钢管弯曲工艺分析及模具设计
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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
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
弯管原理及弯管模具设计教程
弯管原理及弯管模具设计教程弯管是一种常见的管道加工方式，其原理是通过对金属管道施加一定的力以改变其形状。
弯管模具是用于弯管加工的专用工具，通过设计和制造合适的弯管模具可以实现各种形状的弯管加工，提高生产效率和产品质量。
弯管的原理主要涉及材料的塑性变形和力的作用。
首先，当外力作用在金属管道上时，管道开始产生弯曲应力。
随着应力的增加，金属开始发生塑性变形。
在弯管的过程中，管道内侧受到压缩应力，外侧受到拉伸应力。
当外力作用达到一定程度，金属管道开始发生弯曲，直至弯管到达所需的角度。
弯管模具的设计是实现弯管加工的关键。
设计弯管模具时需要考虑以下几个方面：1.弯管的形状和尺寸：需要确定弯管的形状和尺寸，包括弯曲角度、弯管半径、弯管长度等。
这些参数将直接影响到模具的设计和制造。
2.材料的选择：弯管模具需要承受较大的力，因此需要选择强度高、耐磨损的材料。
一般常用的材料包括合金钢、合金铸铁等。
3.模具的结构：模具的结构应该尽可能简单、刚性较高，以确保弯管加工的精度和稳定性。
一般情况下，模具由上模、下模和支撑架组成。
4.弯管的夹持方式：弯管模具需要提供足够的夹持力，以防止管道在弯曲过程中滑动或变形。
常用的夹持方式包括机械夹持和液压夹持。
5.模具的加工和调试：模具的加工应根据实际需求进行，确保模具的精度和质量。
在模具制造完成后，还需要进行调试和优化，以确保弯管加工的精度和质量。
弯管模具的设计与制造需要考虑多个因素，包括弯管的形状和尺寸、材料的选择、模具的结构、弯管的夹持方式以及模具的加工和调试等。
通过合理的设计和制造，可以实现各种形状和规格的弯管加工，提高生产效率和产品质量。
同时，模具的使用寿命和稳定性也是设计中需要考虑的重要因素，合理的材料选择和加工工艺能够延长模具的寿命，减少维护和更换成本。
总之，弯管模具的设计是实现弯管加工的关键，对加工品质和效率有着重要的影响。
项目三 弯曲工艺与模具设计
图3-18 圆角半径r>0.5t的展开长度
图3-19 90°角弯曲件
项目三 弯曲工艺与模具设计
（2）圆角半径r<0.5t弯曲件展开长度。
表3-5 r <0.5t的弯曲件坯料长度计算公式
项目三 弯曲工艺与模具设计
（3）铰链式弯曲件
图3-20 铰链式弯曲件 表3-6 卷边时中性层位移xi值
项目三 弯曲工艺与模具设计
图3-2 弯曲件的弯曲方法
项目三 弯曲工艺与模具设计
本项目以如图3-3所示的U 形零件的弯曲模设计为载体,综合训练学 生确定弯曲成形工艺和设计弯曲模具的初步能力。
图3-3 U形弯曲件零件图
项目三 弯曲工艺与模具设计
二、相关知识
（一） 弯曲变形过程及特点 1.弯曲变形过程
图3-4 弯曲变形过程
项目三 弯曲工艺与模具设计
表3-8 弯曲件长度的自由公差
表3-9 弯曲件角度的自由公差
9.弯曲件的材料
项目三 弯曲工艺与模具设计
（六）弯曲的工序安排 1.弯曲件工序安排的原则 2.典型弯曲件的工序安排
图3-29 一道工序弯曲成形
图3-30 两道工序弯曲成形
项目三 弯曲工艺与模具设计
图3-31 三道工序弯曲成形 图3-32 四道工序弯曲成形
