第4章弯曲工艺与模具设计
冲压模具设计与制造
第一章 冲压模具设计与制造基础
内容简介：
本章讲述冲压模具设计与制造的基础知识。 涉及冲压和冲模概念、冲压工序和冲模分类；常见冲压设备及工作原理、选用原则；冲压成形基本原理和规律；冲压成形性能及常见冲压材料；模具材料种类、性能、选用原则及热处理方法；模具制造特点、模具零件加工方法及应用等 。
第一章 冲压模具设计与制造基础
一、冲压与冲模概念
1.基本概念（续）
冲压模具：
在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（俗称冲模）。
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述 冲压与冲模概念 基本概念（续） 合理的冲压工艺 先进的模具 高效的冲压设备 冲压生产的三要素
第一章 冲压模具设计与制造基础
多工位精密级进模
第一章 冲压模具设计与制造基础
冲压成形产品示例一——日常用品
第一章 冲压模具设计与制造基础
冲压成形产品示例二—— 高科技产品 汽车覆盖件 飞机蒙皮
第一章 冲压模具设计与制造基础
数控高速铣削加工
高效 、高精度 、高的表面质量 、可加工高硬材料
第一章 冲压模具设计与制造基础
五、冲压技术现状与发展方向（续）
第一节 冲压成形与模具技术概述
多品种、少批量，更新换代速度快
计算机技术、制造新技术
第一章 冲压模具设计与制造基础
(1)冲压成形理论及冲压工艺
加强理论研究，开展CAE技术应用。 开发和应用冲压新工艺。
2.冲压技术发展方向
满足产品开发在T(Time)、Q(Quality)、 C(Cost)、S(Service)、E(Environment)的要求。
1.我国冲压技术现状 技术落后、经济效益低。 主要原因：①冲压基础理论与成形工艺落后； ②模具标准化程度低； ③模具设计方法和手段、模具制造工艺及设备落后； ④模具专业化水平低。 所以，结果导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。
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
弯曲模具设计(带全套cad图)
模具课程设计说明书——弯曲模课程设计学校：学院：专业：姓名：学号：指导教师：一、零件图二、工艺设计1.弯曲工序安排原则工序安排的原则应有利于坯件在模具中的定位；工人操作安全、方便；生产率高和废品率最低等。
弯曲工艺顺序应遵循的原则为：①先弯曲外角，后弯曲内角。
②前道工序弯曲变形必须有利于后续工序的可靠定位；并为后续工序的定位做好准备。
③后续工序的弯曲变形不能影响前面工序已成形形状和尺寸精度。
④小型复杂件宜采用工序集中的工艺，大型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。
制订工艺方案时应进行多方案比较。
2.形状简单的弯曲件如V形、U形、Z形件等，可采用一次弯曲成形。
3.弯曲件展开尺寸计算。
（1）中性层位置的确定弯曲中性层位置并不是在材料厚度的中间位置，其位置与弯曲变形量大小有关，应按下式确定：P=r+kt式中 P----弯曲中性层的曲率半径；r----弯曲件内层的弯曲半径；t----材料厚度；k----中性层位移系数，板料可有表3-9查得，圆棒料由表3-10查得。
（2）弯曲件展开尺寸计算计算步骤：1）将标注尺寸转换成计算尺寸即将工件直线部分与圆弧部分分开标注，2）计算圆弧部分中性层曲率半径及弧长中性层曲率半径为P=r+kt，则圆弧部分弧长为： s=Pa式中 a----圆弧对应的中心角，以弧度表示。
3）计算总展开长度L=L1+L2+SL=∑L直+∑S弧4.回弹弯曲成形是一种塑性变形工艺。
回弹的表现形式：1）弯曲回弹会使工件的圆角半径增大，即r2＞rp,则回弹量可表示为△r=r2-rp2) 弯曲回弹会使弯曲件的弯曲中心角增大，即a＞ap.则回弹量可表示为△a=a-ap影响弯曲回弹的因素：1．材料的力学性能。
2. 材料的相对弯曲半径r/t。
3. 弯曲制件的形状。
4. 模具间隙。
5. 校正程度。
弯曲板件时，凸模圆角半径和中心角可按下式计算:Rp=r/(1+3Asr/Et)ap=ra/rp式中 r----工件的圆角半径；Rp----凸模的圆角半径；a----工件的圆角半径r对弧长的中心角；ap----凸模的圆角半径rp所对弧长的中心角；t----毛坯的厚度；E----弯曲材料的弹性模量；A----弯曲材料的屈服点减小回弹的措施：1）在弯曲件的产品设计时①弯曲件结构设计时考虑减少回弹，在弯曲部位增加压筋连接带等结构。
习题答案：第4章弯曲工艺及弯曲模具设计
