弯曲工艺和弯曲模具设计
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
模具设计基础-第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
当t 2mm ，S t 当t 2mm ，S 2t
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
5．止裂孔、止裂槽 如图 3.12 所示， 当局部弯曲某一段边缘时， 为了防止 尖角处由于应力集中而产生裂纹，可增添工艺孔、 工艺槽或 将弯曲线移动一定距离， 以避开尺寸突变处， 并满足b≥t， h=t+r+b/2的条件。
弯曲件的结构工艺性对弯曲生产有很大的影响。弯曲件良 好的工艺性，不仅能简化弯曲工序和弯曲模的设计，而且还能 提高弯曲件的精度、节约材料、提高生产率。 （1）弯曲件的形状 弯曲件的形状一般应对称，弯曲半径应左右一致，如图 所示。图(b)所示形状左右不对称，弯曲时由于工件受力不平 衡将会产生滑动现象，影响工件精度。
3.7补偿法
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
2) 校正法 校正弯曲时，在模具结构上采取措施，让校正压力集 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，如图 3.8 所示。
3.8 校正法示意
模具设计ห้องสมุดไป่ตู้础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
四、弯曲件的工艺性
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
3．回弹 由于影响回弹的因素很多，各因素之间往往又互相影 响，因此很难实现对回弹量的精确计算和分析。在模具设 计时，对回弹量的确定大多按经验确定(也可查有关冲压资 料进行估算)，最后通过试模来修正。 在模具设计时，要尽可能消除或减小回弹的影响响(指 消除回弹对弯曲件的影响，但并不能消除弯曲件的回弹现 象)。
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
弯曲工艺和弯曲模具设计复习题答案
第三章弯曲工艺及弯曲模具设计复习题答案一、填空题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.若未经退火.由于切断面存在冷变形硬化层.就会使材料塑性降低 .在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 、在弯曲变形区内.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.而中性层则保持不变。
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。
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，
第四章弯曲工艺及模具设计
4.5 弯曲件的回弹变形
NO. 21
4.5.2 弯曲回弹值的确定
1．自由弯曲时的回弹（P145）
（1）大弯曲半径的回弹
（2）小弯曲半径的回弹
2．校正弯曲时的回弹值（P145～146）
在实际生产中，往往根据经验或查表来初定回弹角的大小，然 后在试模时进行修正。
4.5 弯曲件的回弹变形
图4-24 采用软凹模弯曲减小回弹
4.8 弯曲成形中常见问题及解决措施 NO. 29
4.8.2 弯裂பைடு நூலகம்其控制
弯裂现象：当板料外侧的拉应力超过材料的抗拉强度以后，在板料外侧 产生的裂纹。
板料是否会产生弯裂，在材料一定的情况下，主要与r/t (相对弯曲半径) 有关，r/t 越小，其变形程度就越大，越容易产生裂纹。
4.5 弯曲件的回弹变形
NO. 20
4.5.1 影响回弹的因素
２．相对弯曲半径 r / t
r / t 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
回弹角 越大。
4．弯曲件的形状
一般而言，弯曲件越复杂，一次弯曲成形角的数量越多，回 弹量就越小。
5．模具间隙
间隙小回弹小，间隙大回弹大
4.2.2 弯曲件坯料尺寸的确定
简单形状件，可直接采用经验公式计算坯料长度。对复杂形状或精度
要求高的弯曲件，先初算坯料长度，再反复试弯不断修正。
1. r/t ＞ 0.5的弯曲件
坯料总长度应等于弯曲件直线部分和
圆弧部分中性层长度之和，即：
L
l i
1 8 i (r0 iKi)
Ll1
l2
180
l1l218(r0Kt)
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。
弯曲工艺和弯曲模具设计复习题答案
第三章弯曲工艺及弯曲模具设计复习题答案一、填空题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.若未经退火.由于切断面存在冷变形硬化层.就会使材料塑性降低.在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、在弯曲变形区内.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.而中性层则保持不变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。
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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
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。
冲压模具设计与制造-弯曲工艺与模具设计
应用场景
广泛应用于手机、汽车、电视机、 计算机等产品的制造中
弯曲工艺的应用场景
个人消费品
行李车、儿童座椅、自行车座等
建筑领域
门窗、钢结构等
工业制造
吊车臂、桥架、挖掘机臂等
汽车领域
汽车车身、排气管、离合器等
弯曲工艺的优缺点
优点
• 工艺简单 • 生产效率高 • 生产成本低 • 形状可变
缺点
• 成型重量限制 • 无法实现非线性弯曲 • 弯曲角度存在最小值 • 弯曲半径限制较大
3 材料
应选择强度和韧性都较高的材料，同时应考 虑在操作过程中的磨耗性和修复性
4 可维修性
模具设计应考虑寿命和易损件，易于维修和 更换
弯曲模具的分类
按形式分类
• 单工位模 • 连续模 • 中空模 • 异形模
按应用分类
• 汽车工业专用模 • 造船业用弯管模 • 机床上安装的弯管模 • 家电制造业弯头型号模
