弯曲模具设计实例

5. U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差
a. 弯曲件标注外形尺寸的，应以凹模为基准 件，间隙取在凸模上；
b. 弯曲件标注内形尺寸时，应以凸模为基准 件，
间隙取在凹模上；
c. 基准凸、凹模的尺寸及公差则应根据弯曲 件
的尺寸、公差、回弹情况及模具磨损规律等因素
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1）弯曲件标注外形尺寸时：
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当弯曲件有特殊要求r<rmin时，可以：
a. 设法提高材料的塑性：如将材料退火、加热
状
态下弯曲等；
b. 冲压工艺合理安排：如在板厚的弯曲半径较
小时，可以预先开槽或压槽使弯曲部位的板料变薄
；
c. 两次弯曲的工艺法：先弯曲较大的圆角半径
，经中间退火后再按要求进行第二次弯曲。
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b. 批量大、尺寸小的弯曲件，为操作方便、等为 准确和提高生产率，应采用冲裁、压弯、切断的连 续弯曲模；
c. 多次弯曲时，先两端后中间；前次弯曲考虑后 次弯曲定位，后次弯曲不能影响前次弯曲后的形状 ；
d. 不对称弯曲件，应对称弯曲后再切断。
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2.2弯曲模具典型结构及工作零件的设计
通过比较，方案二有制造周期短、生产率高、精 度高、成本低等优点，因此选用此方案。
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1. 弯曲件工艺分析 U形弯曲件使用10号钢制造，10号钢的最小弯曲半
径R=2.5mm>rmin，所以板料在弯曲时不会产生裂纹。 底板孔到弯曲中心线的距离a=16-2.5-4.5=
9mm>2t，故弯曲时孔不会发生变形，采用连续模 具加工较合理。
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1. 凸模圆角半径rp： a. rmin/t<r/t<5~8时，取rp=r; b. rmin/t>r/t, 先弯成较大圆角，然后整形
； c. r/t>=10时，应根据回弹值修正圆角半径
。
2. 凹模圆角半径rd： a. 当t<=2mm时，rd=（3~6）t； b. 当t=2~4mm时，rd=（2~3）t； c . 当t>4mm时，rd=2t。
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2.1.4 弯曲件毛坯展开尺寸的计算 模具设计和弯曲工艺确定时，需计算出弯曲件毛坯 的展开尺寸。计算方法根据弯曲件的结构、弯曲半 径、弯曲方法的不同而不同，但均需遵循以下计算 原则：
弯曲前后应变中性层长度不变；（r>t/2） 因此，弯曲件坯料长度应等于弯曲件中性层的展 开长度。
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6. 弯曲 件的尺寸标 注：三种标 注方法。
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6. 弯曲件的精度：弯曲件精度受偏移、回弹以及 模具结构、模具精度和工序顺序的影响（弯曲工序 越多，精度也随之降低），对弯曲件的精度应合理 选择，一般弯曲件的长度公差选在IT13级以下，角 度公差大于15ˊ. 弯曲件直线尺寸的精度等级和角度公差查表。
对于V形弯曲件，凹模底部圆角半径rdˊ：
PPT文档演（模板 rp+t）（0.8~0.6）=ˊrd
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3. 弯曲凹模深度：过小，弯曲件自由部分太长， 工件回弹大且不平直；过深，耗费模具材料。
对于V形凹模：凹模的深度L0及底部最小厚度h可 查表。但必须保证凹模开口宽度Ld<=0.8L展。
对于U形凹模：直边高度不大或要求两边平直的U 形件，凹模深度要大于工件的深度；直边较长且对 平直度要求高的U形件，凹模深度可小于工件高度 。
弯曲凸模、凹模零件图
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b. 冲孔凸模的直径：
dp=（dmin+x∆）
•0 =（5+0.5x0.3)
•-σp
•0 •-0.02
=5••.0-σ1p 5 mm
冲孔凹模的直径：
Dd=（dp+Zmin） ••+0σd=（5.15+0.246）
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b. 校正弯曲时的弯曲力 F校=p A
A-弯曲件被校正部分的投影面积（mm²） p-单位面积校正力（M pa）
不同材料的单位面积校正力可以查表得出。
c. 顶件力和压料力 FQ=（0.3~0.8)F自
d. 自由弯曲： F总>= F自+ FQ 校正弯曲： F总>= F校