第四章弯曲工艺及弯曲模具设计一、填空题(每空1分，共分)1．将各种金属坯料沿直线弯成一定角度和曲率,从而得到一定形状和零件尺寸的冲压工序称为弯曲。
（4-1）2．窄板弯曲后其横截面呈扇形形状。
（4-1）3．在弯曲变形区内，内缘金属切向受压而缩短，外缘金属切向受拉而伸长，中性层则保持不变。
（4-1）4．弯曲时外侧材料受拉伸,当外侧的拉伸应力超过材料的抗拉强度以后,在板料的外侧将产生裂纹,此中现象称为弯裂。
（4-2）5．在外荷作用下,材料产生塑性变形的同时,伴随弹性变形,当外荷去掉以后,弹性变形恢复,使制件的形状和尺寸都发生了变化,这种现象称为回弹。
（4-2）6．在弯曲过程中，坯料沿凹模边缘滑动时受到摩擦阻力的作用，当坯料各边受到摩擦阻力不等时，坯料会沿其长度方向产生滑移，从而使弯曲后的零件两直边长度不符合图样要求，这种现象称之为偏移。
（4-2）7．最小弯曲半径的影响因素有材料力学性能、弯曲线的方向、材料热处理状况、弯曲中心角。
（4-2）8．轧制钢板具有纤维组织，平行于纤维方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标。
（4-2）9．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。
（4-2）10．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，也可以使毛刺的一面处于弯曲受压的内缘，以免产生应力集中而开裂。
（4-2）11．弯曲时，为防止出现偏移，可采用压料和定位两种方法解决。
（4-2）12．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。
（4-2）13．弯曲变形的回弹现象的表现形式有曲率减小、弯曲中心角减小两个方面。
（4-2）14．在弯曲工艺方面，减小回弹最适当的措施是采用校正弯曲。
（4-3）15．常见的弯曲模类型有：单工序弯曲模、级进弯曲模、复合弯曲模、通用弯曲模。
（4-6）16．对于小批量生产和试制生产的弯曲件，因为生产量小，品种多，尺寸经常改变，采用常用的弯曲模成本高，周期长，采用手工时强度大，精度不易保证，所有生产中常采用通用弯曲模。
冲压工艺与模具设计ppt课件
(7)大量生产时，产品成本低。
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由此可见，冲压能集优质、高效、低能耗、 低成本于一身，这是其它加工方法无法与之相比拟的，
因此冲压的应用十分广泛，如汽车，拖拉机行业中，冲压 件占60%~70%，仪器仪表占到60~70%，还有日常生活中的 各种不锈钢餐具等等。从精细的电子元件，仪表指针到重 型汽车的覆盖件和大梁以及飞机蒙皮等均需冲压加工。
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分离工序示意
D
D
D
落料
D
剪切
有分离现象发生，但不
改变空间形状
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表1-1 分离工序
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表1-1 分离工序（续）
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（2）成形工序
冲压成形时，被加工材料在外力作用下，变形区材料所受 到的等效应力达到材料的屈服极限σs，但未达到强度极限σb， 使材料只产生塑性变形，从而得到一定形状和尺寸的零件。成 形工序主要有弯曲、拉深、翻孔、缩口、胀形等。
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1.2 冲压工艺分类
1.按变形性质分类
➢分离工序 ➢成形工序
（1）分离工序
冲压成形时，被加工材料在外力作用下产生变形，当变 形区材料受到的剪切应力达到材料的抗剪强度，材料便产生 剪切而分离，从而形成一定形状和尺寸的零件。分离工序主 要有剪裁、冲孔、落料、切口、剖切等。
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总之，模具工业是 一个国家的基础工业，模具设计与模 具制造水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平的高低。
发达国家非常重视模具的发展，日本认为：“模具就是进 入富裕社会的原动力”；德国：“金属加工业中的帝王”；罗 马尼亚：“模具就是黄金”；模具在国际上被认为是点石成金 的行业。不过这里的模具还包括塑模、锻模、压铸模、橡胶模、 食品模、建材模等等，但目前以冷冲模和塑料模的应用最广， 各占40%左右。
