1、1设计任务：设计任务：完成图示弯曲件的模具设计完成图示弯曲件的模具设计2课题一课题一 弯曲概述弯曲概述1.概念概念金属材料被弯成一定形状和角度的零件的成形方法称为弯曲。金属材料被弯成一定形状和角度的零件的成形方法称为弯曲。2.应用应用 34模具弯曲成形、折弯、辊弯、拉弯。a)模具弯曲模具弯曲 b)折弯折弯 c)滚弯滚弯 d)拉弯拉弯51-模柄 2-横销 3-弯曲凸模 4-弯曲凹模 5-销钉 6-下模座 7-螺钉 8-弹簧 9-顶杆 10-挡料销6课题二 弯曲变形过程及变形特点一、弯曲变形过程一、弯曲变形过程 弯曲半径逐渐减小弯曲半径逐渐减小 ，即，即 弯曲力臂逐渐减小，弯曲力臂逐渐减小， 即即
2、rrrr210kllll2107二、弯曲变形特点二、弯曲变形特点 板料弯曲前后的网格变化板料弯曲前后的网格变化8在弯曲带中心角范围内，中心角以外基本上不变形。在弯曲带中心角范围内，中心角以外基本上不变形。弯曲角弯曲角与弯曲中心角与弯曲中心角9变形特点变形特点长度方向：内侧单元格长度减小长度方向：内侧单元格长度减小 受压受压 外侧单元格长度增加外侧单元格长度增加 受拉受拉 弯曲中性层：长度既不减小也不增加的那层金属。弯曲中性层：长度既不减小也不增加的那层金属。厚度方向：内侧单元格长度减小，厚度增加厚度方向：内侧单元格长度减小，厚度增加 外侧单元格长度增加，厚度减小外侧单元格长度增加，厚度减小宽度
3、方向：宽度方向： 窄板窄板a) 矩形截面矩形截面 内宽外窄的扇形截面内宽外窄的扇形截面 宽板宽板b) 矩形截面无变化矩形截面无变化总体厚度减小总体厚度减小10一、最小相对弯曲半径一、最小相对弯曲半径（1）最小相对弯曲半径）最小相对弯曲半径 概念：概念： 在自由弯曲保证坯料最外层纤维不发生破裂在自由弯曲保证坯料最外层纤维不发生破裂的前提下，所能获得的弯曲件内表面最小圆角半的前提下，所能获得的弯曲件内表面最小圆角半径与弯曲材料厚度的比值径与弯曲材料厚度的比值 ，称为最小相对，称为最小相对弯曲半径。弯曲半径。 意义：意义： tr/min1212/2/2/)2/()()(0011trtrttrtrtr
4、rrooaa外11（2）最小弯曲半径的影响因素）最小弯曲半径的影响因素 1）材料的塑性和热处理状态）材料的塑性和热处理状态 ：材料塑性越好，最小相对材料塑性越好，最小相对弯曲半径可越小。弯曲半径可越小。 2）坯料的边缘及表面状态）坯料的边缘及表面状态 ：应将毛刺和其他缺陷置于弯应将毛刺和其他缺陷置于弯曲内侧。曲内侧。 3）弯曲方向）弯曲方向 ：弯曲方向与纤弯曲方向与纤 维方向垂直时，对弯曲有利。维方向垂直时，对弯曲有利。 4）弯曲角）弯曲角a ：弯曲角弯曲角a越大，越大， 最小相对弯曲半径越小。最小相对弯曲半径越小。 12（3）防止弯裂的措施）防止弯裂的措施n 退火、加热弯曲退火、加热弯曲n
5、消除冲裁毛刺消除冲裁毛刺n 两次弯曲（先加大弯曲半径，退火后再按工件两次弯曲（先加大弯曲半径，退火后再按工件要要 求的小半径弯曲）求的小半径弯曲）n 校正弯曲校正弯曲n 对较厚材料的开槽后弯曲对较厚材料的开槽后弯曲13二、弯曲件的回弹二、弯曲件的回弹 回弹：回弹：在材料弯曲变形结束，零件不受外力作用时，在材料弯曲变形结束，零件不受外力作用时，由于弹性恢复，使弯曲件的角度，弯曲件与模具的尺寸形由于弹性恢复，使弯曲件的角度，弯曲件与模具的尺寸形状不一致的现象称为回弹。状不一致的现象称为回弹。 （1）回弹的表现形式）回弹的表现形式 1）弯曲件半径增大）弯曲件半径增大 2）弯曲件角增大）弯曲件角增大