（四）弯曲力计算 弯曲力是选择压力机和设计模具的重要依据之一。 1.自由弯曲的弯曲力 2.校正弯曲的弯曲力
表3-7 单位校正力q
3.顶件力或压料力 4.压力机吨位的确定
项目三 弯曲工艺与模具设计
（五）弯曲件的工艺性 1.弯曲半径 2.弯曲件的形状
图3-21 弯曲件的形状
项目三 弯曲工艺与模具设计
带有切口弯曲的工件,弯曲部分一般应做成梯形以便于出模。也可以 先冲出周边槽孔,然后弯曲成形,如图3-22 (b)所示。
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，
管材高精度弯曲成形模具设计与工艺研究
管材高精度弯曲成形模具设计与工艺研究管材弯曲成形是机械加工中的重要组成部分，常见的加工方式为弯管机加工，在较小口径的管材加工中，多见于手工弯管器弯曲，但是手工弯管器精度较低且遇到特殊弯曲要求时难以满足，本文对手工高精度弯管进行研究，从弯曲模具、检具、工艺方法等部分进行分析，总结了一套管材高精度弯曲成形的工艺方法。
标签：管材;弯曲;设计工艺研究前言弯管的主要参数包括弯曲半径、弯曲角度、弯管段弧长、起弯点。
高精度多半径弯管的工况下，常规手工弯管器难以实现，需要根据弯曲形状及弯曲精度设计专用弯曲模具及检具，并且要有合适的弯曲工艺，才可以达到弯管的精度要求。
一、检具的设计复杂管材弯曲成形后，由于几何形状的特殊性，在不借助三坐标测量仪或投影仪等现代化高端检测设备的情况下，难以对其精度进行检验，如果采用这些高端设备进行检测从经济性和检测效率上均较差，所以在弯管模具设计之前，要针对目标管形进行专用检具设计。
专用检具的设计方法：可以在同一检具上设计目标管形的整体检测结构和不同弯曲部分的单一检测结构，为回弹测试做准备。
专用检具的优点有以下几点（1）可以在弯曲模具调试时，更好的量化弯管模具的调整数据及调整方向;（2）加工成本低，相对高端检测设备而言，有非常好的经济优势;（3）对操作者技能要求低，检测效率高;（4）可以根据目标管形的精度要求，进行检测结构的设计，可进行全管形检测且检测精度高;（5）可以和弯管模具同步并行，缩短研发周期。
二、模具设计与测试弯管模具是管材成形的核心部件，管材弯曲的难点在于回弹的测试，要想设计精准的弯管模具，必须在设计之前对管材的回弹进行测试，首先预估管材回弹系数进行测试模具的设计，例如取目标管形弯曲半径的0.9倍进行模具设计，测试用的简易弯管模具主要由弯曲模（定轮）、一个绕其旋转的动轮、一个固定两轮的固定杆组成，在测试过程中，要以匀速进行弯曲。
在回弹量测试过程中，常见的错误为，直接观察弯管弧度部分是否与检具吻合，其实这是在测试弧长，影响弧长的前提因素有弯曲角度和弯曲半径，所以应该按照角度、半径、弧长的顺序进行测试。
弯曲工艺与模具设计PPT课件
度大小。 r/t越小，弯曲变形程度越大，有一最小相对弯曲半径rmin/t
2. 最小相对弯曲半径及其影响因素
最小相对弯曲半径是指板料弯曲时最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径与板料厚度
的比值
影响最小相对弯曲半径的因素：
1)材料的力学性能：塑性好， rmin/t
小。 2)板料的纤维方向：弯曲线与纤维方向
二、最小弯曲半径值确定 1.最小弯曲半径的近似理论计算
二、最小弯曲半径值确定 2.最小弯曲半径的经验值确定
由于影响最小弯曲半径大小的因素很多，因此计算结果与 实际的rmin有一定的误差，在实际生产中主要是参考经验数据来 确定各种材料的最小弯曲半径。
三、提高弯曲极限变形程度方法
1.弯曲件分两次弯曲，第一次采用较大的弯曲半径（大于 rmin），第二次按要求的弯曲半径弯曲。