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，
第四章 弯曲
第三节 拉弯
一、拉弯的基本原理
1.拉弯的定义：型材零件在弯曲过程中施加一定的拉力，使其产生拉伸 弯曲变形，简称拉弯。 2.拉弯的过程
(a)预拉夹紧毛料
(b)沿拉弯模弯曲毛料 图1-18 拉弯的过程
(c)补拉成形
第三节 拉弯
一、拉弯的基本原理
3.拉弯的基本原理：是在毛料弯曲的同时，加以切向拉力，改变了毛料 断面内的应力状态，减小或基本消除弯曲回弹，从而提高零件的准确度。
（1）压弯时，材料产生外拉内压，中间不受拉也不受压。
（2）弯曲变形受最小弯曲半径的限制和回弹的影响。
第一节 压弯
一、压弯原理及变形特点
3.弯曲力的计算 弯曲力与下列因素有关： （1）金属的力学性能。 （2）毛料的厚度和宽度。 （3）弯曲时的变形程度。 （4）其他因素。
第一节 压弯
一、压弯原理及变形特点
机械弯管的方法、芯棒的作用。
第一节 压弯
一、压弯原理及变形特点
弯曲的定义 把板料、管材或型材等弯成一定曲率或角度，并得到一定形状零件的 冲压工序称为弯曲。 弯曲零件种类很多，如汽车纵梁、自行车车把、仪表电器壳等。 最常见的弯曲是在压力机上用弯曲模压弯，此外还有折弯机上的折弯、
拉弯机上的拉弯、辊弯机上的辊弯以及辊压成形等。
弯曲模、圆管形件弯曲模、Z形件弯曲模。
4.自动弯曲机上的弯曲成形。
第二节 滚弯
一、滚弯设备
概述 1.滚弯定义：通过旋转的滚轴，使毛料弯曲的方法叫滚弯。 2.滚弯的实质：连续不断的弯曲。 3.应用：用于板材、型材的弯曲。 1.三轴滚弯机：分为对称式和不对称式两类。
图1-13 三轴滚弯机 1—上滚轮；2—下滚轮；3—手柄；4—导轮
步减小，板料与凸模三点接触： r1→r2，
锻造工艺与模具设计 第四章
II
h
III
I III II I
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I
平砧镦粗变形分布与应力状态分析
r
区域（II）
处于坯料中断内部，属于大变形区，原因：受摩擦力影 响小应力状态有利于变形；
II
h
III
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H0/D0=2. 5Ⅲ Ⅰ Ⅲ Ⅱ Ⅳ ⅢⅡ Ⅲ Ⅰ H0/D0=1～0.67 Ⅰ Ⅲ Ⅱ Ⅲ Ⅰ
HO/D0=1.45 Ⅰ Ⅲ Ⅱ Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ
H0/D0=0.22 ⅢⅡ Ⅰ Ⅰ ⅡⅢ
II
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III
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r
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平砧镦粗变形分布与应力状态分析
3.镦粗结果：
a.坯料由圆柱形变为鼓形。另外，（I）区与工具接触，温 度降低快，也是难变形的原因之一。 b.这样三个区域的变形不均匀使金属内部晶粒粗细不一。 大变形区变形充分，得到细晶粒；难变形区，还保留粗大 的铸态组织。 c.（Ⅱ）（Ⅲ）区变形的不均，又引起了侧表面裂纹的产 生。
同时击碎合金工具钢中的块状碳化物，并使其分布均匀
以提高锻件的使用性能。 ⑷ 提高锻件的横向力学性能以减小力学性能的异向性。
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（二）镦粗分类：
圆截面镦粗 原料来分: 矩形截面镦粗 方截面镦粗等
平砧镦粗
镦粗方式:
垫环镦粗
局部镦粗
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（三）主要质量问题和变形流动特点
-------针对圆截面坯料的镦粗讨论
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图4-6 空心类锻件的锻造过程 a)圆环的锻造过程 b)圆筒的锻造过程
弯曲工艺设计
二、弯曲件的工序安排
形状简单的弯曲件，如V形件、U形件、Z形件 等可以一次弯曲成形。 形状复杂的弯曲件，一般要多次弯曲才能成形。
工序设计要点：
(1) 对多角弯曲件，一般应先弯曲外角，后 弯曲内角。各次弯曲应精确定位。
(2)非对称弯曲件应尽可能采用成对弯曲。 有孔件，冲孔工序尽可安排在弯曲工序 后进行。
(3)批量大、尺寸小的弯曲件，应采用级进 模弯曲成形工艺，以提高生产率。
本节结束