6、14（2）影响回弹的因素）影响回弹的因素 1）材料的力学性能：材料的屈服点越大，弹性模量越小，）材料的力学性能：材料的屈服点越大，弹性模量越小， 弯曲回弹越大。弯曲回弹越大。 2）相对弯曲半径：相对弯曲半径越小，回弹值越小。）相对弯曲半径：相对弯曲半径越小，回弹值越小。 3）弯曲件角度）弯曲件角度a：弯曲件角度越小，表示弯曲变形区域越：弯曲件角度越小，表示弯曲变形区域越 大，回弹越大。大，回弹越大。 4）弯曲方式：校正弯曲回弹小。）弯曲方式：校正弯曲回弹小。 5）模具间隙：间隙大，材料处于松动状态，回弹就大；反）模具间隙：间隙大，材料处于松动状态，回弹就大；反 之，回弹就小。之，回弹就小。 6
7、）零件形状：）零件形状： 零件形状复杂，一次弯曲成形角的数量越零件形状复杂，一次弯曲成形角的数量越 多，各部分的回弹相互牵制作用越大，回多，各部分的回弹相互牵制作用越大，回弹就越小。弹就越小。15（3）回弹值的确定）回弹值的确定 1）大变形程度）大变形程度( 5)自由弯曲时的回弹自由弯曲时的回弹 回弹值较小，只修正角度。回弹值较小，只修正角度。 2）小变形程度）小变形程度( 10)自由弯曲时的回弹自由弯曲时的回弹 回弹值较大需修正弯曲半径和弯曲角度。回弹值较大需修正弯曲半径和弯曲角度。 tr /tr /EtrrtrErrssp3131) 1)(180(pprr弯曲角度的修正：弯曲角度的修正：弯
8、曲半径的修正：弯曲半径的修正：16三、减小回弹的措施三、减小回弹的措施 1）改进零件的设计）改进零件的设计 172）从弯曲工艺上采取措施）从弯曲工艺上采取措施 如采用校正弯曲、拉弯等工艺以减小回弹值。如采用校正弯曲、拉弯等工艺以减小回弹值。拉弯用模拉弯用模183）从模具结构上采取措施）从模具结构上采取措施 补偿回弹的方法补偿回弹的方法 改变凸模形状减小回弹改变凸模形状减小回弹 增加拉应变减小回弹增加拉应变减小回弹 端部加压减小回弹端部加压减小回弹19四、弯曲时的偏移四、弯曲时的偏移 偏移偏移：当坯料各边所受的摩擦阻力不等时，有可能使坯料：当坯料各边所受的摩擦阻力不等时，有可能使坯料在弯曲过程中
9、沿零件的长度方向产生移动，使零件两直边在弯曲过程中沿零件的长度方向产生移动，使零件两直边的高度不符合零件的要求，这种现象称为偏移。的高度不符合零件的要求，这种现象称为偏移。 （1）偏移现象的产生 a.b-坯料形状不对称坯料形状不对称C-零件结构不对称零件结构不对称d.e-模具结构不合理模具结构不合理20（2）克服偏移的措施）克服偏移的措施 1）压料；）压料； 2）孔定位；）孔定位； 3）不对称零件成对）不对称零件成对生产；生产； 4）合理设计模具。）合理设计模具。 a.b-压料压料 c-孔定位孔定位不对称零件成对生产不对称零件成对生产21五、五、 弯曲后的翘曲与剖面畸变弯曲后的翘曲与剖面畸变
