项目三 弯曲工艺与模具设计
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
冲压工艺学弯曲工艺与模具设计
冲压工艺学弯曲工艺与模具设计引言冲压工艺是一种常用的金属板材成型方法，其中弯曲工艺是常见的冲压工艺之一。
通过弯曲工艺，可以将金属板材弯折成所需的形状，用于制造各种零部件和产品。
而在冲压弯曲过程中，模具的设计和选择对于成品质量和效率起着至关重要的作用。
本文探讨了冲压工艺学中的弯曲工艺以及与之相关的模具设计原则和要点。
冲压弯曲工艺冲压弯曲是通过施加压力使金属板材弯曲或折叠成所需形状的一种工艺。
其主要过程包括：切割、弯曲和折叠。
下面分别介绍这些过程的一些关键要点。
切割切割是冲压弯曲的第一步，它的目的是从金属板材中切割出所需的形状。
常用的切割方法有剪切、切割、切割和激光切割等。
选择合适的切割方法要考虑到金属板材的材料、厚度和形状等因素。
弯曲弯曲是冲压弯曲的核心过程，通过施加力使金属板材弯曲成所需的形状。
弯曲的关键要点包括：弯曲角度、弯曲半径和弯曲方向。
弯曲角度是指金属板材与原始平面之间的夹角；弯曲半径是指弯曲过程中模具与金属板材之间的半径；弯曲方向是指金属板材弯曲时所受到的外力相对于模具的位置。
合理选择这些参数，可以保证弯曲后的金属板材符合设计要求。
折叠折叠是将金属板材通过弯曲工艺折叠成所需形状的过程。
折叠通常需要搭配使用额外的模具来实现。
在折叠过程中，要注意保持金属板材的平整和对称性，以确保成品的质量。
模具设计原则模具是冲压工艺中不可或缺的一部分，其设计对于冲压弯曲工艺的成功与否起着决定性作用。
以下是一些模具设计的原则和要点。
弯曲角度和半径在设计模具时，要根据产品的要求确定弯曲角度和半径。
合理选择弯曲角度和半径可以避免金属板材在弯曲过程中的过度拉伸、裂纹和变形等问题。
模具结构模具的结构设计要简单、实用，并考虑到易于加工和维修。
模具应具备足够的刚度和强度，以抵抗弯曲过程中产生的冲击力和压力。
此外，模具的表面也应平整、光滑，以确保成品的表面质量。
润滑剂在冲压弯曲过程中，使用适量的润滑剂可以减少摩擦力和磨损，提高金属板材的表面质量和模具的使用寿命。
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
冲压工艺学之弯曲工艺与模具设计概述
弹。比如：在变形区设计加强肋或边翼(U型结构)，增加弯曲件 的刚性，使弯曲件回弹困难(如图3.2.3)。
3.2.3 改进零件的结构设计
❖ 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，
❖
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。
❖ 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）。
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
3.2.4减少回弹的措施
1.材料选择 应尽可能选用弹性模量较大，屈服极限小，机械性能比较稳 定的材料。
❖ ❖
越大材。料的屈服s 点 越高，弹性模量E越小，弯曲弹性回跳
❖
❖ 2.相对弯曲r半/ t径
❖
相对弯曲r变/ t径
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。
3- 弯曲工艺与模具设计复习题
第三章弯曲工艺与模具设计复习题一、填空题1 、将板料、型材、管材或棒料等 ____________ 、 ______________ 、 ______________ 的冲压方法称为弯曲。
2 、弯曲变形区内 ______________ 的金属层称为应变中性层。
3 、窄板弯曲后起横截面呈 _______ 形状。
窄板弯曲时的应变状态是 _________ 的，而应力状态是 _________。
4 、弯曲终了时， ____________________________ 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 ______________ 。
6 、弯曲时，用 _____________,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 ______________ 。
7、最小弯曲半径的影响因素有 ______________ 、、弯曲线方向、材料的热处理状况、______________ 。
8 、材料的塑性 __________ ，塑性变形的稳定性越强，许可的最小弯曲半径就______________ 。
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 ______________ ，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______________ ，在上述情况下均应选用 ______________ 的弯曲半径。
轧制钢板具有纤维组织， ______________ 纤维方向的塑性指标高于______________ 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 __________ 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 ______________ ；当毛刺较小时，也可以使有毛刺的一面处于______________ ，以免产生应力集中而开裂。
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，
冲压工艺与模具设计第3章 弯曲工艺与弯曲模
3.1.2 弯曲变形的特点
1．弯曲变形区主要在弯曲件的圆角部分。 2.弯曲变形区的中性层长度保持不变。 3.弯曲变形区材料厚度变薄。 4.弯曲变形区内横断面的形状变化
3.2 弯曲变形程度及其表示法
3.2.1 最小弯曲半径