如果孔边距工过小，可在弯曲线上加冲工艺孔 或切槽。
4 形状与尺寸的对称性
弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称、高度也不 应相差太大。
当冲压不对称的弯曲件时，因受力不均匀，毛 坯容易偏移，尺寸不易保证。
为防止偏移，应考虑增设压料板、定位销等。
5 部分边缘弯曲
当局部弯曲某一段边缘时，为了防止在交接处 由于应力集中而产生撕裂，可预先冲裁卸荷孔 或切槽，也可将弯曲移动一段距离，以离开尺 寸突变处。
中退火的工艺，或者先开侧压槽。
2 直边高度
保证弯曲件直边高度H不小于2t，否则需先压 槽或加高直边。
如果所弯直边带有斜线，且斜线达到了变形区， 则应改变零件的形状。
3 孔边距离
若毛坯上有预先冲孔，为使孔型不发生变化， 必须使孔置于变形区外，即孔边距L应符合：
当t<2mm时，L≥t； t≥2mm时，L≥2t。
第四章 弯曲工艺与模具设计
§4-5 弯曲件的工艺性
弯曲件的工艺性：
指弯曲件的形状的工艺要求．具有良好 工艺性的弯 不宜过大和过小。
过大因回弹的影响，弯曲件的精度不易保证， 过小时会产生拉裂，弯曲半径应大于材料的许 可最小弯曲半径，否则应采用多次弯曲并增加
笫四章弯曲
第四章弯曲定义：把平板毛坯、型材或管材等弯成一定曲率、一定的角度形成一定形状零件的冲压工序称为弯曲。
加工零件举例：汽车大梁、自行车把手、门窗铰链等弯曲用机器：液压机、曲柄压力机、摩擦压力机、弯管机、滚弯机、拉弯机等。
§4-1弯曲变形过程和变形特点：一. V 形零件校正弯曲经过三个阶段的过程：开始阶段为弹性弯曲变(M 外较小)，第二阶段为弹、塑性弯曲变形(M 外较大)，第三阶段为纯塑性弯曲变形(M 外大)。
二. 弯曲件变形区的变化规律：图4-1-01弯曲前弯曲后(一)弯曲变形区主要是零件的园角部分，而直臂部分基本没有变形。
(二)变形区：1.板料毛坯的外层纵向纤维(靠近凹模一边)受拉而伸长。
(22>a 2b 2) 2．板料毛坯的内层纵向纤维（靠近凸模一边）受压而缩短。
（11＜a １b １)3.由内、外表面至板料毛坯中心，其伸长和缩短的程逐渐在变化，在伸长和缩短两个变形区之间有一层纤维的长度不变称应变中性层。
(0102=0102)(三)弯曲变形区由板料毛坯厚度t变薄到t1。
t1﹦ηt η变薄系数（四）弯曲变形区内毛坯的断面发生了畸变。
图4-1-02一般弯曲毛坯断面的畸变：中性层以内，由于纵向纤维的缩短而使横向坛宽，中性层以外，由于纵向纤维的伸长而使横向收缩。
在窄板Β﹤3t 时比较明显，在宽板Β﹥3t 时不大明显。
三. 自由弯曲时应力-应变状态：图4-1-03ε21σ1ε1σ21平面应力状 态立体应变状 态平面应变状 态立体应力状 态窄板弯曲宽板弯曲内层外层图4-1-03σ2﹦0 说明窄板弯曲金属流动自由，所以无应力。
ε2=0 说明宽板弯曲无金属流动，所以无应变。
四．弯曲变形区内切向应变的分布和计算：图4-1-04（一）在板厚方向不同位置上的切向应变值εθ按线性规律变化，其值为εθ=γìα－ρ0α╱ρ0α＝Ｙ↚ρ0（4-1）式中γｉ－－计算切向应变值位置上的曲率半径ρ0――应变中性层的曲率半径α――弯曲角Y――计算切向应变的位置与应变中性层之间的距离(二) 在弯曲毛坯内表面和外表面上切向应变的数值相等，其最大应变值为：当Y=t/2 代入(4-1)式得εθ= Y/ρ0=t/2/ρ0=t/2ρ0 (4-2)以ρ=r+t/2 代入(4-2)式得εθmax=t/2ρ0=t/2(r+t/2)=1/‹2r/t›+1 (4-3)式中 r 弯曲毛坯内表面的园角半t 毛坯的厚度分析(4-3)式：r/t称相对弯曲半往r/t↗变形程度小εθ↙r/t↘变形程度大εθ↗§4-2弯曲力的计算为了选择压力机和模具设计，必须计算弯曲力。
冲压模具基础习题与解答
第2章冲压变形基础（答案）一、填空1．在室温下，利用安装在压力机上的模具对被冲材料施加一定的压力,使之产生分离和塑性变形，从而获得所需要形状和尺寸的零件(也称制件）的一种加工方法。
2．用于实现冷冲压工艺的一种工艺装备称为冲压模具。
3．冲压工艺分为两大类，一类叫分离工序，一类是变形工序。
4．物体在外力作用下会产生变形，若外力去除以后，物体并不能完全恢复自己的原有形状和尺寸，称为塑性变形.5．变形温度对金属的塑性有重大影响。
就大多数金属而言，其总的趋势是：随着温度的升高,塑性增加，变形抗力降低。
6．以主应力表示点的应力状态称为主应力状态，表示主应力个数及其符号的简图称为主应力图。
可能出现的主应力图共有九种。
7．塑性变形时的体积不变定律用公式来表示为：ε1+ε2+ε3=0。
8．加工硬化是指一般常用的金属材料,随着塑性变形程度的增加，其强度、硬度和变形抗力逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低。
