所示为铰链中性层位置示意图。
•图3.3.12 铰链中性层位置
•图3.3.13 铰链弯曲件
3.3.5弯曲件弯曲工序的安排
3.弯曲件直边高度对弯曲的影响(如图3.3.5) 在进行弯曲时，若弯曲的直边高度过短，弯曲过程中
弯曲模具设计实例
弯曲模具设计实例《弯曲模具设计实例》一、模具基本结构及设计要领1.模具结构：弯曲模具是由上、下模、位模、形成座、导向座和台车组成的辊圆模具。
弯曲模具的上模和下模是由侧辊、芯辊、护辊和台座组成，位模由位模座和台车组成。
导向座由导向轴和支撑座组成。
2. 设计要领：（1）根据工件的材料和尺寸，选择合适的材料和形状，并确定模具各部分的装配尺寸，确定各部分的定位方式。
（2）确定模具结构，设计模具上、下模、位模、形成座、导向座等部分的结构。
（3）根据总体尺寸，制作模具制作图，确定模具各部件的尺寸及加工方式。
（4）确定模具的运行系统，确定模具的运行参数。
（5）确定工序的装配方式，以及模具的拆装方式。
二、模具设计实例1.模具简要参数模具简要参数如下：模具类型：弯曲模具模具材料：铸钢工件材料：铸钢工件尺寸：300mm*300mm*50mm2.模具设计（1）上、下模设计：模具上、下模由侧辊、芯辊、护辊和台座组成。
侧辊采用4个双面槽，台座采用金属冲夹紧的方式。
侧辊上安装有2个芯辊，芯辊上设有两个弹性护芯，形成座可根据工件的形状进行绘制，形成座上安放1根导向轴，导向座上可安装2个弹性支撑座，保证工件精确地弯曲形状。
（2）位模设计：位模由位模座、台车及导向轴等组成，台车内根据模具的尺寸，合理安放工件，并在位模座上设有专用的定位接口，保证工件的定位准确。
（3）模具运行系统设计：模具的运行系统由上、下模侧辊驱动、位模导向座驱动以及台车滑动驱动组成。
其中，上、下模侧辊驱动采用球形万向节及滚珠丝杠驱动的方式；位模台车采用滑块、滑轮及细导轨驱动的方式；台车滑动驱动采用伺服电机及滑动轴承的方式。
弯曲模模具设计
弯曲模模具设计弯曲模模具设计是一种常用于金属加工行业的模具设计方式，其主要功能是用于弯曲金属材料工件的加工，从而形成各种形状的工业制品。
与传统的模具设计方式相比，弯曲模具设计具有设计精度高、生产效率高等优势，受到了越来越多厂商和企业的青睐。
1. 弯曲模模具的概述弯曲模模具主要由上、下模两部分组成，上模和下模均分别设置了凹槽和凸轮，并且凸轮与凹槽紧密配合。
在金属材料弯曲加工时，将金属材料放在两个模具之间，通过模具上凸轮与凹槽的剪切作用，将金属材料弯曲成需要的形状。
弯曲模模具具有结构简单、加工方便、成本低等特点，因此被广泛应用于金属加工行业。
2. 弯曲模模具的设计要点弯曲模模具的设计需要考虑以下几个方面：（1）磨具选用。
弯曲模模具的磨具应选择硬度高、耐磨性好的材料制作，以确保使用寿命长。
（2）弯曲半径的控制。
弯曲半径是弯曲模模具最为核心的设计要素之一，在设计时需要针对不同的金属材料弯曲半径进行精确控制，以确保弯曲加工后符合生产要求。
（3）凸轮和凹槽的设计。
凸轮和凹槽是弯曲模模具最为重要的组成部分之一，需要设计成互相匹配的形状。
同时，凸轮和凹槽的大小也需要根据弯曲的材料厚度和弯曲半径进行定制。
（4）模具的材料和硬度。
弯曲模模具需要具有高强度、高硬度和高韧性，以便在弯曲加工中经受住复杂的机械力和磨损。
3. 弯曲模模具的制造工艺弯曲模模具的制造主要分为以下几个步骤：（1）设计制图。
在制造弯曲模模具前需要对其进行精确的设计和绘制，建立出完整的工程文件。
（2）材料采购。
制造弯曲模模具需要使用高强度、高硬度和高韧性的材料，材料的选用需要根据需要弯曲的金属材料，弯曲半径和弯曲角度等进行合理选择。
（3）零件加工。
根据设计图纸进行部件的加工，材料切割、粗加工、精加工、电火花加工、刻度等工序的执行。
（4）零件组装。
完成部件的加工后，进行总体组装，同时进行工装和夹具的制作。
（5）调试命令。
进行弯曲模模具的调试、调整和试运行，以确保最终产品的质量和稳定性。
弯曲模具设计
由于生产批量大，为了调整模具方便，也可采用具有导柱导 套导向装置的标准模架。
工作零件弯曲凸模零件图如图 6.21 所示，材质 T10A，热处
理硬度 58HRC～60HRC。
图6.21
弯曲凹模零件图如图 6.22 所示，材质 T10A，热处理硬度 58HRC～60HRC。
图6.21 U形件弯 曲模
3. 模具结构设计 毛坯由顶件板上
0.8t
0.8t
1.5t
1.0t
1.0t
1.7t
1.3t
1.3t
2.0t
Cr18Ni9
1.0t
磷铜
—
半硬黄铜
0.1t
软黄铜
0.1t
纯铜
0.1t
铝
0.1t
2.0t
3.0t