寸、精度、材料及技术要求是否符合弯曲加工的工艺
要求。
1. 最小弯曲半径r：对于给定材料，r越小，板料的
外侧表面变形程度就越大，r超过某一临界值后，外
侧拉应力就超过材料的最大许可拉应力而产生裂纹。
r= η t（2-2Φ-η）/2（ Φ+η-1）
Φ—断面收缩率； η—变薄系数；
查表。
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t—板料厚度。 常见材料的最小弯曲半径，可
=（32-0.•075x0.62) •-0.04
LP=(Ld-2Z） =(31.54-2x2） =27.54
•0.06 •0
••0-0.0=4 31.54
mm
•0.0 6 •0
mm
制件精度取IT14级，凸模圆角半径Rp=2.5mm，与弯曲件圆 角半径相等，Rd=（2~3）t=5mm
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2020/11/14
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本节内容
2.1 弯曲工艺 2.1.1 弯曲变形过程分析 2.1.2 弯曲件质量分析 2.1.3 弯曲件的工艺性 2.1.4 弯曲件毛坯展开尺寸的计算 2.1.5 弯曲力的计算 2.1.6 弯曲件的工序安排
2.2 弯曲模具典型结构及工作零件的设计 2.2.1 弯曲模的分类与设计要点 2.2.2 弯曲模典型结构 2.2.3 弯曲模工作零件的设计
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2. 工艺计算 1） 毛坯尺寸计算 直侧边长度：L1=20-2.5-2=15.5mm 弯曲部分展开：L2= 1.57(r+xt) =5.0mm 底部直边长度：L3=32-2x2-2x5=18.0mm
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2） 工艺力的计算 根据公式可计算：
F自=0.7x1.3x20x2x2x400/(2.5+2)=6471N F校=q A=20x20x28=11200 N F冲=Kp t L τ=1x2x400x15.7=12560N
Kp-安全系数，t-板厚，L-冲压周边长， τ-剪切强度
3） 设备的选择 满足条件：F压>F校及F压>F冲
查冲压模具手册选公称压力为40KN的开式压力机。
h0和L0可查表。
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4. 弯曲凸、凹模间隙
V形弯曲：
U形弯曲：间隙大，回弹大；间隙小，弯曲力大
，
工件变薄，划伤工件，降低模具
寿命。
生产中经验公式：
Z=t + max ct = t+∆+ct
Z-单边间隙；t-料厚的基本尺寸；
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∆-料厚正偏差；c间隙系数（弯曲查模具表设计实）例
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2. 弯曲件直边高度：弯曲件直边高度不宜过小， 否则影响工件的弯曲质量，不能保证零件的形状精 度。根据经验:
直边高度: H>2.5t（经验值）
不满足要求时，可预先开槽，或增加直边高度成 形后再切除多余部分。
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2.2.1 弯曲模典型结构 模具设计注意事项：a. 准确、可靠的定位，防止弯 曲中偏移；b. 弯曲结束时能得到校正力；c. 成 形后能方便、安全地取出；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。
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1、单工序模：工作中模具只有竖直方向运动。 a） V、L形弯曲件模具。
用下推出工件，获得带孔
弯曲件。
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2） 绘制零件图
a. 弯曲凸、凹模具尺寸：零件图尺寸标注是外形标注
，所以以弯曲凹模为基准进行计算，由于图示尺寸没有
公差，所以凹模按IT9级设计，工作部分尺寸计算公式
：
•+σd •0
Ld=（Lmax-0.7••50-σp ∆）
•
Ld=（Lmax-0.75
∆） •+σd •0
•
LP=(Ld-2Z）••0-σp
• 2）弯曲件标注内形尺寸时：
•
•
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∆） LP=(Lmin+ 0.75
•+σp •0
L = d =(Lp+2Z••0-）σd
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2.3 设计实例
U形弯曲件的尺寸如下图所示，材料为10钢，料厚 t=2mm，大批量生产，试设计弯曲模。