9．在实际冲压时，分离或成形后的冲压件的形状和尺寸与模具工作部分形状和尺寸不尽相同，就是因卸载规律引起的弹性回复（简称回弹）造成的。
10. 材料对各种冲压成形方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。
冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及的因素很多,但就其主要内容来看，有两个方面：一是成形极限,二是成形质量。
二、判断（正确的在括号内打√,错误的打×）1．（× )主应变状态一共有9种可能的形式。
2．（×）材料的成形质量好，其成形性能一定好。
3．（√）热处理退火可以消除加工硬化（冷作硬化）。
4．（√）屈强比越小，则金属的成形性能越好。
5．（×）拉深属于分离工序。
三、选择1．主应力状态中， A ，则金属的塑性越好。
A．压应力的成份越多,数值越大 B. 拉应力的成份越多，数值越大。
2．当坯料三向受拉，且σ1＞σ2＞σ3＞0时,在最大拉应力σ1方向上的变形一定是 A ，在最小拉应力σ3方向上的变形一定是 BA．伸长变形 B。
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。
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。
第四章 拉深工艺与模具设计
t D
Ky (1
m1 )
以后各次拉深中制件不起皱的条件是： 实践证明：
t di1
K
y
(
1 m1
1)
直壁圆筒形件的首次拉深中起皱最易发生的时刻：拉深的初期
（二）拉裂 当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在底部圆角与 筒壁相切处——“危险断面”产生破裂。
为防止拉裂，可以从以下几方面考虑： （1）根据板材成形性能，采用适当的拉深比和压边力； （2）增加凸模表面粗糙度；改善凸缘部分的润滑条件； （3）合理设计模具工作部分形状；选用拉深性能好的材料等。
第四章 拉深工艺与模具设计
拉深变形过程分析
直壁旋转体零件拉深 工艺计算
非直壁旋转体零件拉深 成形方法
盒形件的拉深
拉深工艺设计 拉深模具的类型与结构
其他拉深方法 拉深模工作部分的设计
返回
拉伸：
拉深是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯压制成各种开口的空心工 件，或将已制成的开口空心件加工成其它形状空心件的一种冲压加 工方法。拉深也叫拉延。
（二）筒壁传力区的受力分析
1．压边力Q引起的摩擦力：
m
2Q dt
2．材料流过凹模圆角半径产生弯曲变形的阻力
w
1 4
b
rd
t t
/
2
3．材料流过凹模圆角后又被拉直成筒壁的反向弯曲w 力 仍按上式进行计
算，拉深初期凸模圆角处的弯曲应力也按上式计算
w
w
1 4
b
rd
t t
2）筒底圆角半径rn
筒底圆角半径rn即是本道拉深凸模的圆角半径rp,确定方法如下：
r r 一般情况下，除末道拉深工序外，可取 pi = di。 对于末道拉深工序：
弯曲工艺与弯曲模设计(ppt 68页)
3. 塑性弯曲阶段
当凸模到达下止 点时，毛坯被紧 紧地压在凸模与 凹模之间，使毛 坯内侧弯曲半径 与凸模的弯曲半 径吻合，完成弯 曲过程，变形由 弹—塑性弯曲过 渡到塑性弯曲。
•5
弯曲分类
自由弯曲 校正弯曲
当弯曲过程结束，凸模、凹模、毛 坯三者相吻合后，凸模不再下压的 弯曲工序，回弹量较大。
当弯曲过程结束，凸模、凹模、毛 坯三者相吻合后，凸模继续下压， 产生刚性镦压，使毛坯产生进一步 塑性变形，从而对弯曲件的弯曲变 形部分进行校正的弯曲工序。
7，8-活动凹模；10-下模座；11-滚柱
•22
4.2.3 帽形件弯曲模
1.使用两套U形弯曲模
图 4-19 两次弯曲成形
•23
2.一次弯曲成形
有回弹。较少 使用此方法
图 4-20 一次弯曲成形
图 4-21 复合弯曲模一次弯曲成形
1-凸凹模；2-活动凸模；3-凹模；4-顶板
•24
4.2.4 Z形件弯曲模
图 4-17 使用回转凹模的U形件弯曲模
1-凸模；2-定位板；3-弹簧；4-回转凹模；5-限位钉
•21
使用斜楔的U形件弯曲模
弹簧将毛坯先弯曲 成U形。受弹簧弹力 限制，该结构只适
用于弯曲薄板。
图 4-18 使用斜楔结构的U形件弯曲模
1-斜楔；2-凸模支杆；3，9-弹簧；4-上模座；5-凸模；6-定位销；
2）校正法 校正压力集中施加在弯曲变形区，使其塑性变形成 分增加，弹性变形成分减小，从而使回弹量减小。
图 4-31 校正法示意图
•35
4.4 弯曲工艺计算