接的影响。间隙小，回弹减小。相反，当间隙较大时，材料处 于松动状态，工件的回弹就大。
2. 影响回弹的因素
1）材料的力学性能:屈服极限越大、硬化指数越高，回弹量越大； 弹性模量越大，回弹越小。
2）相对弯曲半径:越大，回弹越大。 3）弯曲中心角:越大，变形区的长度越长，回弹积累值也越大，
故回弹增加。 4）弯曲方式 ：校正弯曲的回弹比自由弯曲时大为减小。 5）工件形状： 形状越复杂、一次弯曲的角度越多，回弹越小。 6）模具结构： 带底凹模的回弹小。
弯曲中心角α越大，表示弯曲变形区的长度越长，回弹积 累值也越大，故回弹角Δα越大，但对弯曲半径的回弹影响不大。
二、影响回弹的因素 4.弯曲方式及校正力大小
自由弯曲时的回弹角要比校正弯曲来得大,这是因为校 正弯曲时，材料受到凸、凹模的压缩作用，不仅使弯曲变形 区毛坯外侧的拉应力有所减小，并且在外侧靠近中性层附近 的切向也出现和毛坯内侧切向一样的压缩应力。随着校正力 的增加，切向压应力区向毛坯的外表面不断扩展，以致毛坯 的全部或大部分断面均产生切向压缩应力。这样内、外层材 料回弹的方向取得一致，使其回弹量比自由弯曲时大为减少。 因此校正力越大，回弹值越小。
2. 最小相对弯曲半径及其影响因素
最小相对弯曲半径是指板料弯曲时最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径与板料厚度
的比值
影响最小相对弯曲半径的因素：
1)材料的力学性能：塑性好， rmin/t
小。 2)板料的纤维方向：弯曲线与纤维方向
二、最小弯曲半径值确定 1.最小弯曲半径的近似理论计算
二、最小弯曲半径值确定 2.最小弯曲半径的经验值确定
由于影响最小弯曲半径大小的因素很多，因此计算结果与 实际的rmin有一定的误差，在实际生产中主要是参考经验数据来 确定各种材料的最小弯曲半径。
三、提高弯曲极限变形程度方法
1.弯曲件分两次弯曲，第一次采用较大的弯曲半径（大于 rmin），第二次按要求的弯曲半径弯曲。
接的影响。间隙小，回弹减小。相反，当间隙较大时，材料处 于松动状态，工件的回弹就大。
2. 影响回弹的因素
1）材料的力学性能:屈服极限越大、硬化指数越高，回弹量越大； 弹性模量越大，回弹越小。
2）相对弯曲半径:越大，回弹越大。 3）弯曲中心角:越大，变形区的长度越长，回弹积累值也越大，
故回弹增加。 4）弯曲方式 ：校正弯曲的回弹比自由弯曲时大为减小。 5）工件形状： 形状越复杂、一次弯曲的角度越多，回弹越小。 6）模具结构： 带底凹模的回弹小。
弯曲中心角α越大，表示弯曲变形区的长度越长，回弹积 累值也越大，故回弹角Δα越大，但对弯曲半径的回弹影响不大。
二、影响回弹的因素 4.弯曲方式及校正力大小
自由弯曲时的回弹角要比校正弯曲来得大,这是因为校 正弯曲时，材料受到凸、凹模的压缩作用，不仅使弯曲变形 区毛坯外侧的拉应力有所减小，并且在外侧靠近中性层附近 的切向也出现和毛坯内侧切向一样的压缩应力。随着校正力 的增加，切向压应力区向毛坯的外表面不断扩展，以致毛坯 的全部或大部分断面均产生切向压缩应力。这样内、外层材 料回弹的方向取得一致，使其回弹量比自由弯曲时大为减少。 因此校正力越大，回弹值越小。
第3章 弯曲工艺与弯曲模具
0 绪论 一、冲压概念
总之影响最小弯曲半径的主要因素如下：
⒈ 材料的机械性能；
⒉ 板材纤维的方向性；
⒊ 弯曲件的宽度； ⒋ 板材的表面质量和剪切断面质量；
⒌ 弯曲角；
⒍ 板材的厚度。 最小弯曲半径可按表3-1选取
表3-1 最小弯曲半径rmi
