弯曲工艺和弯曲模具设计(精)

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。
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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
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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3. 最小相对弯曲半径经验数值的确定 表3.3.1
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3.3.2弯曲件的结构工艺性
1.弯曲件的弯曲半径 弯曲件的弯曲半径必须小于最小弯曲半径，否则要采用工艺措施，如: 热弯、多次弯曲等（如图3.3.3）。 2.弯曲件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(如图3.3.4)，尺寸不易保证。 为防止毛坯的偏移，在设计模具结构时应考虑增设压料板，或增加工艺孔定 位。 弯曲件形状应力求简单，边缘有缺口的弯曲件，若在毛坯上先将缺口冲 出，弯曲时会出现叉口现象，严重时难以成形。这时必须在缺口处留有连结 带，弯曲后再将连接带切除(如图3.3.5)。
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回弹性的表现形式：
(1) 卸载前板料的内半径r p (与 凸模的半径吻合 )在卸载后增加 r 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：
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弯曲成型工艺方法：压弯、折弯、拉弯、滚弯、辊弯
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。 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) (窄板)
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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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。 1.小半径弯曲的回弹（ r / t 5 ~ 8 ）
Δ 0 t
Δ

90
Δ 9 0
2.大圆角半径弯曲的回弹 （ r / t 5 ~ 8 ）
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b/t 3
：横断面几乎不变；
b / t 3 ：断面变成了内宽外窄的扇形。
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r 1 E 1 t 2 s
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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：
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
1 rt s r 1 3s 1 3 E t r Et r
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r t rt t 1800 t
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3.2.4减少回弹的措施
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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图 3.2.11 纵向加压弯曲
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(4)采用聚氨酯弯曲模 利用聚氨酯凹模代替刚性金属凹模进行弯曲（图3.2.12）。 弯曲时金属板料随着凸模逐渐进入聚氨酯凹模，激增的弯曲力 将会改变圆角变形区材料的应力应变状态，达到类似校正弯曲 的效果，从而减少回弹。
3.3.1最小相对弯曲半径（ r min/ t ）
1.最小相对弯曲半径的概念 最小相对弯曲半径是指：在保证毛坯弯曲时外表面不发 生开裂的条件下，弯曲件内表面能够弯成的最小圆角半径与 坯料厚度的比值，用 r min/ t 来表示。该值越小，板料弯曲 的性能也越好。 2. 影响最小弯曲半径的因素 (1)材料的力学性能 (2)工件的弯曲中心角
(3)板料的表面质量与剪切断面质量
(4)
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(5)板材的方向性(如图3.3.2)
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图 3.3.1
板料纤维方向对弯曲半径的影响
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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 在弯曲过程完成后，利用模具的 突肩在 弯曲件的端部纵 向加压（如图 3.2.11）, 使弯曲变形区横断面上都受到压应 力，卸载时工件内外侧的回弹趋势相反，使回弹大为降低。利 用这种方法可获得较精确的弯边尺寸，但对毛坯精度要求较高。
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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
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 3.2.9
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用补偿法修正模具结构
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图3.2.10
用校正法修正模具结构
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图 3.2.12 聚氨酯弯曲模
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3.3 弯曲成形的工艺设计
弯曲工艺和弯曲模具设计 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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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)。
（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
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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。
r 1 E 1 t 2 s
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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