4.4.1 弯曲件展开长度的计算
弯曲件展开长度的计算 依据弯曲件的形状、弯 曲半径、弯曲方向的不 同而不同。
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2次弯曲
一次弯曲
4次弯曲
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53
4.5 弯曲模设计
➢弯曲模的结构分析 ➢弯曲模的零件设计
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4.5.1 弯曲模类型及结构
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55
1. V形件弯曲模
Ｖ形件精弯模
1-凸模 2-定位板 3-活动凹模 4-支撑板 5-顶杆
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57
2. L形件弯曲模
2
弯曲定义
弯曲是指在冲压生产中，利用模具将制件弯曲成一
定角度和形状的加工方法。
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3
弯曲示例
生活中的弯曲零件Βιβλιοθήκη 2021/3/155
用模具成形弯曲件一
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6
用模具成形弯曲件二
2021/3/15
7
弯曲使用的模具叫弯曲模
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8
扩展阅读
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见表4-2
20
弯曲工艺各参数定义：
（1）弯曲变形区的内圆角半径r
称为弯曲半径。
（2）弯曲半径与板料厚度的比值
r/t 称为相对弯曲半径。
（3）弯曲时板料最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为最小
弯曲半径rmin。
（4）最小弯曲半径与板料厚度的比值称为最小相对弯曲半径
r t/ min
。
（5）制件被弯曲加工的角度，即弯曲后制件直边夹角的补角
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4.2.5 变形区变薄和弯曲后长度增加
➢ 使得弯曲件毛坯尺寸难以精确确定。 ➢ 弯曲模设计步骤是先设计弯曲模，再设计落料模。
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4.3 弯曲工艺计算
4.3.1 弯曲件毛坯尺寸的计算 1. 应变中性层的位置
应变中性层是指弯曲变形前后长度保持不变的金属层。或弯曲
钢板
c=（1.05~1.15）t
有色金属
c=（1~1.1）t
当对弯曲件的精度要求较高时，间隙值应适当减小，
第4章 弯曲工艺与模具设计
4.1 弯曲变形过程分析 4.2 弯曲件质量分析及控制 4.3 弯曲工艺计算 4.4 弯曲工艺设计 4.5 弯曲模设计 4.6 弯曲模设计举例
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1
能力要求
➢能根据弯曲件的废品形式分析其产生的原因，
熟悉解决的措施。
➢能完成典型弯曲件的工艺与模具设计。
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4.对弯曲件的材料要求
弯曲件的材料要具有良好的塑性，较小的屈强比， 较大的弹性模量
5.对尺寸标注的要求
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4.4.2 弯曲件的工序安排
１）形状简单的弯曲件：采用一次弯曲成形。 形状复杂的弯曲件：采用二次或多次弯曲成形。
２）批量大而尺寸较小的弯曲件：尽可能采用级进模或复合模。 ３）需多次弯曲时：先弯两端，后弯中间部分，前次弯曲应考虑 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。 ４）弯曲件形状不对称时：尽量成对弯曲，然后再剖切。
产生弯裂的主要原因是弯曲变形程度超出被弯材料的成形 极限。
弯裂可以避免。
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1. 弯曲变形程度
r/t——表示弯曲变形程度大小。 r/t越小，弯曲变形程度越大，有一最小相对弯曲半径rmin/t