对于厚度一定的板料，弯曲半径越小，板料外 表面变形程度越大，当弯曲半径减小到一定值以后， 板料外表面变形将超过最大许可变形程度而产生弯 曲裂纹。在保证板料外层不产生裂纹的前提下，所 能达到的工件内表面最小圆角半径，称为最小弯曲 半径rmin 。生产中用它来表示材料弯曲时的变形程 度极限。 最小弯曲半径rmin的数值参见表3－1。
3.1.1 弯曲变形过程
V形工件的弯曲是最基本的弯曲变形，其弯曲 过程如图3－2所示。板料的弯曲变形过程是围绕着 弯曲圆角区域展开的，该区域为弯曲主要变形区。 当弯曲圆角半径减小到一定值时，板料的内外 表面首先开始出现塑性变形，并逐渐向板料内部扩 展。当凸模、板料和凹模三者完全压紧，板料的弯 曲内侧半径和弯曲力臂达到最小时，弯曲过程结束。
第3章 弯曲工艺与弯曲模
3.1
弯曲变形过程分析
弯曲变形程度及其表示法 弯曲件的工艺性分析 弯曲件卸载后的回弹
3.2
3.3
3.4
3.5
弯曲件坯料尺寸的计算
3.6
弯曲力的计算
3.7
弯曲模的典型结构 弯曲模工作部分的尺寸设计 弯曲工艺中常见问题及解决措施
3.8
3.9
3.10
弯曲工艺与模具设计实训
3.1 弯曲变Байду номын сангаас过程分析
3．校正弯曲时的回弹值
V形件校正弯曲的回弹如图3－16所示。 回弹量一般用弯曲角的增大量△β表示，可 用试验所得的公式计算，公式如表3－5所 示。
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零件名称：接叉
生产批量：10万件/年 材料：45#钢 料厚：3mm
生产零件图：如图3-1所示。
图3-1 接叉弯曲件
11/28/2018
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02
1
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相关知识
（一）弯曲变形过程 及特点
弯曲变形过程
(a) 有压板的单角回弹；
(b) 回弹角做在两侧的双角弯曲； (c) 模具底部做成圆弧形的双角弯曲
图3-18 弯曲时的偏移现象
s—偏移量
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项目三
弯曲工艺与模具设计
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图3-19 克服偏移的措施(1)
图3-20 克服偏移的措施(2)
图3-21 翘曲
图3-22 减小翘曲的措施
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弯曲变形时的 应力应变状态
图3-6 弯曲时的应力应变状态图
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项目三
（二）弯曲件质量分析
弯曲工艺与模具设计
弯曲时的主要质量问题有弯裂、回弹、偏移、翘曲及截面畸变。
8
图3-7 弯裂
图3-8 压弯时的变形情况
图3-9 弯曲角对rmin/t的影响
图3-10 板料轧制方向对弯曲半径的影响
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弯曲工艺与模具设计
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03 项目实施
（七）弯曲模具零件图的设计绘制
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项目三
弯曲工艺与模具设计
（七）弯曲模具零件图的设计绘制
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03
项目实施
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项目三
弯曲工艺与模具设计
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03 项目实施
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谢谢大家
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2.凹模圆角半径及凹模深度
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弯曲V形件时，凹模深度及底部最小厚度如 图3-32a所示，可查表3-4。
弯曲U形件时，若弯边高度不大，或要求 两边平直，则凹模深度应大于零件高度，如图 3-33b所示，图中m值见表3-5。而对平直度要 求不高时，可采用图3-33c所示凹模形式。凹 模深度L0值见表3-6。
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1.凸模圆角半径
14
ｔ较小时，凸模圆角半径等于
工件的弯曲半径ｒ，但不应小 于表3-3所列的最小弯曲半径值 rmin。若r/t小于最小相对弯曲半 径，则可以先弯成较大的圆角 半径，然后再采用整形工序进 行整形。 当弯曲件的相对弯曲半径
r/t较大时（ｒ/ｔ＞10），则
凸模圆角半径应根据回弹来修 正。
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《冲压工艺与模具设计》
项目三 弯曲工艺与模具设计
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2
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学习目的与要求
了解弯曲变形过程及特点
掌握弯曲件的质量分析方法
掌握弯曲件的工艺计算 掌握弯曲模的典型结构 掌握弯曲模主要零部件的设计 能够进行一般复杂程度弯曲模的设计
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目 录
一
项目引入
二
相关知识
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01 项目引入
