模块三 U型弯曲模 哈职院模具教研室

设计任务： 完成图示弯曲件的模具设计

课题一 弯曲概述 1.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。 2.应用

模具弯曲成形、折弯、辊弯、拉弯。 a)模具弯曲 b)折弯 c)滚弯 d)拉弯

1-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

课题二 弯曲变形过程及变形特点 一、弯曲变形过程 弯曲半径逐渐减小 ，即 弯曲力臂逐渐减小， 即

二、弯曲变形特点 板料弯曲前后的网格变化

在弯曲带中心角范围内，中心角以外基本上不变形。 弯曲角α与弯曲中心角φ

变形特点 长度方向：内侧单元格长度减小 受压 外侧单元格长度增加 受拉 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 外侧单元格长度增加，厚度减小 宽度方向： 窄板a) 矩形截面 内宽外窄的扇形截面 宽板b) 矩形截面无变化 总体厚度减小

课题三 弯曲件质量分析 一、最小相对弯曲半径 （1）最小相对弯曲半径 概念： 意义： 课题三 弯曲件质量分析 一、最小相对弯曲半径 （1）最小相对弯曲半径 概念： 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径与弯曲材料厚度的比值 ，称为最小相对弯曲半径。 意义：

2）坯料的边缘及表面状态 ：应将毛刺和其他缺陷置于弯曲内侧。 （2）最小弯曲半径的影响因素 1）材料的塑性和热处理状态 ：材料塑性越好，最小相对弯曲半径可越小。 2）坯料的边缘及表面状态 ：应将毛刺和其他缺陷置于弯曲内侧。 3）弯曲方向 ：弯曲方向与纤 维方向垂直时，对弯曲有利。 4）弯曲角a ：弯曲角a越大， 最小相对弯曲半径越小。

（3）防止弯裂的措施 退火、加热弯曲 消除冲裁毛刺 两次弯曲（先加大弯曲半径，退火后再按工件要 求的小半径弯曲） 校正弯曲 对较厚材料的开槽后弯曲

二、弯曲件的回弹 回弹：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状不一致的现象称为回弹。 （1）回弹的表现形式 1）弯曲件半径增大 2）弯曲件角增大

（2）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， 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。 3）弯曲件角度a：弯曲件角度越小，表示弯曲变形区域越 大，回弹越大。 4）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 之，回弹就小。 6）零件形状： 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，回弹就越小。

（3）回弹值的确定 1）大变形程度( <5)自由弯曲时的回弹 回弹值较小，只修正角度。 2）小变形程度( ≥10)自由弯曲时的回弹 1）大变形程度( <5)自由弯曲时的回弹 回弹值较小，只修正角度。 2）小变形程度( ≥10)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。 弯曲半径的修正： 弯曲角度的修正：

三、减小回弹的措施 1）改进零件的设计

如采用校正弯曲、拉弯等工艺以减小回弹值。 2）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。 拉弯用模

3）从模具结构上采取措施 补偿回弹的方法 改变凸模形状减小回弹 增加拉应变减小回弹 端部加压减小回弹

四、弯曲时的偏移 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。 （1）偏移现象的产生 a.b-坯料形状不对称 C-零件结构不对称 d.e-模具结构不合理

（2）克服偏移的措施 1）压料； 2）孔定位； 3）不对称零件成对生产； 4）合理设计模具。 a.b-压料 c-孔定位 不对称零件成对生产

五、 弯曲后的翘曲与剖面畸变 弯曲后的翘曲 管材弯曲后的剖面畸变

两道工序弯曲大圆

四、通用弯曲模 多次V形弯曲制造复杂零件举例

课题四 弯曲件的结构工艺性 弯曲件工艺性分析 1. 材料分析 课题四 弯曲件的结构工艺性 弯曲件工艺性分析 1. 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 。 2. 结构分析 （1）最小弯曲半径和弯曲件的弯曲高度 1）弯曲半径

2)弯曲高度 弯曲件的弯边高度不宜过小，其值应为 。 弯边高度过小的解决方法

（2）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 预冲工艺槽孔

一般孔边到弯曲半径r中心的安全距离按料厚确定： 时， （3）弯曲件孔边距 一般孔边到弯曲半径r中心的安全距离按料厚确定： 时， 弯曲件孔边距离 防止弯曲时孔变形的措施

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。 （4）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

一般弯曲件长度的尺寸公差等级在IT13级以下，角度公差大于15′。 （5）弯曲件的尺寸标注 尺寸标注形式对弯曲工艺的影响 3. 精度分析 一般弯曲件长度的尺寸公差等级在IT13级以下，角度公差大于15′。

课题五 弯曲件展开尺寸计算 一、 中性层和中性层位置的确定 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 课题五 弯曲件展开尺寸计算 一、 中性层和中性层位置的确定 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 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。 中性层位置以曲率半径ρ表示（见上图），通常用下列 经验公式确定，其中x为中性层位移系数。

二、弯曲件展开尺寸的计算 （1）有圆角半径的弯曲（ ）

（2）圆角半径很小（ ）的弯曲 由于变形程度大，一般变形前后体积不变的原则由经验公式计算。 （3）铰链式弯曲件 铰链件一般采用推圆的方法生产，其中性层会发生外移，外移系数用 表示。

课题六 弯曲力的计算 一.自由弯曲的弯曲力 V形件弯曲力 U形件弯曲力 ——自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力； ——弯曲件的宽度； 课题六 弯曲力的计算 一.自由弯曲的弯曲力 V形件弯曲力 U形件弯曲力 ——自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力； ——弯曲件的宽度； ——弯曲材料的厚度； ——弯曲件的内弯曲半径 ——材料的抗拉强度； ——安全系数，一般取K＝1.3。