10、弯曲后的翘曲弯曲后的翘曲 管材弯曲后的剖面畸变管材弯曲后的剖面畸变22两道工序弯曲大圆两道工序弯曲大圆23四、通用弯曲模四、通用弯曲模多次多次V形弯曲制造复杂零件举例形弯曲制造复杂零件举例24课题四课题四 弯曲件的结构工艺性弯曲件的结构工艺性弯曲件工艺性分析弯曲件工艺性分析1. 材料分析材料分析 如果弯曲件的材料具有足够的塑性，屈强比小，屈服点如果弯曲件的材料具有足够的塑性，屈强比小，屈服点与弹性模量的比值小，则有利于弯曲成形和工件质量与弹性模量的比值小，则有利于弯曲成形和工件质量的提高的提高 。2. 结构分析结构分析（1）最小弯曲半径和弯曲件的弯曲高度）最小弯曲半径和弯曲件的弯曲高度 1）弯
11、曲半径）弯曲半径minrr 25 2)弯曲高度弯曲高度 弯曲件的弯边高度不宜过小，其值应为弯曲件的弯边高度不宜过小，其值应为 。 trh2 弯边高度过小的解决方法弯边高度过小的解决方法26（2）预冲工艺孔或切槽）预冲工艺孔或切槽 防止根部弯裂的方法：改变弯曲线的位置防止根部弯裂的方法：改变弯曲线的位置 预冲工艺槽孔预冲工艺槽孔27（3）弯曲件孔边距）弯曲件孔边距 一般孔边到弯曲半径一般孔边到弯曲半径r中心的安全距离按料厚确定：中心的安全距离按料厚确定： 时，时， 时，时，mmt2tL mmt2tL2 弯曲件孔边距离弯曲件孔边距离 防止弯曲时孔变形的措施防止弯曲时孔变形的措施28（4）弯曲样的几
12、何形状）弯曲样的几何形状 弯曲件应尽量设计成对称状，弯曲半径左右一致，以防弯曲弯曲件应尽量设计成对称状，弯曲半径左右一致，以防弯曲变形时坯料受力不均而产生偏移。变形时坯料受力不均而产生偏移。 增加连接带和定位工艺孔的弯曲件增加连接带和定位工艺孔的弯曲件29（5）弯曲件的尺寸标注）弯曲件的尺寸标注 尺寸标注形式对弯曲工艺的影响尺寸标注形式对弯曲工艺的影响3. 精度分析精度分析一般弯曲件长度的尺寸公差等级在一般弯曲件长度的尺寸公差等级在IT13级以下，角度级以下，角度公差大于公差大于15。 30课题五课题五 弯曲件展开尺寸计算弯曲件展开尺寸计算 一、一、 中性层和中性层位置的确定中性层和中性层位置
13、的确定 弯曲件的坯料长度应等于中弯曲件的坯料长度应等于中 性层的展开长度。由于弯曲时坯性层的展开长度。由于弯曲时坯 料的厚度减薄，所以中性层的位料的厚度减薄，所以中性层的位置发生内移，其内移量随变形成度的增加而增加。置发生内移，其内移量随变形成度的增加而增加。 中性层位置以曲率半径中性层位置以曲率半径表示（见上图），通常用下列表示（见上图），通常用下列经验公式确定，其中经验公式确定，其中x为中性层位移系数。为中性层位移系数。 xtr 31二、弯曲件展开尺寸的计算二、弯曲件展开尺寸的计算（1）有圆角半径的弯曲（）有圆角半径的弯曲（ ）tr5 . 0180)(1802121xtrllllLZ32（
14、2）圆角半径很小（）圆角半径很小（ ）的弯曲）的弯曲 由于变形程度大，一般变形前后由于变形程度大，一般变形前后体积不变体积不变的原则由的原则由经验公式计算。经验公式计算。（3）铰链式弯曲件）铰链式弯曲件 铰链件一般采用推圆的方法生产，其中性层会发生铰链件一般采用推圆的方法生产，其中性层会发生外移，外移系数用外移，外移系数用 表示。表示。tr5 . 0txrlrtxrlLZ117 . 47 . 5)(5 . 11x33课题六课题六 弯曲力的计算弯曲力的计算trKBtFb26 . 0自trKBtFb27 . 0自V形件弯曲力形件弯曲力U形件弯曲力形件弯曲力自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力；自由弯曲