Hale Waihona Puke 弯曲模具的设计方法常见方法
手工模拟、数值模拟、经验规律法、模拟仿真
设计步骤
1. 确定工件的几何形状 2. 计算弯曲力矩和弯曲角度 3. 准备模具的设计图纸 4. 优化模具的几何尺寸
弯曲模具对模具的要求
1 强度
模具应具有足够的强度来承受弯曲力矩和弯 曲压力的作用
2 精度
模具必须保证成型精度的要求，例如加工定 位孔及精度要求达到零误差
弯曲工艺的材料选择
常见材料
铝合金、钢材、不锈钢、镁合金 等
制造工艺
冷拔可广泛应用，热轧用于钢材 弯曲时的复合成型
板厚选择
在保证预算的前提下，尽量选择 薄板
弯曲模具的构造和原理
1
四角形弯曲件弯曲工艺与模具设计
四角形弯曲件弯曲工艺与模具设计1. 引言说到四角形弯曲件，大家可能会想，“这不就是个简单的弯曲吗？”其实不然，这背后可是门学问！想象一下，你在家里试着弯一根铁丝，结果发现弯来弯去不怎么好看，最后还被惹得不高兴了。
四角形的弯曲工艺，就像是做一道精致的菜，没点技巧可不行！今天咱们就来聊聊这个话题，轻松一点，幽默一点，让大家都能懂得明白。
2. 四角形弯曲件的基本概念2.1 什么是四角形弯曲件？首先，四角形弯曲件就是那种四个角都在的形状，比如说框架、外壳等等。
这种形状的工艺在很多行业都用得着，像汽车、家电，甚至建筑上都少不了它的身影。
说实话，这四角形件可真是个“大忙人”，到处跑，帮助我们解决各种问题。
2.2 为什么弯曲工艺这么重要？弯曲工艺的好坏，直接影响到产品的质量和使用效果。
想想看，假如你买的一个家电外壳弯得歪七扭八的，那看着就让人心里不爽，对吧？这时候，如果使用了合适的弯曲工艺，那可真是“如虎添翼”，让产品看起来更加完美。
总之，弯曲工艺的好坏，直接关乎着产品的“颜值”和“内涵”。
3. 四角形弯曲工艺的流程3.1 材料的选择首先，咱得选材料。
常见的有铝、钢、塑料等等。
每种材料的特性都不同，就像人有不同的性格，选错了可就麻烦了。
铝虽然轻，但强度相对较低；而钢结实，但重量也不轻。
选得好，工艺自然顺利，选得不当，可能就得重走老路，吃个大亏了。
3.2 设计与计算接下来，就是设计和计算。
这一步就像是搭建乐高积木，得把每个部分都想清楚了。
设计图纸要精细，不能马虎。
现代化的设计软件就像是个高科技的小助手，能帮我们快速计算出需要的弯曲角度和半径，简直是“如鱼得水”！3.3 模具的制作一切准备好后，就轮到模具的制作了。
模具就像是四角形弯曲件的“衣服”，得合身、得好看。
制作模具的时候，可不能心急，要仔细、要认真，才能确保最终产品的质量。
如果模具做得不行，后面的弯曲工艺就像是“竹篮打水一场空”，白忙一场。
4. 实际操作中的注意事项4.1 温度控制在实际操作中，温度可是个“隐形杀手”。
模具设计基础-第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计ppt课件
自由弯曲 弹性弯曲
校正弯曲 塑性弯曲
弯曲效果：表现为弯曲半径和弯曲中心角的变化（具设计
3.弯曲变形分析 研究材料的变形，常采用网格法。根据坐标网格的变
化情况来分析弯曲变形时毛坯的变形特点。
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
（1）弯曲变形区的位置 通过对网格的观察，可见弯曲圆角部分的网格发生了显 著的变化，原来的正方形网格变成了扇形。靠近圆角部分的 直边有少量变形，而其余直边部分的网格仍保持原状，没有 变形。说明弯曲变形的区域主要发生在弯曲圆角区，即弯曲 带中心角α 范围内。
模具设计基础
—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
了解弯曲工艺及弯曲件的结构工艺性分析，理解弯 曲变形过程分析，理解弯曲件的质量问题及防止措施， 掌握弯曲工艺设计和弯曲模具典型结构组成及工作过程 分析。
应该具备的能力：具备弯曲件的工艺性分析、工艺 计算和典型结构选择的基本能力，初步具备根据弯曲件 质量问题正确分析原因并给出防止措施的能力。
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
二、弯曲件回弹
材料在弯曲过程中，伴随着塑性变形总存在着弹性变形， 弯曲力消失后，塑性变形部分保留下来，而弹性变形部分要恢 复，从而使弯曲件与弯曲模的形状并不完全一致，这种现象称 为弯曲件的回弹。回弹是所有弯曲件都存在的问题，只不过是 回弹量大小而已。回弹量的大小通常用角度回弹量 Δθ 和曲率 回弹量 Δ r 来表示。
模具设计基础 第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
弯曲件在生产生活中经常见到，如下图所示的电器元 件和弯管均为弯曲件。这些产品的共同特点是：不管是板 类件还是管形件，都有一定的弯曲角度。另外，很多弯曲 件上有孔，是先冲孔还是先弯曲，如何判断并制定加工的 先后顺序呢？
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
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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
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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。
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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。
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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弯曲工艺和弯曲模具设计
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弯曲工艺和弯曲模具设计
4. 从模具结构采取措施 (1) 补偿法
利用弯曲件不同部位回弹方向相反的特点，按预先估算 或试验所得的回弹量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和几 何形状，以相反方向的回弹来补偿工件的回弹量(如图3.2.9) 。
(2)校正法 可以改变凸模结构，使校正力集中在弯曲变形区，加大变 形区应力应变状态的改变程度（迫使材料内外侧同为切向压应 力、切向拉应变 ）如图3.2.10。 (3) 纵向加压法