3.2.2、弯曲时的回弹及控制回弹的措施 1、弯曲回弹现象 弯曲回弹现象产生于弯曲变形结束后的卸载过程，是由其内部产生 的弹性回复力矩造成的。弯曲件卸载后的回弹，表现为弯曲件的弯曲 半径和弯曲角的变化，如图3-6所示。
（a ）
（b ） （c） 图3-25 防止尖角处撕裂的措施
0 绪论 一、冲压概念
图3-26所示的零件，根据需要设置了工艺孔、槽及定位孔。图（a） 所示工件弯曲后很难达到理想的直角，甚至在弯曲过程中变宽、开 裂。如果在弯曲前加工出工艺缺口（M×N），则可以得到理想的弯 曲件。图（b）所示的工件，在弯曲处预先冲制了工艺孔，效果与 图（a）相同。图（c）所示的工件，要经过多次弯曲，图中的D是 定位工艺孔，目的是作为多次弯曲的定位基准，虽然经多次弯曲， 该零件仍保持了对称性和尺寸精度，
0 绪论 一、冲压概念
凸模下行，减小到r/t>200时，板料处于线形弹塑性状态，
即板料中心几附近区域为弹性变形，其他部分为塑性变形， 弯曲进行至r/t值大约在(200>r/t>5)时，板料进入线形全塑
性弯曲状态。
当其进一步减小到r/t3~5时，则为立体塑性弯曲，此即模 具弯曲最终状态。
• 窄板(b/t3)弯曲时，宽度 方向可以自由变形，故其应 力b0,内外层的应变状态 是立体的，应力状态是平面 的。 • 宽板(b/t>3)弯曲时，由于 宽度方向材料不能自由变形 （宽度基本不变），即
总之影响最小弯曲半径的主要因素如下：
⒈ 材料的机械性能；
⒉ 板材纤维的方向性；
⒊ 弯曲件的宽度； ⒋ 板材的表面质量和剪切断面质量；
⒌ 弯曲角；
⒍ 板材的厚度。 最小弯曲半径可按表3-1选取
表3-1 最小弯曲半径rmi
3.2.2、弯曲时的回弹及控制回弹的措施 1、弯曲回弹现象 弯曲回弹现象产生于弯曲变形结束后的卸载过程，是由其内部产生 的弹性回复力矩造成的。弯曲件卸载后的回弹，表现为弯曲件的弯曲 半径和弯曲角的变化，如图3-6所示。
（a ）
（b ） （c） 图3-25 防止尖角处撕裂的措施
0 绪论 一、冲压概念
图3-26所示的零件，根据需要设置了工艺孔、槽及定位孔。图（a） 所示工件弯曲后很难达到理想的直角，甚至在弯曲过程中变宽、开 裂。如果在弯曲前加工出工艺缺口（M×N），则可以得到理想的弯 曲件。图（b）所示的工件，在弯曲处预先冲制了工艺孔，效果与 图（a）相同。图（c）所示的工件，要经过多次弯曲，图中的D是 定位工艺孔，目的是作为多次弯曲的定位基准，虽然经多次弯曲， 该零件仍保持了对称性和尺寸精度，
0 绪论 一、冲压概念
凸模下行，减小到r/t>200时，板料处于线形弹塑性状态，
即板料中心几附近区域为弹性变形，其他部分为塑性变形， 弯曲进行至r/t值大约在(200>r/t>5)时，板料进入线形全塑
性弯曲状态。
当其进一步减小到r/t3~5时，则为立体塑性弯曲，此即模 具弯曲最终状态。
• 窄板(b/t3)弯曲时，宽度 方向可以自由变形，故其应 力b0,内外层的应变状态 是立体的，应力状态是平面 的。 • 宽板(b/t>3)弯曲时，由于 宽度方向材料不能自由变形 （宽度基本不变），即
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安全 系 数 ，一 般取 １ Ｉ ３ ；
弯 曲件宽度 （ ｍ ｍ）；
卜 ＿ ＿弯 曲材料 厚 度 （ ｒ ｎ ｍ） ；
弯 曲件 内弯曲半径 （ ｍ ｍ）；
— —
材料抗拉强度 （ ＭＰ ａ ）。
将七 ＝１ ． ３，６ ＝１ １ ４ ｍｍ ，ｔ ＝ ５ ｍｍ，Ｒ＝ ３ ４ ３ ｍｍ ，
譬
７ ９