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弯曲件的尺寸标注
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弯曲件的尺寸精度
图3-28 弯曲件的尺寸标注
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2.弯曲件的工艺计算
弯曲工艺与模具设计
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图3-29 中性层位置的确定
图3-30 r>0.5t的弯曲件
图3-31 r<0.5t的弯曲件
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（四）弯曲模的设计
当工件的相对弯曲半径ｒ/
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03 项目实施
（一）设计的前期准备
（二）弯曲模总体方案 的确定
（三）弯曲件展开长 度的计算
（四）弯 曲力计算
五）弯曲模主要 零件的设计与选 用
六）弯曲模具 装配图的设计 绘制
（七）弯曲模具零 件图的设计绘制
（八）编写、 整理技术文件
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图3-11 开槽后进行弯曲
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图3-12 弯曲件的回弹与负回弹
图3-13 在零件结构上考虑减小回弹
图3-14 改变凸模形状减小回弹
图3-15 纵向加压法
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弯曲工艺与模具设计
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图3-16 利用回弹规律补偿法
图3-17 软凹模弯曲
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3.凸、凹模间隙
弯曲工艺与模具设计
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4.凸模和凹模的宽度尺寸计
弯曲工艺与模具设计
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（五）弯曲模的典型结构
弯曲工艺与模具设计
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V形件弯曲模
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U形件弯曲模
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图3-2 V形件压弯过程
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项目三
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弯曲工艺与模具设计6弯曲变形特点图3-3 弯曲变形前后坐标网格的变化 —弯曲角；α—制件角； l—弯曲线；r—弯曲半径
图3-4 板料弯曲后的横截面变化
图3-5 板料弯曲变形程度比较
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弯曲工艺与模具设计
图3-23 截面畸变
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图3-24 弯曲坯料的工艺切口
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（三）弯曲件的 工艺计算
1 最小弯曲半径
弯曲工艺与模具设计
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图3-25 弯曲件直边高度 2 弯曲件直边高度 弯曲件孔边距
（ a）
（ b） 图3-26 弯曲件孔边距
（c）
3
4
止裂孔、止裂槽 图3-27 预冲工艺槽、孔的弯曲件
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（五）弯曲模的典型结构
3 Z形件弯曲模
弯曲工艺与模具设计
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4
帽罩形件弯曲模
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（五）弯曲模的典型结构
弯曲工艺与模具设计
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圆形件弯曲模
11/28/2018
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（五）弯曲模的典型结构
弯曲工艺与模具设计
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6
其它形状弯曲件的弯曲模
7
通用弯曲模
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复合弯曲模
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弯曲工艺与模具设计
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03 项目实施
（三）弯曲件展开长度的计算
（六）弯曲模具装配图的设计绘制
11/28/2018
图3-49 弯曲模装配图 1—模柄；2—螺钉；3—上模座；4—垫板；5—凸模固定板；6—凸模；7—定位板 8—工件；9—凹模；10—顶件块；11—下模座；12—销钉；13—螺钉