15、在冲压行程结束时的弯曲力；弯曲件的宽度；弯曲件的宽度；弯曲材料的厚度；弯曲材料的厚度；弯曲件的内弯曲半径弯曲件的内弯曲半径材料的抗拉强度；材料的抗拉强度；安全系数，一般取安全系数，一般取K1.3。自FBtrbK一一.自由弯曲的弯曲力自由弯曲的弯曲力34二二. 校正弯曲时的弯曲力校正弯曲时的弯曲力ApF校校正弯曲应力；校正弯曲应力；校正部分投影面积；校正部分投影面积；单位面积校正力单位面积校正力。三三. 顶件力或压料力顶件力或压料力若弯曲模设有顶件装置或压料装置，其顶件力若弯曲模设有顶件装置或压料装置，其顶件力 （或（或压料力压料力 )可近似取自由弯曲力的可近似取自由弯曲力的3080%，即即DF
16、校FAp自FFD)8 . 03 . 0(YF35四四. 压力机吨位的选取压力机吨位的选取（1）对于有压料的自由弯曲）对于有压料的自由弯曲）（自压机YFFF) 3 . 12 . 1 (校压机FF) 3 . 12 . 1 (（2）对于校正弯曲，由于校正弯曲力比压料力或）对于校正弯曲，由于校正弯曲力比压料力或顶件力大得多，故压料力和顶件力一般可以忽略，顶件力大得多，故压料力和顶件力一般可以忽略，即即36课题七 弯曲件的工序安排一、弯曲件工序安排原则一、弯曲件工序安排原则 1对于形状简单的弯曲件，比如V形、U形、Z形工件等，可以采用一次弯曲成形；对于复杂形状的弯曲件，一般需要采用二次或多次弯曲成形。
17、2对于批量大而尺寸较小的弯曲件，为便于弯曲件的定位以及工人操作方便、安全，保证弯曲件准确和提高生产率，应尽可能采用级进模或复合模成形。37 3需要多次弯曲时，一般是先弯外角后弯内角，后次弯曲不影响前次弯曲部分的变形以及前次弯曲必须考虑有适当的定位基准以进行分次弯曲的安排。 4当弯曲件的形状不对称时，为了避免压弯时坯料偏移，应尽量采用成对弯曲，然后再切成两件。38二、典型弯曲件的工序安排39课题八课题八 弯曲模的典型结构弯曲模的典型结构一、单工序弯曲模一、单工序弯曲模 1. V形件弯曲模形件弯曲模 形弯曲模的一般结构形式形弯曲模的一般结构形式1 1凸模凸模2 2定位板定位板3 3凹模凹模4 4定
18、位尖定位尖5 5顶杆顶杆6 6形顶板形顶板7 7顶板顶板8 8定料销定料销9 9反侧压块反侧压块 40 V形件精弯模形件精弯模1-1-凸模凸模 2 2支架支架 3 3定位板（或定位销）定位板（或定位销）4 4活动凹模活动凹模 5 5转轴转轴 6 6支承板支承板 7 7顶杆顶杆 412. U形件弯曲模形件弯曲模U形弯曲模形弯曲模1-凸模凸模 2-凹模凹模 3-弹簧弹簧 4-凸模活动镶块凸模活动镶块 5、9-凹模活动镶块凹模活动镶块 6-定位销定位销 7-转轴转轴 8-顶板顶板42弯曲角小于弯曲角小于90的的U形件弯曲模形件弯曲模 1-凸模凸模 2-转动凹模转动凹模 433. 形件弯曲模形件弯曲模
