V形弯曲件的模具设计
v型弯曲零件模具设计
毕业设计说明书题目专业班级学生姓名指导教师2013年 11月 20 日关键词：靠板、工艺性分析、冲裁工艺方案确定、模具结构的确定、有关工序与设计的计算、模具零部件的选用、模具总装图的绘制、零件图的绘制目录第一章绪论 (1)1.1 课题的来源、目的、意义 (2)1.2课题的主要内容和工作方法 (3)1.3解决的重点问题和创新 (4)第二章零件的工艺性分析 (5)2.1冲裁件的结构与尺寸 (6)2.2冲裁件的精度 (7)2.3冲裁件的材料 (8)第三章冲压模设计 (9)3.1冲裁工艺方案的确定 (9)3.2模具总体结构方案 (10)3.3排样设计与计算 (11)3.4冲压力及压力中心计算 (12)3.5模具工作零件的设计 (13)3.6标准零件的选用 (14)第四章模具零件的制造与装配 (15)4.1凸模制造工艺 (16)4.2凹模制造工艺 (17)4.3模具装配工艺 (18)第四章小结 (19)第五章结果与建议 (20)附：打印标准样式（一）一律按毕业论文（毕业设计）封面大小要求交计算机打印稿。
（二）字号、字体要求：论文题目黑体一号“内容提要”“关键词”字样黑体三号摘要正文宋体小四号关键词宋体小四号论文正文第一层次（章）题序和标题小二号黑体字第二层次（节）题序和标题小三号黑体字第三层次（条）题序和标题四号黑体字第四层次正文宋（或楷）体小四号（英文用新罗马体12号）论文页面设置注意装订线，页码一律用５号居中标明。
第三层次（条）题序和标题四号黑体字第四层次正文宋（或楷）体小四号（英文用新罗马体12号）论文页面设置注意装订线，页码一律用５号居中标明。
第一章绪论1.1 课题的来源、目的、意义该课题是从3栋教学楼刘金铁老师按两个人一组从毕业设计课题处随机抽取出的一个课题，零件（靠板）结构形式已用图纸表达。
该课题要求首先分析零件的工艺性然后做出工艺方案的确定，再确定模具的总体结构方案,进行有关工艺与设计的计算，最后确定模具的零部件结构，绘制出总装图和零件图。
弯曲模具设计(带全套cad图)
模具课程设计说明书——弯曲模课程设计学校：学院：专业：姓名：学号：指导教师：一、零件图二、工艺设计1.弯曲工序安排原则工序安排的原则应有利于坯件在模具中的定位；工人操作安全、方便；生产率高和废品率最低等。
弯曲工艺顺序应遵循的原则为：①先弯曲外角，后弯曲内角。
②前道工序弯曲变形必须有利于后续工序的可靠定位；并为后续工序的定位做好准备。
③后续工序的弯曲变形不能影响前面工序已成形形状和尺寸精度。
④小型复杂件宜采用工序集中的工艺，大型件宜采用工序分散的工艺。
⑤精度要求高的部位的弯曲宜采用单独工序弯曲，以便模具的调整与修正。
制订工艺方案时应进行多方案比较。
2.形状简单的弯曲件如V形、U形、Z形件等，可采用一次弯曲成形。
3.弯曲件展开尺寸计算。
（1）中性层位置的确定弯曲中性层位置并不是在材料厚度的中间位置，其位置与弯曲变形量大小有关，应按下式确定：P=r+kt式中 P----弯曲中性层的曲率半径；r----弯曲件内层的弯曲半径；t----材料厚度；k----中性层位移系数，板料可有表3-9查得，圆棒料由表3-10查得。
（2）弯曲件展开尺寸计算计算步骤：1）将标注尺寸转换成计算尺寸即将工件直线部分与圆弧部分分开标注，2）计算圆弧部分中性层曲率半径及弧长中性层曲率半径为P=r+kt，则圆弧部分弧长为： s=Pa式中 a----圆弧对应的中心角，以弧度表示。
3）计算总展开长度L=L1+L2+SL=∑L直+∑S弧4.回弹弯曲成形是一种塑性变形工艺。
回弹的表现形式：1）弯曲回弹会使工件的圆角半径增大，即r2＞rp,则回弹量可表示为△r=r2-rp2) 弯曲回弹会使弯曲件的弯曲中心角增大，即a＞ap.则回弹量可表示为△a=a-ap影响弯曲回弹的因素：1．材料的力学性能。
2. 材料的相对弯曲半径r/t。
3. 弯曲制件的形状。
4. 模具间隙。
5. 校正程度。
弯曲板件时，凸模圆角半径和中心角可按下式计算:Rp=r/(1+3Asr/Et)ap=ra/rp式中 r----工件的圆角半径；Rp----凸模的圆角半径；a----工件的圆角半径r对弧长的中心角；ap----凸模的圆角半径rp所对弧长的中心角；t----毛坯的厚度；E----弯曲材料的弹性模量；A----弯曲材料的屈服点减小回弹的措施：1）在弯曲件的产品设计时①弯曲件结构设计时考虑减少回弹，在弯曲部位增加压筋连接带等结构。
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。
第一至二节 弯曲变形过程分析
第二节 弯曲变形工艺计算