4.0t
—
1.0t
3.0t
0.35t
0.5t
1.2t
0.35t
0.35t
0.8t
0.35t
1.0t
2.0t
0.35t
0.5t
1.0t
复杂的V形件折板式弯曲模
V形件折板式弯曲模， 两块活动凹模与芯轴相连， 并可沿支架的长槽上下滑动。
V形件折板弯曲模
两块定位板分别固定在两活动凹模上。 活动凹模下方有可浮动的顶杆。
模柄 凸模
靠板 铰链
定位板
下模座
工件 支架
U形件的 上模座
弯曲模。
U 毛坯用定 位板定位，
形 压料板与
顶杆
凸模将毛坯 下模座
r/t
V 形弯曲
r/t
U 形弯曲
表5-6
表 5-6 层位移系数 值
0.5 以下 0.5～1.5 1.5～3.0
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。
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凸模上行，弹簧将摆动凹模顶至原位，同时带出制件。
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6.2.1 C形件弯曲模
弹顶器
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6.2.1 C形件弯曲模
凸模 导正销 定位销 顶件器 顶杆 芯轴 模柄 摆动凹模 模框 顶销 弹簧 下模座
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6.2.1 C形件弯曲模
C形弯曲模压制过程
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6.2.2 O形件滑板式一次弯曲模
长 边 侧 端 距孔 中 心线 之 距 ： L3 L2 / 2 L5 (42 9.73 22)mm 73.73mm
2) 弯曲力的计算和设备的选择 为减少回弹，常采用校正弯曲：由公式(5.9)可知： 校正弯曲力F qA
制件图
其中：由表 5-9 查得单位校正力q 50～70MPa ,取 q 60MPa ； 水平投影面积 A 100(60 2t ) 5400mm2 所以： F qA 60 5400N 324000N 324kN
顶件板除了具有顶件作用，还有压料作用。
压料力是利用弹顶器通过两个顶杆来实现的。
由于生产批量大，为了调整模具方便，也可采用具有导柱导 套导向装置的标准模架。
工作零件弯曲凸模零件图如图 6.21 所示，材质 T10A，热处 理硬度 58HRC～60HRC。 图6.21
弯曲凹模零件图如图 6.22 所示，材质 T10A，热处理硬度 58HRC～60HRC。
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6.1.5 通用弯曲模
凸模 弯曲件 压板螺钉 紧固螺钉 压板 组合凹模 固定框
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相同两个凹模被紧固在凹模座中，可冲制一种工件。 凹模能组合成4种形状。 调整凹模块不同方位，可压制圆弧形、U形、V形和梯形4种制件
6.1.5 通用弯曲模
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多次V形弯曲制造复杂零件举例 小批生产或试制生产的零件，生产量少、品种多且形状尺寸 经常改变
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6.2 复杂弯曲模
• 复杂弯曲模通常具有两个或两个以上的运动，可将多个弯曲变形 一次完成。 • 结构较复杂，如多角弯曲件一次压弯模、圆形件一次压弯模等。
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6.2.1 C形件弯曲模
凸模 顶件器 摆动凹模
顶杆
顶销
芯轴
凸模与顶件器将毛坯向下压压弯成 U形。 凸模继续下降，使其绕芯轴向中间摆动。 完成另外两角的弯曲。
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图6.21 U形件弯曲模
3. 模具结构设计 毛坯由顶件板上 的两个定位钉定位， 以保证弯曲时不发生 偏移。 顶件板除了具有 顶件作用，还有压料 作用。 压料力是利用弹 顶器通过两个顶杆来 实现的。
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图6.22零件图