ＷＩ Ｖ Ｉ ￣ ． Ｉ Ｉ Ｉ Ｃｔ ＯＩ ＷＯ ｆ ｌ Ｃ Ｉ Ｎ ＲＩ ９ ． ￣ ｏ ． ｃ ｏ ｍ Ｊ
（ ２ ）钢管压模弯 曲力计算 弯 曲力计算是设计
弯 曲模 和 选择 压 力设 备 吨 位 的重 要 依据 。根据 弯 曲
压模最小壁厚及宽度设计。通过对钢管 受力分析计算 ，并考虑滚压模的经济性 ，最 弯管压模壁厚取１ ０ ａｍ，宽度取２ ｒ ８ ０ ｍｍ。
应变分量 （ 见图２ ） ，一种应变状态只有一组主应
变。
一
点的应变状态也可分解成 两部 分 ，如 图３ 所
示 。第一部分以平均应变 为各 向应变的三 向等 应变状态 Ｅ ＝ （ ＋５ ： ＋６ ）／ ３ ，表示 了单元体 体积的变化 。第二部分是以各 向主变应与 的差 值为变应值构成的应变状态 ，表示了单元体形状的
（ １ ）模具材料的基本要求 根据工作部分对模 具硬度的要求 ，硬度要达￣ Ｉ Ｊ ５ ８ ￣ ６ ４ ＨＲ Ｃ，具 有高耐 磨性 和足够 韧度 ，以及 良好 的使用性能和 工艺性
图 １
能 ，故该弯管压模选用Ｚ Ｇ ３ １ ０ —５ ７ ０ 材质。
参磊 工 热 加 工 热
＝ ４ ６ ０ ＭＰ ａ 代入上式 ，计算得Ｆ 自 ＝ ３ ４ ２ ８ Ｎ，现车间
选用功率为４ ０ ｋ Ｗ 的 三辊 卷 板 机 进 行 滚 压 生 产 ，完 全能 满 足所 需 弯 曲力 的要 求 。
（ ３ ）弯管滚压模工作部分 尺寸设计
内孔尺
５
寸 设 计 ，如 图４ 所 示 ，为 方便 安 装 ，把 滚 压 模 具 设
产生挤压
变 形 区域 图 ２ 图 ３
，
够 Ｉ 睡
经过以上受力分析及结合屈雷斯卡 塑性屈服条
件 ，表 达 式为
Ｔｍ ＝（ 仃１ 一 ２ ） ＝盯。
特 制 订 钢 管压 弯 采 用 冷滚 压 成 形 法较 好 ，设备 选 用三 辊 式卷 板 机 。
３ ． 滚 压成 形模具设计
计成上下两半边对 开式 ，两半边用４ 一Ｍ１ ６ 螺栓联
接 。 内孔 尺 寸与 三辊 卷 板 机 的辊 轴 配合 ，经测 量 辊 轴直 径 为２ ９ ０ ｍｍ，公差 配合 选 用 间隙 配合 。加 工 内
与 此 同时 ，运 用靠 模 进行 检 验 ，当钢 管
度与靠模的圆弧基本吻合时 ，再相应加压 ， 拆模后钢管回弹 ，确保弯好的钢管制件达到
变化。
有关冲压模具的设计资料 ，通过对钢管制件进行工
艺 及 受 力分 析 ，最 终 设 计 出 了 较 为 理 想 的 弯 曲 模
具 ，圆满地 完成 了加工任务 ，赢得 了用户的信赖 。 下面就此压弯模具作一简要介绍。
２ ． 钢管 制件弯 曲工艺分析
如 图１ 所示 ，钢管压弯受力后 ，主要 变形 区域 集 中在受压和受弯部分 ，因此对这一部分 的受力分 析及防止变形措施是整个模具设计的关键 点之一 ， 而滚压成形工艺不单是模具的滚制工序 ，主要还是 由模具 的设计成功率起决定作用。
１ ． 主要难点
该 钢 管 为 普 通钢 管 ，材 质 为Ｑ２ ３ ５ Ａ，壁 厚 ５ ａｍ，直径 １ ｒ １ ４ ａｍ，弯拱要求弯曲部分成形后 ，受 ｒ
挤 压 变 形 不 得超 过 ２ ０ ％，且 外 形 尺 寸 必须 符 合 用 户 图样 要 求 ，加 工 数量 ４ ０ ０ 条。 为 能 够 完成 用 户 的加 工要 求 ，笔 者翻 阅 了大 量
能很好地上紧贴在卷板机的辊轴之上 ，防止模具打
滑。
迹 ，提高弯曲件的精度和表面质量，现场 实
６ 所示。
幽
４
模具 设 计 制造 完 成 后 ，一 次试 滚 压 制件