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2. 最小相对弯曲半径及其影响因素
最小相对弯曲半径是指板料弯曲时最外层纤维
（3）增添连接带和定位工艺孔。
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2.对弯曲件的尺寸要求
（1）弯曲半径不宜小于最小 弯曲半径。
（2）弯曲件直边高度应满足： h>r+2t
（3）弯曲件孔边距离应满足： 弯曲直角时，
lmin=r+2t
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3.对弯曲件的精度要求
弯曲件的尺寸公差须符合GB/T13914-2002， 角度公差符合GB/T13915-2002， 未注形位公差符合GB/T13916-2002， 未注形位公差尺寸的极限偏差符合GB/T15055-2007
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1.产生偏移的原因
（1）弯曲件坯料形状左右不对称。 （2）坯料定位不稳定，压料效果不理想。 （3）模具结构左右不对称。
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2. 控制偏移的措施
1）选择可靠的定位和压料方式，采用合适的模具结构
2）对于小型不对称的弯曲件采用成对弯曲再剖切的工艺
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4.2.4 板料横截面的畸变和翘曲变形
9
4.1 弯曲变形过程分析
4.1.1 弯曲变形过程
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10
V形弯曲件的弯曲过程
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l0>l1>l2>l r0>r1>r2>r
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弯曲方式
a）自由弯曲
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b）校正弯曲
12
4.1.2 弯曲变形特点
弯曲前
a1
b1
弯曲后
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弯曲毛坯的横截面变化情况
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典型弯曲件的工序安排
一次弯曲
二次弯曲
第一次弯曲 第二次弯曲
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三次弯曲
第一次弯曲 第二次弯曲 第三次弯曲
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51
四次弯曲
第一次弯曲 第二次弯曲 第三次弯曲
第四次弯曲
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52
弯曲件的工序安排比较灵活
➢工件的形状 ➢精度要求 ➢批量大小
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窄板弯曲
宽板弯曲
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弯曲变形区的变形特点
➢工件分成了直边和圆角两个
部分，变形主要发生在圆角
部分，圆角是弯曲变形的 主要变形区。
➢变形区变形不均匀：外区切向受拉伸长；内区切向受压缩短，
出现应变中性层——变形前后长度不发生变化的金属层。
➢变形区厚度变薄，η＝t’/t≤1，变薄程度与r 的大小有关。 ➢横截面的变化：宽板不变，窄板内区变宽、外区变窄。
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铰链件一次弯曲模
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8. 其它弯曲模
（1）切断弯曲复合模
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（2）级进弯曲模
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级进弯曲模
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83
4.5.2 弯曲模具零件设计