19、（1）一次弯曲成形）一次弯曲成形形件一次弯曲成形模形件一次弯曲成形模44（2） 形件两次弯曲成形模形件两次弯曲成形模a）首次弯曲）首次弯曲 b）二次弯曲）二次弯曲1-凸模凸模 2-定位板定位板3-凹模凹模 4-顶板顶板 5-下模座下模座45（3） 形件两次弯曲复合的弯曲模形件两次弯曲复合的弯曲模 形件两次弯曲复合的弯曲模形件两次弯曲复合的弯曲模1-凸凹模凸凹模 2-凹模凹模 3-活动凸模活动凸模 4-顶杆顶杆46（4）带摆块的）带摆块的 形件弯曲模形件弯曲模 1-凹模凹模 2-活动凸模活动凸模 3-摆块摆块 4-垫板垫板 5-推板推板474. Z形件弯曲模形件弯曲模 1-顶板顶板 2-定位销定
20、位销 3-反侧压块反侧压块 4-凸模凸模 5-凹模凹模 6-上模座上模座 7-压块压块 8-橡胶橡胶9-凸模托板凸模托板10-活动凸模活动凸模 11-下模座下模座485. 圆形件弯曲模圆形件弯曲模 （1）直径）直径d5mm 的小圆形件的小圆形件 1 1凸模凸模 2 2压板压板 3 3芯棒芯棒 4 4坯料坯料 5 5凹模凹模 6 6滑块滑块 7 7侧楔侧楔 8 8活动凹模活动凹模 49（2）直径）直径d20mm大圆形件大圆形件 三道工序弯曲大圆三道工序弯曲大圆50带摆动凹模的一次弯曲成形模带摆动凹模的一次弯曲成形模1支撑 2凸模 3摆动凹模 4顶板5上模座 6芯棒 7反侧压块 8下模座516.
21、铰链件弯曲模铰链件弯曲模 预弯模预弯模+ +立式卷圆模立式卷圆模卧式卷圆模卧式卷圆模527. 其他形状弯曲件的弯曲模其他形状弯曲件的弯曲模 滚轴式弯曲模滚轴式弯曲模1凸模2定位板 3凹模4滚轴5挡板 53带摆动凸模的弯曲模带摆动凸模的弯曲模54带摆动凹模的弯曲模带摆动凹模的弯曲模55二、级进弯曲模二、级进弯曲模1-挡块挡块 2-顶件销顶件销 3-凸凹模凸凹模 4-冲孔凸模冲孔凸模 5-冲孔凹模冲孔凹模 6-弯曲凸模弯曲凸模冲孔、切断、弯曲级进模冲孔、切断、弯曲级进模56三、复合弯曲模三、复合弯曲模57 折弯机用弯曲模的端面形状折弯机用弯曲模的端面形状 通用通用V形弯曲模形弯曲模a）通用凹模）通
22、用凹模 b）直臂式凸模）直臂式凸模 c）曲臂式凸模）曲臂式凸模58一一. 弯曲模工作部分结构参数的确定弯曲模工作部分结构参数的确定 1、凸模圆角半径、凸模圆角半径 当零件的相对弯曲半径较小时，当零件的相对弯曲半径较小时， ，但不应小于最小，但不应小于最小弯曲半径弯曲半径 。 当当 ，精度要求较高时则应考虑回弹，对凸模圆角，精度要求较高时则应考虑回弹，对凸模圆角半径加以修改。半径加以修改。 2、凹模圆角半径、凹模圆角半径 10/ trrrpminrtrmmtd)63(2，trmmtd)32(42，trmmtd24，prdr59 3、凹模深度、凹模深度 凹模深度过小，坯料未受压部分太多，回弹大且不
23、平凹模深度过小，坯料未受压部分太多，回弹大且不平直，影响其质量；深度若过大，则浪费模具钢材，且需压力机直，影响其质量；深度若过大，则浪费模具钢材，且需压力机有较大的工作行程。有较大的工作行程。 等参数可查表。等参数可查表。00hhl、60 4、凸、凸模间隙模间隙 间隙过小，会使零件弯边厚度变薄，降低凹模的寿命，间隙过小，会使零件弯边厚度变薄，降低凹模的寿命，增大弯曲力。间隙过大，则回弹大，降低零件的精度。增大弯曲力。间隙过大，则回弹大，降低零件的精度。 对于对于V形件：间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制形件：间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制 ，设，设计时可不予考虑。计时可不予考虑。 对于对于