图6.21 凸模零件图
弯曲凸模零件采用T10A，热处理硬 度58HRC～60HRC。 弯曲凹模采用T10A，热处理硬 度58HRC～60HRC。
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补充：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。
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6.3 L形弯曲件冲压实例
弯曲成形如图所示的制件，材料为35钢板(退火)，板厚3mm， 大批量生产，要求对此零件进行工艺设计和模具结构设计。
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补充：其它形状弯曲件的弯曲模
带摆动凹模的弯曲模
凸模
定位板
摆动凹模
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补充：其它形状弯曲件的弯曲模
带摆动凸模弯曲模
摆动凸模 压料装置 凹模
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补充：级进模
• 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，可以采用级进弯曲模进行多工位的冲裁、压弯、 切断连续工艺成形。
上模座
垫板 固定板 凸模 定位板
顶杆 凹模 下模座 压料板
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6.1.2 U形件弯曲模
凸模 凹模 弹簧 凸模活动镶块
凹模活动镶块
凹模活动镶块 定位销 转轴
Ｕ 形 件 弯 曲 模
顶板
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6.1.2 U形件弯曲模
弯曲角小于90°的Ｕ形弯曲模 1－凸模 2－转动凹模 3－弹簧
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1. 零件的工艺分析及工艺方案的确定 该零件形状简单，批量生产，精度无特殊要求，但结构不 对称，注意弯曲中的偏移。 该件弯曲半径R=5mm，查表5-2可知rmin=0.8t=2.4mm，有
R＞rmin，故此不会弯裂。
表5-2 由图5.21(a)可知：当t≥2mm时，a≥2t，此件最小孔边距是 图5.21 图5.20
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3－活动凸模
4－顶杆
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6.1.3 ∏形件弯曲模
带 摆 块 的 形 件 弯 曲 模
∏
1－凹模 2－活动凸模 3－摆块 4－垫板 5－推板
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6.1.4 Z形件弯曲模
1－顶板 2－定位销 3－反侧压块 4－凸模 5－凹模 6－上模座 7－压块 8－橡皮 9－凸模托板 10－活动凸模 11－下模座
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6.1.1 V形件弯曲模
2. 复杂V形件弯曲模
模柄 凸模 靠板 工件 铰链
定位板 支架
下模座
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6.1.1 V形件弯曲模
V形精弯模
1-凸模 2－支架 3－定位板（或定位销）4－ 活动凹模 5－转轴 6－ 支承板 7－顶杆
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6.1.2 U形件弯曲模
U形件的弯曲模。 毛坯用定位板定位， 压料板与凸模将毛 坯夹紧。 即可防止毛坯偏移， 又可使弯曲件底部 平整。 弯曲后通过压料板 与顶杆将工件顶出。
0.74mm ，凹模制造公差推荐用 IT9 级： 凹 0.074mm 。
查表 5-11： L凹 ( L 0.75 )
凹
(60 0.75 0.74) 0.074
59.450.074 mm
表5-11
(2) 间隙大小计算。间隙大小： C t kt ，其中，板厚正 偏差 0.2mm ， 查表 5-10 可知： 间隙系数k 0.05 (按长边选取)， 表5-10 则单边间隙 C 3.35mm 。