一、缷裁后弯曲件的回弹 1、回弹现象 塑性弯曲时伴随有弹性变形，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 生变化而与模具尺寸不一致，这种现象叫回弹。 2、回弹现象的表征及模具相关尺寸的修正 1）回弹的表现形式： ①曲率1/ρ减小,弯曲半径r 增大； ②弯曲中心角α减小，相应 弯曲角φ增大。
一、缷裁后弯曲件的回弹
4、减少回弹值的措施
1）选用合适的弯曲材料
2）改进弯曲件的结构设计 3）改进弯曲工艺 （1）采用校正弯曲代替自由弯曲； （2）对冷作硬化的材料须先退火，使其屈服点σs降低。对回 弹较大的材料，必要时可采用加热弯曲； （3）采用拉弯工艺。 4）改进模具结构 （1）补偿法 （2）校正法 （3）软凹模法
第二节 弯曲变形工艺计算
二、最小相对弯曲半径rmin/t 相对弯曲半径 r/t 是指弯曲件内侧圆角半径与板料厚度的 比值，表示板料弯曲变形程度的大小。
二、最小相对弯曲半径rmin/t
1、切向应变与相对弯曲半径的关系
由式 4-9 可见，弯曲变形的最大切向应变与相对弯曲半径 r/t成反比。因此，以相对弯曲半径表示弯曲的变形程度，r/t 愈小表示变形程度愈大。 2、最小相对弯曲半径rmin/t的概念 最小弯曲半径rmin： 在板料不发生破坏的条件下，所能弯成零件内表面的最小 圆角半径。 常用最小相对弯曲半径rmin/t表示弯曲时的成形极限。其值 越小越有利于弯曲成形。
二、最小相对弯曲半径t
3、影响最小相对弯曲半径rmin/t的因素 1)材料的力学性能： 塑性越好，许可的最小弯曲半径就越小。
2)弯曲中心角a： 弯曲中心角愈小，愈利于降低最小弯曲半径数值；当 a 为 60°-70 ° 时其影响就很小。 3)板料的方向： 弯曲时弯曲线垂直于纤维方向比平行时效果好，可得到较小 的最小弯曲半径。
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，
弯曲模具设计实例
2. 凹模圆角半径rd： a. 当t<=2mm时，rd=（3~6）t； b. 当t=2~4mm时，rd=（2~3）t； c . 当t>4mm时，rd=2t。
对于V形弯曲件，凹模底部圆角半径rdˊ： rdˊ=（）（rp+t）
第三十页，共45页。
3. 弯曲凹模深度：过小，弯曲件自由部分太长，工 件回弹大且不平直；过深，耗费模具材料。
第二页，共45页。
2.1.1 弯曲变形过程分析 弯曲变形过程：弯曲变形的含义、变形过程三阶段
、弯曲回弹、自由弯曲、矫正弯曲。 弯曲变性特点：网格法、中性层 2.1.2 弯曲件质量(zhìliàng)分析 弯裂、回弹、偏移等
第三页，共45页。
2.1.3 弯曲件的工艺性：指弯曲件的结构形状、尺寸 、精度、材料及技术要求是否符合弯曲加工的工艺要
弯曲前后应变中性层长度不变；（r>t/2）
因此，弯曲件坯料长度应等于弯曲件中性层的展 开长度。
第十五页，共45页。
弯曲中性层位置(wèi zhi)的确定
ρ。= r + xt
L = ρп α/180
ρ。— 中性层曲率半径，r—弯曲内侧半径，
t—料厚，L—弯曲部分展开长度。
a=90 时̊ ，L总=L1+L2+ 1.57(r+xt)
第五页，共45页。
第六页，共45页。
2. 弯曲件直边高度：弯曲件直边高度不宜过小，否 则影响工件的弯曲质量，不能保证零件的形状 (xíngzhuàn)精度。根据经验:
直边高度（经验值）
不满足要求时，可预先开槽，或增加直边高度 (gāodù)成 形后再切除多余部分。
第七页，共45页。
第八页，共45页。
V形弯曲件模具设计
V形弯曲件模具设计（一）零件工艺分析工件图为图1所示V形件，材料为Q235，料厚1.5mm。
大批量生产其工艺分析如下：图1弯曲工件图1.材料分析Q235为普通钢，属于软钢，具有良好的弯曲成形性能。
2.结构分析零件结构简单，弯曲成90度，对弯曲成形较为有利，可查得此材料允许的最小弯曲半径rmin =0.5t=0.75mm,而零件弯曲半径r=1mm>0.75mm，故不会弯裂。
另外零件上的孔位于弯曲变形之外，所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后弯曲。
计算零件相对弯曲半径r/t=0.67<5，卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度回弹。
3.精度分析零件上尺寸无公差要求，从公差表选取IT14，可满足普通弯曲和冲裁。
4.结论：由以上分析可知，该零件冲压工艺良好，可以冲裁和弯曲。
（二）工艺方案的确定零件为V形弯曲件，该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲。
三个基本工序，可有以下四种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。