24、U形件：单边间隙为形件：单边间隙为cttcttZmax Z弯曲模凸、凹模单边间隙；弯曲模凸、凹模单边间隙； t工件材料厚度（基本尺寸）；工件材料厚度（基本尺寸）； 材料厚度的正偏差；材料厚度的正偏差； C间隙系数，查表间隙系数，查表-。61 5、U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差 间隙的取向原则间隙的取向原则： 工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上。模上。 工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。模上。62当零件标注外形尺寸时，则当零件标注外
25、形尺寸时，则 当零件标注内形尺寸时，则当零件标注内形尺寸时，则 dLLd0max)75. 0(0min)75. 0(pLLpdZLLpd0)2( 凸、凹模横向尺寸；凸、凹模横向尺寸； 弯曲件横向的最大极限尺寸；弯曲件横向的最大极限尺寸； 弯曲件横向的最小极限尺寸；弯曲件横向的最小极限尺寸； 弯曲件横向尺寸公差；弯曲件横向尺寸公差； 凸、凹模制造公差，可采用凸、凹模制造公差，可采用IT7IT9级精度，一般级精度，一般可取凸模的精度比凹模的精度高一级。可取凸模的精度比凹模的精度高一级。dpLL 、maxLminLdp、63（2）斜楔、滑块的结构）斜楔、滑块的结构斜楔滑块结构示意图斜楔滑块结构示意图
26、1-斜楔斜楔 2-挡块挡块 3-键键 4、5防磨板防磨板 6-导销导销 7-弹簧弹簧 8、9-镶块镶块 10-滑块滑块 64课题十 U形件弯曲模设计例例如图所示U形弯曲件，材料为Q235，小批量生产，试对该零件弯曲工序进行工艺计算及对模具结构进行设计。65 解：解：1零件展开尺寸计算 L0=L直+L弯 L直=（5132）2+（532322）=135mmL弯=2 查表3-6，取x=0.36，将r=3,t=2代入得L弯=11.68mm 故L0=L直+L弯=147mm662弯曲力计算F校=APA=28(5322)=1376mm2查表3-9，选取P=80MPaF校=AP=137680N109KN67
27、3工作部分尺寸工作部分尺寸（1）凹模圆角：t=2，rA=(23)t，取rA=2.5t=5mm（2）凹模深度：查表3-12，取l0=25mm（3）凸、凹模间隙：Z=tmax+Ct=t+Ct；查本书附录二，取=0.15；查表3-13，c=0.07, 故 Z=（2+0.15+0.072）=2.29mm 68 (4)凹模宽度：，零件尺寸53设标注为双向对称偏差，查冲压件未注公差表（可查模具图册与指导，杨关全主编）可得=0.74，制造公差凹模按IT9级则A=0.074；凸模按IT8级则T=0.046，故 LA=（53+0.370.750.74）0+0.074=52.820+0.074mm LT=52.8222.29=48.24mm69 (5)模具结构：如图 装配图1模柄2-上模座3-凸模4-打料杆5-凹模6-下模座7-顶杆8-顶板9-定位销10定位销
