第三章弯曲模

1、影响回弹量的因素


⑴材料的力学性能：回弹角的大小与材料的屈服点σ s成正比，与 弹性模量E成反比。 ⑵材料的相对弯曲半径R/t：当其他条件相同时，R/t 值越小，则 Δ θ /θ 与Δ ρ /ρ 也越小。 ⑶弯曲工件的形状：一般U形工件比V形工件回弹要小。回弹量与 工件弯曲半径也有关，当比值是R/t<0.2～0.3时，则回弹角可能 为零，甚至达到负值。 ⑷模具间隙：U形弯曲模的凸、凹模单边间隙Z/2越大，则回弹越 大； Z/2<t时，可能产生回弹。 ⑸校正力：增加校正力可减小回弹量。板料弯曲时，弯曲部位受 到拉伸或压缩应力与板厚方向的压应力的合成，可使材料内的实 际应力达到屈服点，可将板料弯曲的弹性变形变为塑性变形而减 少回弹。

用于冷冲压的材料大都属于轧制板材， 轧制的板材在弯曲时各方向的性能是有差 别的，纤维纹的方向就是轧制的方向。对 于卷料或长的板料，纤维线与长边方向平 行。作为弯曲用的板料，材料沿纤维线方 向塑性较好，所以弯曲线最好与纤维线垂 直。这样，弯曲时不容易开裂。如下图：
如果在同一零件上具有不同方向的 弯曲，在考虑弯曲件排样经济性的同时， 应尽可能使弯曲线与纤维方向夹角α不 小于30°。如上图。

二、弯曲零件的工艺性

1、弯曲件的圆角半径 材料产生塑 性变形才能形成所需的形状，为了 实现弯曲件的形状，弯曲圆角半径 最大值是没有限制的。例如：可以 将0.3mm厚的铁板卷成ф 300mm的 圆桶，只需要计算或试验出其回弹 量，就可制出所需的形状。 板料弯曲的最小半径是有限制的， 如果弯曲半径过小，弯曲时外层材 料拉伸变形量过大，而使拉应力达 到或超过抗拉强度σ b，则板料外层 将出现断裂，至使工件报废。因此， 板料弯曲存在一个最小圆角半径允 许值，最小圆角半径值查表3—1选 用。

5、孔与弯曲处的最小距离


工件在弯曲线附近有预先冲出的孔，在弯曲后由于弯曲时材料的流动， 会使原有的孔变形。为了避免此情况，必须使这些孔分布在变形区以 外的部位。如图3－9，设孔的边缘至弯曲半径R中心的距离为l，则应 满足以下关系： 当t<2mm时，L≥t。当t>2mm时，L≥2t。 如工件不能满足上述要求时，可采用图3－10所示的方法，以保证孔 形的正确性。

为了防止材料在弯曲处因受力不均匀而产 生裂纹、角部畸变等缺陷，应预先在工件 上设置弯曲工艺所要求的孔（工艺孔）、 槽（工艺槽）或缺口（工艺缺口）。如图a， 压弯后难以形成理想的直角，甚至将产生 裂纹或使支架在H处变宽，若如图所示在该 处弯曲前加工出M×N的缺口，则能得到较 好的弯曲成形。图b所示为在弯曲处K预冲 工艺孔可以防止偏移，得到正确的形状和 尺寸。 对于需经过多次弯曲才能成形的工件， 如图c所示，就应增加定位工艺孔


3、弯曲时压力机的压力
弯曲时压力机的压力是自由弯曲力和校正弯曲力之和。 F―压力机的压力。 即F≥ F1＋F2 校正弯曲时，由于校正弯曲力比自由弯曲力大得多， 故F1可以忽略，而F2的大小取决于压力机的调整。