工作部分圆角半径及其深度设计。为使钢管弯 曲件在滚压时不致损伤变形 ，工作部分设计成下凹 圆弧状 ，凹模圆角半径 不能过小 ，现取稍大于钢 管外形尺寸为５ ７ ． ５ ｍｍ。凹模深度需等于下 凹圆角 半径 ，杏则易使钢管沿 凹模滑进时阻力增大 ，从而
Ｆｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ
钢管弯曲工艺分析及模具设计
广西百 色美联 煤矿装备 制造 有 限责任 公司 （ 田东新 州 ５ ３ １ ５ ０ １ ） 梁玉 星
我公司作为专门为南方软 岩喀斯特地貌矿井设
计 制 造煤 矿 机 械化 装 备 的生 产 厂 家 ，经常 接 到 各种
钢管制件 弯 曲后受挤压处 的应 变状态可参 照 应 力分析过程 ，通过在变形区某点处取单元体 ，然
后研究该单元体的变形 ，在其变形过程 中，各质点 都离开初始位置产生位移。一点的应变状态可通过 微元体的变形来表示 ，当采用主轴坐标 系时 ，单元
体 就 只有 ３ 个 主 应 变 分 量 、 ： 、Ｅ ，而 没 有 切
急、难 、繁重的机械加工任务。最近 ， １ １ ４ ｍｍ钢 管弯拱的制作加工 ，便是其中的任务之一 。
力计算公式
Ｆ自 ＝ ０ ． ７ ｋ ｂ ｔ ／（ Ｒ＋ ｔ ）
４ ． 滚 压工艺规范
如 图５ 所示 ，钢管在 三辊卷板机上滚压
应 逐 步加 压 ，多次 来 回滚 动 ，否 则会 造 成变 层材 料破 裂 ，影 响 使用 性能 。
式中 Ｆ ——冲压行程结束的 自由弯曲力 （ Ｎ）；
求 的３ ０ 。 弯 曲角 。
孔时 ，必须将上下两半边模 合起来整体加工，以保
证两 半 边 的 同轴 度 。 同时 ，还 需 在 两半 边 模 的结 合 面 处垫 上 一块 ５ ｍｍ厚的 钢板 ，以便 组 装时 ，滚 压模
钢管滚压后 制 件 外 表 面 产 生 划 伤 而 留
弯 曲件宽度 （ ｍ ｍ）；
卜 ＿ ＿弯 曲材料 厚 度 （ ｒ ｎ ｍ） ；
弯 曲件 内弯曲半径 （ ｍ ｍ）；
— —
材料抗拉强度 （ ＭＰ ａ ）。
将七 ＝１ ． ３，６ ＝１ １ ４ ｍｍ ，ｔ ＝ ５ ｍｍ，Ｒ＝ ３ ４ ３ ｍｍ ，
譬
７ ９
ＷＩ Ｖ Ｉ ￣ ． Ｉ Ｉ Ｉ Ｃｔ ＯＩ ＷＯ ｆ ｌ Ｃ Ｉ Ｎ ＲＩ ９ ． ￣ ｏ ． ｃ ｏ ｍ Ｊ
（ ２ ）钢管压模弯 曲力计算 弯 曲力计算是设计
弯 曲模 和 选择 压 力设 备 吨 位 的重 要 依据 。根据 弯 曲
压模最小壁厚及宽度设计。通过对钢管 受力分析计算 ，并考虑滚压模的经济性 ，最 弯管压模壁厚取１ ０ ａｍ，宽度取２ ｒ ８ ０ ｍｍ。
应变分量 （ 见图２ ） ，一种应变状态只有一组主应
变。
一
点的应变状态也可分解成 两部 分 ，如 图３ 所
示 。第一部分以平均应变 为各 向应变的三 向等 应变状态 Ｅ ＝ （ ＋５ ： ＋６ ）／ ３ ，表示 了单元体 体积的变化 。第二部分是以各 向主变应与 的差 值为变应值构成的应变状态 ，表示了单元体形状的
（ １ ）模具材料的基本要求 根据工作部分对模 具硬度的要求 ，硬度要达￣ Ｉ Ｊ ５ ８ ￣ ６ ４ ＨＲ Ｃ，具 有高耐 磨性 和足够 韧度 ，以及 良好 的使用性能和 工艺性
图 １
能 ，故该弯管压模选用Ｚ Ｇ ３ １ ０ —５ ７ ０ 材质。
参磊 工 热 加 工 热
＝ ４ ６ ０ ＭＰ ａ 代入上式 ，计算得Ｆ 自 ＝ ３ ４ ２ ８ Ｎ，现车间
选用功率为４ ０ ｋ Ｗ 的 三辊 卷 板 机 进 行 滚 压 生 产 ，完 全能 满 足所 需 弯 曲力 的要 求 。
（ ３ ）弯管滚压模工作部分 尺寸设计
内孔尺
５