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3. 弯曲件孔边距离： a. 弯曲区域有孔时，为避免弯曲过程中孔的形
状会发生变形，则必须将孔移到变形区外，孔边到 弯曲半径r的中心距应满足下列条件：
当t<2mm时，L>=t 当t>=2mm时，L>=2t
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b. 若L过小而不能满足上述条件时，则必须先弯曲 后进行冲孔；或在靠变形区一侧预先冲出缺口或牙 槽，也可在变形线上冲出工艺孔，以改变变形范围 ，利用工艺变形来保证所需孔不产生变形。
2.3 设计实例
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2.1 弯曲工艺
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
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2.1.3 弯曲件的工艺性：指弯曲件的结构形状、尺
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3. 复合弯曲模：尺寸不大的弯曲件。
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Байду номын сангаас
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2.2.2 弯曲模工作零件设计： 1. 凸、凹模工作部分的圆角半径 2. 凹模深度 3. 凸、凹模间隙 4. 横向尺寸及公差
弯曲模工作部分的结构简图如下：
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3. 弯曲模具设计
1）模具总装图该：零件大批量生产，为调整模具方便
，上下模采用导柱导套。工作时，条料以导料板导向并
从刚卸料板下面运动至挡块5右侧定位，上模下行时，条
料•被凸凹模3切断并随其
继续下行成形，同时冲孔
凸模2在条料上冲出孔，
上模回程时卸料板卸下条
料，顶件销4在弹簧的作
模具设计，尤其在弯曲坯料较厚、弯曲线较强、相
对弯曲半径较小、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-弯曲材料的抗拉强度（Mpa）；K-安全系数，一般取1.3
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靠块h>=2t+r1+r2 r1=r2=（2~5）t
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b）U形弯曲件模具
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c） Z形弯曲件模具
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2. 有弯曲工序的连续模：批量大、尺寸小。
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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
产生畸变的弯曲件，可以预先在折弯线的两端切出工 艺缺口或槽，以避免畸变对弯曲件宽度尺寸的影响。
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b. 当工件局部边缘部分弯曲时，为防止弯曲部分受 力不均匀而产生变形和裂纹，应于线切槽或冲工艺孔。
e. 一般压力机公称压力：F压机>=（1~1.3）F校
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2.1.6 弯曲件的工序安排
1）弯曲工艺分析-计算-弯曲工序安排，综合考虑 因素: a. 零件的形状；b. 尺寸；c. 尺精度 等级；d. 批量要求；e. 材料力学性能等。
2）弯曲工序安排的原则：
a. 形状简单如V、U形件要一次弯曲成形；
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弯曲中性层位置的确定 ρ。= r + xt L = ρп α/180
ρ。— 中性层曲率半径，r—弯曲内侧半径， t—料厚，L—弯曲部分展开长度。 a=90 ̊时，L总=L1+L2+ 1.57(r+xt)
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2.1.5 弯曲力的计算：为选择弯曲压力机和进行
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模具方案确定：根据U形弯曲件零件图结构特点， 可制定两种方案进形：
方案一：弯曲件底板上的孔可以冲孔成形，两侧 壁通过弯曲工序成形，所以整个工件有冲孔、弯曲 两套模具两道工序分别完成；
方案二：采用连续模加工，底板上的孔和侧壁的 弯曲可同时在一套模具中完成，这样可节约成本、 提高生产效率、提高工件精度。