五、弯曲件的回弹


回弹：压弯过程除材料的塑性变形外，还存在弯曲部 位的弹性变形，所以压弯后零件形状与模具的形状并 不完全一致。 回弹的大小通常用角度回弹量Δ θ 和曲率回弹量Δ ρ 来表示。角度回弹是指模具在闭合状态时工件弯曲角 θ 与从模具中取出后工件的实际角度θ 0之差，即 Δ θ =θ 0-θ ；曲率回弹量是指模具处于闭合状态时压 在模具中工件的曲率半径ρ 与从模具中取出后工件的 实际曲率半径ρ 0之差，即Δ ρ ＝ρ 0－ρ 。
弯曲有色金属时，间隙值： Z/2＝tmin+nt 弯曲黑色金属时，间隙值： Z/2＝t（1+n） 式中：Z/2－凸、凹模间的单面间隙； tmin －材料的最小厚度； t－材料的公称厚度； n－因数，其与弯曲件高度H和弯曲线 长度B有关，见表3－6。

2、凸、凹模工件部位尺寸




由于弯曲件尺寸的标注和尺寸的允许偏 差不同，故凸、凹模工作部位尺寸的计 算方法也不同。 对于要求外形有正确尺寸的工件，其模 具的尺寸如右上图所示。计算公式如下： 1 凹 零件尺寸标注双向偏差 B 凹 B 2 时，凹模尺寸为： 0 凹 零件尺寸标注单向偏差 3 时，凹模尺寸为： B 凹 B
第三章
第一节
弯曲模
弯曲模设计基础
第二节
弯曲模设计示范
第一节 弯曲模设计基础
一、弯曲变形分析 弯曲是使材料产生塑性变形、形成有一定 角度形状零件的冲压工序。弯曲工序可以 用模具在普通压力机上进行， 也可以在专用的弯曲 机或弯曲设备上进行。

1、弯曲过程分析


弯曲变形有很多种形式，如图所示的 为V形弯曲，被弯曲的材料是平面板料。 当模具上受到压力作用时，首先达到图3 －1a所示的位置，板料与凸模有三点接触。 此后凸模下行，弯曲区缩小，未成形件的 两边逐步贴向凹模工作表面，直到弯曲件 与凸模和凹模全部贴紧，如图3－1b所示。 凸模和凹模分开后，工件就弯成具有φ 角 的弯曲工件了。成形件的角度往往稍大于 φ 角，这种现象称为回弹，回弹的角度可 以估算，并可采取措施消除回弹。 弯曲分自由弯曲和校正弯曲。所谓自 由弯曲是指当弯曲终了时，凸模、毛坯和 凹模三者吻合后凸模不再下压。而校正弯 曲是指在上述基础上凸模再往下压，对弯 曲件起校正作用，从而使工件产生进一步 的塑性变形。
⑵校正法

校正法是在模具结构上采取措施，让校正压力集 中在弯角处，使其产生一定塑性变形，克服回弹。 图3－14a、b所示为弯曲校正力集中作用于弯曲 圆角处。
六、弯曲模工作部分尺寸计算
1、弯曲时凸模与凹模之间 的间隙
弯曲V形工件时，凸、凹 模间隙是靠调整压力机闭合高 度来控制的，不需要在模具结 构上确定间隙。U形工件弯曲， 则必须选择适当的间隙。间隙 的大小对于工件质量和弯曲力 有很大影响。间隙越小，弯曲 力越大。间隙过小，会使工件 壁变薄，并降低凹模寿命。间 隙过大，则回弹较大，还会降 低工件精度。 U形工件弯曲的凸、凹模 间隙，根据材料的种类、厚度 以及弯曲件的高度和宽度（即 弯曲线的长度）而定。
3、最小弯曲高度

在进行直角弯曲时，如果弯曲的直立部分过小，将产 生不规则变形，或称为稳定性不好，如右图b所示。为了 避免这种情况，应当如图a， 使直立部分的高度H>2.5t。当H<2.5t时， 则应在弯曲部位加工出槽， 使之便于弯曲，或加大此 处的弯边高度H,在弯曲后 再截去加高的部分。
4、工艺孔、槽及缺口
第二节 弯曲模设计示范