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。
5.弯曲件形状 工件的形状越复杂，一次弯曲所成形的角度数量越多，
使回弹困难，因而回弹角减小。 6.模具间隙
在压弯U形件时，间隙大，材料处于松动状态，回弹就
7.非变形区的影响
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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。
3.2弯曲卸载后弯曲件的回弹
3.2.1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 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）。
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弯曲工艺和弯曲模具设计
3.1板料弯曲变形过程及变形特点
3.1.1弯曲变形过程
弯曲变形过程：如图3.1.2所示V形件的弯曲，随着凸模进 入凹模深度的增大，凹模与板料的接触处位置发生变化，支点 B沿凹模斜面不断下移，弯曲力臂l 逐渐减小，接近行程终了，
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。
1.材料选择 应尽可能选用弹性模数大的，屈服极限小，机械性比较稳
定的材料。 2.改进弯曲件的结构设计
设计弯曲件时改进一些结构，加强弯曲件的刚度以减小回 弹。比如：在变形区压加强肋或压成形边翼，增加弯曲件的刚 性，使弯曲件回弹困难(如图3.2.3)。
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1.材料的力学性能
材料的屈服点 s越高，弹性模量E越小，弯曲弹性回跳
越大。
2.相对弯曲半径 r / t 相对弯曲变径r / t 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。
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1.小半径弯曲的回弹（ r / t 5 ~ 8 ）
Δ 0 t
Δ Δ 90
90
2.大圆角半径弯曲的回弹 （ r / t 5 ~ 8 ）
r
1
rt 1 3 s r 1 3s
E t r Et
t r
rt
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t 1800 t
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3.2.4减少回弹的措施
2.弯曲变形区的应变中性层
应变中型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。 4.变形区横断面的变形
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。
(宽板) b / t 3 ：横断面几乎不变；
(窄板) b / t 3 ：断面变成了内宽外窄的扇形。
弯曲工艺和弯曲模具设计
概述 3.1 弯曲变形过程分析 3.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹 3.3 弯曲成形工艺设计 3.4 弯曲模具的典型结构设计
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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。
弯曲毛坯的种类：板料、棒料、型材、管材
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3.2.3 改进零件的结构设计
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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。 (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。 (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3.2.4)。
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）。
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图3.1.3 弯曲前后坐标网络的变化
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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。
回弹性的表现形式：
(1)
卸载前板料的内半径rp(与 凸模r的半径吻合)在卸载后增加
至 r 。弯曲半径的增加量为：
r r rp
(2)
卸载前弯曲中心角为(与
凸模顶角相吻合)，卸载后变化
为 。弯曲件角度的变化量为：
图3.2.1弯曲件的弹性回跳
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3.2.2影响回弹的因素
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r t
1 2
E s
1
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3.1.3弯曲时变形区的应力和应变
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：
r t
1 2
E s
1
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
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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
毛坯的想对宽度 b / t 以及弯曲
变形程度。
窄板弯曲的应力状态是 平面的，应变状态是立体的。
宽板弯曲的应力状态是立 体的，应变状态是平面的。
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弯曲成型工艺方法：压弯、折弯、拉弯、滚弯、辊弯
（a）模具压弯； （b）折弯； （c）拉弯； （d）滚弯； （e）辊压 3.0.2弯曲零件的成形方法