采用三套工序模生产。
方案二：落料—冲孔复合冲压，再弯曲。
采用复合模和单工序弯曲模生产。
方案三：冲孔—落料连续冲压，再弯曲。
采用连续模和单工序弯曲模生产。
方案四：冲孔落料弯曲，采用多工位级进模方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，生产效率较低。
方案二需两副模具，且用复合模生产的冲压件行位精度和尺寸精度保证，生产效率较高。
方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。
方案四需一副模具，可以冲裁和弯曲，同时采用了自动送料、自动检测、自动出件等自动化装置，操作安全，具有较高的劳动生产率。
通过对上述四种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案四为佳。
图2坯料展开图1.弯曲工艺计算（1）毛坯尺寸计算，对于r>0.5t有圆角半径的弯曲件，由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，可查得中性层位移系数x=0.28,所以坯料展开长度为Lz=48×2+270π（1+0.28）÷180=102.288≈102mm 由于零件宽度尺寸为40mm，故毛坯尺寸应为102mm×40mm。
锻造：V型件弯曲模具设计课程设计
锻造：V型件弯曲模具设计课程设计——V型零件的弯曲工艺及模具设计学校:沈阳工业大学指导教师:于宝义班级:成控0804班学号:080201116姓名:何哲1一、零件的工艺性分析1、零件的工艺性分析如图所示为零件图零件图生产批量:大批量材料:厚度为4mm的Q235钢板碳素结构钢的化学成分、性能及用途部分碳素钢抗剪性能如上图可知碳素结构钢，其抗剪强度为310—380Mpa，抗拉强度为375—460Mpa，屈服强度为235Mpa，弹性模量为206000Mpa。
并会随着材质的厚度的增加而是其屈服值减少。
由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性等性能得到较好的配合，用途最广泛。
尺寸精度:该零件图上已经标出了零件的弯曲角度，零件的高度和零件的宽度，其余并未标准，属自由尺寸，可以按着IT13级确定工件的公差。
工件结构的形状:制件需要进行落料，弯曲两道基本工序，尺寸小。
结论:该制件可以进行冲压。
制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证模具的复杂程度和模具的寿命。
22、确定工艺方案各类模具结构及特点比较根据制件的工艺性分析，该弯曲件外形简单，精度要求不高，工件厚度4mm。
次工件可用一次单工序模弯曲，且定位精度易保证。
3二、冲压模具总体结构设计 1、模具类型的选择冲压工艺分析可知，采用单工序冲压，所以模具类型为单工序模。
2、操作与定位方式零件大批量生产，安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。
零件尺寸较小，厚度较小，宜采用定位板定位。
3、卸料与出件方式因为工件料厚为4mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性料装置卸料三、冲压模具工艺与设计计算 1、弯曲工件毛坯尺寸计算相对弯曲半径为:R/t=3/4=0.75>0.5 其中R——弯曲半径(mm)t——材料厚度(mm) 由于相对弯曲半径大于0.5可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先求形变区中性层曲率半径β(mm)。
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检 查
考核指标：
①任务是否如期完成
②模具的加工质量、装配试模质量如何
③制品质量性能如何
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总 结
通过设计与制造一副V形精弯模，了解与熟悉了 冷冲模具的设计步骤和制造过程以及成型工艺的编制 等等各相关知识，加深了感性认识，对这门课程产生 了浓厚的兴趣，为后续复杂模具的设计与制造奠定了 良好的基础。
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项目六
V形弯曲件的模具设计
冲压工艺与模具设计
壹
贰
叁
教学目标
教学媒体准备
教学实施
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壹 教 学 目 标
知识 目标