双向弯曲模
零件名称：铰支板 生产批量：中批量 材料：10钢，厚1.2mm 零件简图：如图3－26所示

1、弯曲工艺与模具结构
工件的冲压由落料和弯曲两道工序组成。（在此只介绍弯曲模的设计） 本工件的弯曲工艺可分为左、右两部分；左边是U形弯曲，右边是Z形弯曲。 若用两套弯曲模分别完成左、右两部分的弯曲，将增加模具费用。 左边的U形弯曲模具结构简单。右边的Z形弯曲模具上、下方向的运动 不能实现，需利用斜楔产生水平方向的运动来完成右边Z形弯曲。模具结构 如图3－27所示。

（冲压行程结束，尚未进行校正弯曲时的压力）（N）；
B―弯曲件宽度（mm ）； t―弯曲件材料厚度(mm)； R―弯曲内半径(mm)； σ b―材料抗拉强度（MPa); K―安全因数，一般取K=1.3。
2、校正弯曲的弯曲力计算

F2＝qA 式中F2 ―校正力； q―单位校正力（MPa）见表3－3； A―工件被校正部分的投影面积（mm2）。
2、回弹量的确定



由于影响回弹数值的因素很多，而且各因素往往又相 互影响，故难以进行精确的计算或分析。一般情况下， 设计模具时对回弹量的确定大多按照经验数值，或计 算后在实际试模中再进行修正。 只有当弯曲工件的圆角半径R≥（5～8）t时，计算才 近似正确。当要求工件的弯曲圆角半径为R时，则可根 据材料的有关参数，用以下公式计算回弹补偿时弯曲 凸模的圆角半径R凸。 R R R 板材弯曲用： 凸 s R 棒材弯曲用 R凸 R
⑵凹模圆角半径 工件在压弯过

Hale Waihona Puke 程中，凸模将工件压入凹模而成形， 凹模口部的圆角半径R凹对于弯曲 力和零件质量都有明显的影响。凹 模圆角半径R凹的大小与材料进入凹 模的深度、弯边高度和材料厚度有 关（见左下图）。在一般情况下： R凹＝（2～6）t 在实际应用中也可根据制件的 弯边高度H和弯曲深度L以及材料厚 度t等因素，按表3－7选取R凹。 对于校正弯曲，如图3－18c所示， 图中凹模M值可根据材料厚度在表3 －8中选取。
6、冲裁毛刺与弯曲方向

弯曲件的毛坯往往是经冲裁落料而成的。其冲裁 的断面一面是光亮的，另一面是有刺的。弯曲件 尽量使有毛刺的一面作为弯曲件的内侧，如图3 －11a。当弯曲方向必须将毛刺面至于外侧时， 应尽量加大弯曲半径，如图3－11b所示。
三、弯曲件展开长度的确定

当板料弯曲变形时，在弹性 阶段中性层位于板厚的中间。冲 压工件的弯曲变形主要是塑性变 形，其中性层的位置往往向弯曲 的内侧偏移。如右图所示，此时 中性层半径的大小可按式：

当中性层半径确定后，即 可按照几何方法计算中性 层展开长度，进而计算出 板料的展开长度。由于材 料的性能、弯曲方法不同， 中性层的位置将受到影响。

ρ ＝R+Kt计算。
式中ρ ―中性层半径（mm) R ―弯曲内半径（mm) K―中性层位置因数表3－2 t―材料厚度（mm)。
四、弯曲力计算
弯曲力：工件完成预定弯曲时需要压力机所施加的压力。 弯曲力不仅与材料品种、材料厚度、弯曲几何参数有关， 还同设计弯曲模所确定的凸、凹模间隙大小等因数有关。 1、自由弯曲的弯曲力计算 V形弯曲件的计算F1＝（0.6KBt² σ b)÷（R＋t) U形弯曲件的计算F1＝（0.7KBt² σ b)÷（R＋t) 式中F1―自由弯曲力