若弯曲模设有顶件装置或压料装置，其顶件力 （或压料力 )可近似取自由弯曲力的30~80%， 即 二. 校正弯曲时的弯曲力 ——校正弯曲应力； ——校正部分投影面积； ——单位面积校正力。 三. 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 （或压料力 )可近似取自由弯曲力的30~80%， 即

四. 压力机吨位的选取 （1）对于有压料的自由弯曲 （2）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，即

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。 课题七 弯曲件的工序安排 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。 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。

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。

二、典型弯曲件的工序安排

课题八 弯曲模的典型结构 一、单工序弯曲模 1. V形件弯曲模 Ｖ形弯曲模的一般结构形式 1－凸模2－定位板3－凹模4－定位尖5－顶杆 课题八 弯曲模的典型结构 一、单工序弯曲模 1. V形件弯曲模 Ｖ形弯曲模的一般结构形式 1－凸模2－定位板3－凹模4－定位尖5－顶杆 6－Ｖ形顶板7－顶板8－定料销9－反侧压块

V形件精弯模 1-凸模 2－支架 3－定位板（或定位销）4－活动凹模 5－转轴 6－支承板 7－顶杆

1-凸模 2-凹模 3-弹簧 4-凸模活动镶块 5、9-凹模活动镶块 6-定位销 7-转轴 8-顶板 2. U形件弯曲模 U形弯曲模 1-凸模 2-凹模 3-弹簧 4-凸模活动镶块 5、9-凹模活动镶块 6-定位销 7-转轴 8-顶板

弯曲角小于90°的U形件弯曲模 1-凸模 2-转动凹模

3. 形件弯曲模 （1）一次弯曲成形 形件一次弯曲成形模

（2） 形件两次弯曲成形模 a）首次弯曲 b）二次弯曲 1-凸模 2-定位板3-凹模 4-顶板 5-下模座

（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 1-凸凹模 2-凹模 3-活动凸模 4-顶杆

（4）带摆块的 形件弯曲模 1-凹模 2-活动凸模 3-摆块 4-垫板 5-推板

4. Z形件弯曲模 1-顶板 2-定位销 3-反侧压块 4-凸模 5-凹模 6-上模座 7-压块 8-橡胶 9-凸模托板 10-活动凸模 11-下模座

5. 圆形件弯曲模 （1）直径d<5mm 的小圆形件 1－凸模　 2－压板 　3－芯棒 　 4－坯料 5－凹模　 6－滑块　 7－侧楔　 8－活动凹模

（2）直径d≥20mm大圆形件 三道工序弯曲大圆

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

6. 铰链件弯曲模 预弯模+立式卷圆模 卧式卷圆模

7. 其他形状弯曲件的弯曲模 滚轴式弯曲模 1－凸模　2－定位板 3－凹模　4－滚轴　5－挡板

带摆动凸模的弯曲模

带摆动凹模的弯曲模

二、级进弯曲模 冲孔、切断、弯曲级进模 1-挡块 2-顶件销 3-凸凹模 4-冲孔凸模 5-冲孔凹模 6-弯曲凸模

三、复合弯曲模

折弯机用弯曲模的端面形状 通用V形弯曲模 a）通用凹模 b）直臂式凸模 c）曲臂式凸模

课题九 弯曲模工作零件 一. 弯曲模工作部分结构参数的确定 1、凸模圆角半径 当零件的相对弯曲半径较小时， ，但不应小于最小弯曲半径 。 课题九 弯曲模工作零件 一. 弯曲模工作部分结构参数的确定 1、凸模圆角半径 当零件的相对弯曲半径较小时， ，但不应小于最小弯曲半径 。 当 ，精度要求较高时则应考虑回弹，对凸模圆角半径加以修改。 2、凹模圆角半径

3、凹模深度 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 有较大的工作行程。 等参数可查表。

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。 4、凸、凹模间隙 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。 对于V形件：间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制 ，设计时可不予考虑。 对于U形件：单边间隙为 Z——弯曲模凸、凹模单边间隙； t——工件材料厚度（基本尺寸）； △——材料厚度的正偏差； C——间隙系数，查表３-１３。

5、U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差 间隙的取向原则： 工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上。 工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。

当零件标注外形尺寸时，则 当零件标注内形尺寸时，则 当零件标注外形尺寸时，则 当零件标注内形尺寸时，则 ——凸、凹模横向尺寸； ——弯曲件横向的最大极限尺寸； ——弯曲件横向的最小极限尺寸； ——弯曲件横向尺寸公差； ——凸、凹模制造公差，可采用IT7~IT9级精度，一般可取凸模的精度比凹模的精度高一级。

（2）斜楔、滑块的结构 斜楔．滑块结构示意图 1-斜楔 2-挡块 3-键 4、5—防磨板 6-导销 7-弹簧 8、9-镶块 10-滑块

课题十 U形件弯曲模设计 [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。

解：1．零件展开尺寸计算 L0=∑L直+∑L弯 ∑L直=[（51—3—2）×2+（53—2×3—2×2）]=135mm ∑L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=147mm

2．弯曲力计算 F校=AP A=28×(53—2×2)=1376mm2 查表3-9，选取P=80MPa F校=AP=1376×80N≈109KN

3．工作部分尺寸 （1）凹模圆角：t=2，rA=(2～3)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+Δ+Ct；查本书附录二，取Δ=0.15；查表3-13，c=0.07, 故 Z=（2+0.15+0.07×2）=2.29mm

(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Δ=0 (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Δ=0.74，制造公差凹模按IT9级则δA=0.074；凸模按IT8级则δT=0.046，故 LA=（53+0.37—0.75×0.74）0+0.074=52.820+0.074mm LT=52.82—2×2.29=48.24mm

(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