1.工作零件的设计
（1）凸模圆角半径 （2）凹模圆角半径 （3）凹模深度 （4）凸凹模间隙 （5）U形弯曲凸、凹模的宽度尺寸
2）相对弯曲半径:越大，回弹越大。 3）弯曲中心角:越大，变形区的长度越长，回弹积累值也越大，
故回弹增加。
4）弯曲方式 ：校正弯曲的回弹比自由弯曲时大为减小。
5）工件形状： 形状越复杂、一次弯曲的角度越多，回弹越小。 6）模具结构： 带底凹模的回弹小。
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25
3. 减少回弹的措施
（1）改进弯曲件的设计并合理选材
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23
1. 回弹的表现形式
（１）弯曲半径的改变，由加载时的rp变为卸载时的r
（２）弯曲件角度的改变，改变量：
- p
当 0 时，称为正回弹
当 0 时，称为负回弹
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24
2. 影响回弹的因素
1）材料的力学性能:屈服极限越大、硬化指数越高，回弹量越大； 弹性模量越大，回弹越小。
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84
（1）凸模圆角半径
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85
（2）凹模圆角半径
凹模圆角半径的大小影响弯曲过程中 的弯曲力、弯曲模寿命和弯曲件质量。
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（3）凹模深度
表4-8、4-9、4-10
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87
（4）凸、凹模间隙c
凸、凹模间隙大小影 响到弯曲力、弯曲模寿命 和弯曲件质量。
变形区切向应变为零的金属层。
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36
2.弯曲件毛坯长度的计算
（1）圆角半径r >0.5t的弯曲件
1）从弯曲件一端开始，将其分成若干 段直线段和圆弧段。
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（2）圆角半径r<0.5t的弯曲件——经验公式
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弯曲件展开长度计算举例
例4-1 弯曲图4-30所示工件，试计算其展开长度。
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3.U形件弯曲模
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59
U形弯曲模
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60
闭角形件的弯曲模
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闭角形弯曲件模具一
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62
闭角形弯曲件模具二
1－凸模 2－转动凹模 3－弹簧
2021/3/15
63
4．四角形件弯曲模
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四角形件一次成形弯曲模
1）尽量避免选用过大的r/t。 2）尽量选用屈服极限小、硬化指数小、弹性模量大的板料
进行弯曲。
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（2）采取适当的弯曲工艺,改变变形区的应力应变状态。
1）采用校正弯曲代替自由弯曲。 2）采用拉弯工艺 3）对冷作硬化的材料须先退火，使其屈服点σs 降低。对回
弹较大的材料，必要时可采用加热弯曲。
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四角形件两次成形弯曲模
2021/3/15
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四角形件复合弯曲模
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1－凸凹模 2－凹模 3－活动凸模 4－顶杆 5-下模座 6-定位板 7-推件块 8-推杆