1.了解弯曲成型工艺，应用范围及设备； 2.了解板材弯曲模具类型； 3.掌握弯曲模具结构特点； 4.掌握弯曲工艺制定； 5.掌握弯曲模具工作零件的加工工艺编制； 6.掌握应用UG设计软件对弯曲模的三维设计
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决 策
弯曲模的典型结构
左图b～d所示分别为带 有定位尖、顶杆、V形顶板的 模具结构，可以防止板料滑 动，提高工件精度。
图中 e 所示的 V 形弯曲模，由于有顶板及定料销，可 以有效防止弯曲时板料的偏移。反侧压块的作用平衡 左边弯曲时产生的水平侧向力。
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能力 目标
1.掌握使用UG设计一般弯曲模的方法及应用运动仿真检查 设计结果的方法； 2.掌产的一般流程，合理安排生产准备工作。 4.具有动手操作能力；
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贰 教 学 媒 体 准 备
活页教材 教学视频
A
B C
冷冲模国标
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决 策
弯曲模的典型结构
确定弯曲件工艺方案后，即可进行弯曲模的结构设计。常见的弯曲模 结构类型有：单工序弯曲模、级进弯曲模、复合弯曲模和通用弯曲模。
单工序弯曲模 （V形件弯曲模 ）
左图a是简单的V形件弯 曲模，其特点是结构简单、 通用性好。但弯曲时板料容 易偏移，影响工件精度。
的基本工序之一，在冲压生产中应用十分广泛。 用弯曲方法冲压的零件种类很多，如图所示。
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资 讯
基本结构
用弯曲方法冲压的零件种类很多，如图1.5-1所示。这些 零件大多在压力机上用模具弯曲成形，也可以用专用弯曲机 进行折弯、滚弯或拉弯，如图所示。
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计 划
弯曲变形过程
V形件的弯曲是板料弯曲中最基本的一种，其弯曲过程如图 所示。
r0
ι0
ι1
t
r2 ι2
图3-3 弯曲的过程
ιk
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计 划
弯曲时的回弹
任何塑性弯曲件变形都是由弹性变形过渡到塑性变形的， 变形过程中不可避免地残存着弹性变形，致使弯曲后制件的 形状和尺寸都将发生与加载时变形方向相反的变化，从而造 成弯曲件的弯曲角度和弯曲半径与模具尺寸不一致，这种现 象称为回弹，又叫弹复，如图所示。
D
多媒体设备
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叁 教 学 实 施
工作任务展示 资 计 决 检 总 讯 划 策 查 结
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工 作 任 务 展 示
V形弯曲件的模具设计
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冲压工艺与模具设计
资 讯
弯曲模的概念
基本概念
金属材料被弯曲成一定形状和角度的成形方法称为弯曲。弯曲是冲压
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决 策
弯曲模的典型结构
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
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决 策
模具的工作原理及过程
上图是V形精弯模，两块活动凹模4通过转轴5铰接，定位板3（或定 位销）固定在活动凹模上。弯曲前顶杆7将转轴顶到最高位置，使两块 活动凹模成一平面。在弯曲过程中板料始终与活动凹模和定位板接触， 以防止弯曲过程中板料的偏移。这种结构特别适用于有精确孔位的小 零件、板料不易放平稳的带窄条的零件以及没有足够压料面的零件。
α0 α
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计 划
回弹的表现形式
弯曲半径增大
弯曲件角度增大
影响回弹的因素
材料的力学性能 相对弯曲半径 弯曲件角度 弯曲方式
模具间隙
工件形状 非变形区的影响
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计 划
控制回弹的措施
（1）从弯曲件设计上采取措施 （2）从工艺上采取措施
（3）从模具设计上采取措施