模柄 凸模支架 顶杆 销轴 定位销 导柱 垫板 成形滑块 凹模支座 摆动块 拉簧 芯轴凸模
限位螺钉
弹簧
限位块
下模座
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6.2.2 O形件滑板式一次弯曲模
工件 成形滑块
毛坯 凹模支座
弹顶器
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6.2.2 O形件滑板式一次弯曲模
芯轴凸模 成形滑块
凹模支座 顶杆
毛坯放置在成形 滑块的凹槽内定 位。 上模下行，芯 轴凸模与顶杆将 毛坯压紧 应用科学学院
之后上模下降 至凹模支座， 将板料毛坯压 弯成U形
上模继续下行， 带动成形滑块 向内移动， 将板料压成圆 形件
6.2.2 O形件滑板式一次弯曲模
滑板式弯曲模结构
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6.2.2 O形件滑板式一次弯曲模
滑板式弯曲模压拆开图
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6.2.2 O形件滑板式一次弯曲模
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6.2.2 O形件滑板式一次弯曲模
r 5 由 =1.57，查表 5-6 可知：层位移系数 0.4 ，所以， t 3 表5-6 π π 90 L4 L5 (r t ) (5 0.4 3) mm= 9.73mm 180 180
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则短边侧端距孔中心线之距： L1 L2 / 2 L4 (12 9.73 22)mm 43.73mm
1－凸模 2－压板 3－芯棒 4－坯料 5－凹模 6－滑块 7－楔模 8－活动凹模
小 圆 弯 曲 模
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补充：直径d≥20mm的大圆形件
三道工序弯曲大圆
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补充：直径d≥20mm的大圆形件
两道工序弯曲大圆
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补充：直径d≥20mm的大圆形件
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2. 工艺计算
1) 毛坯展开长度计算 图6.19 弯曲件由直边和圆弧组成(见图6.19) 。 根据弯曲前后中性层长度不变的原则，毛坯展开长 度为：L=L1＋L2＋L3＋L4＋L5。
其中： L1 20 R t 12mm ；
L2 60 2R 2t 44mm ； L3 50 R t 42mm ；
凸模工作部分尺寸 L凸 按凹模实际尺寸制作， 保证双边间隙为 2C 。
(3) 凹模圆角半径等。查表 5-12 知：r凹 8mm ，凹模深度为25mm 。
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表5-12
3. 模具结构设计
弯曲模结构简图如图 6.20 所示。
图6.20
毛坯由顶件板上的两个定位钉定位，以保证弯曲时不发生偏移。
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6.1.1 V形件弯曲模
• 对于两直边不等长的V形件，可采用压料板的结构形式。
• 压料板与凸模或凹模夹紧坯料，防止弯曲时坯料偏移和上翘，回 程时又起顶件作用
凸模 凹模 压料板 止推块 定位销 止推块 凸模 压料板 定位销 凹模
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6.1.1 V形件弯曲模
Ｖ形弯曲模的一般结构形式 1－凸模 2－定位板 3－凹模 4－定位尖 5－顶杆 6－Ｖ形顶板 7－顶板 8－定料销 9－反侧压块
6.1.5 通用弯曲模
折弯机用弯曲模的端面形状 ａ）通用凹模 ｂ）直臂式凸模 ｃ）曲臂式凸模
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6.1.5 通用弯曲模
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通用V形弯曲模
6.1.5 通用弯曲模