寸 设 计 ，如 图４ 所 示 ，为 方便 安 装 ，把 滚 压 模 具 设
产生挤压
变 形 区域 图 ２ 图 ３
，
够 Ｉ 睡
经过以上受力分析及结合屈雷斯卡 塑性屈服条
件 ，表 达 式为
Ｔｍ ＝（ 仃１ 一 ２ ） ＝盯。
特 制 订 钢 管压 弯 采 用 冷滚 压 成 形 法较 好 ，设备 选 用三 辊 式卷 板 机 。
３ ． 滚 压成 形模具设计
计成上下两半边对 开式 ，两半边用４ 一Ｍ１ ６ 螺栓联
接 。 内孔 尺 寸与 三辊 卷 板 机 的辊 轴 配合 ，经测 量 辊 轴直 径 为２ ９ ０ ｍｍ，公差 配合 选 用 间隙 配合 。加 工 内
与 此 同时 ，运 用靠 模 进行 检 验 ，当钢 管
度与靠模的圆弧基本吻合时 ，再相应加压 ， 拆模后钢管回弹 ，确保弯好的钢管制件达到
变化。
有关冲压模具的设计资料 ，通过对钢管制件进行工
艺 及 受 力分 析 ，最 终 设 计 出 了 较 为 理 想 的 弯 曲 模
具 ，圆满地 完成 了加工任务 ，赢得 了用户的信赖 。 下面就此压弯模具作一简要介绍。
２ ． 钢管 制件弯 曲工艺分析
如 图１ 所示 ，钢管压弯受力后 ，主要 变形 区域 集 中在受压和受弯部分 ，因此对这一部分 的受力分 析及防止变形措施是整个模具设计的关键 点之一 ， 而滚压成形工艺不单是模具的滚制工序 ，主要还是 由模具 的设计成功率起决定作用。
１ ． 主要难点
该 钢 管 为 普 通钢 管 ，材 质 为Ｑ２ ３ ５ Ａ，壁 厚 ５ ａｍ，直径 １ ｒ １ ４ ａｍ，弯拱要求弯曲部分成形后 ，受 ｒ
挤 压 变 形 不 得超 过 ２ ０ ％，且 外 形 尺 寸 必须 符 合 用 户 图样 要 求 ，加 工 数量 ４ ０ ０ 条。 为 能 够 完成 用 户 的加 工要 求 ，笔 者翻 阅 了大 量
能很好地上紧贴在卷板机的辊轴之上 ，防止模具打
滑。
迹 ，提高弯曲件的精度和表面质量，现场 实
６ 所示。
幽
４
模具 设 计 制造 完 成 后 ，一 次试 滚 压 制件
工作部分圆角半径及其深度设计。为使钢管弯 曲件在滚压时不致损伤变形 ，工作部分设计成下凹 圆弧状 ，凹模圆角半径 不能过小 ，现取稍大于钢 管外形尺寸为５ ７ ． ５ ｍｍ。凹模深度需等于下 凹圆角 半径 ，杏则易使钢管沿 凹模滑进时阻力增大 ，从而
Ｆｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ
钢管弯曲工艺分析及模具设计
广西百 色美联 煤矿装备 制造 有 限责任 公司 （ 田东新 州 ５ ３ １ ５ ０ １ ） 梁玉 星
我公司作为专门为南方软 岩喀斯特地貌矿井设
计 制 造煤 矿 机 械化 装 备 的生 产 厂 家 ，经常 接 到 各种
钢管制件 弯 曲后受挤压处 的应 变状态可参 照 应 力分析过程 ，通过在变形区某点处取单元体 ，然
后研究该单元体的变形 ，在其变形过程 中，各质点 都离开初始位置产生位移。一点的应变状态可通过 微元体的变形来表示 ，当采用主轴坐标 系时 ，单元
体 就 只有 ３ 个 主 应 变 分 量 、 ： 、Ｅ ，而 没 有 切
急、难 、繁重的机械加工任务。最近 ， １ １ ４ ｍｍ钢 管弯拱的制作加工 ，便是其中的任务之一 。
力计算公式
Ｆ自 ＝ ０ ． ７ ｋ ｂ ｔ ／（ Ｒ＋ ｔ ）
４ ． 滚 压工艺规范
如 图５ 所示 ，钢管在 三辊卷板机上滚压
应 逐 步加 压 ，多次 来 回滚 动 ，否 则会 造 成变 层材 料破 裂 ，影 响 使用 性能 。
式中 Ｆ ——冲压行程结束的 自由弯曲力 （ Ｎ）；
求 的３ ０ 。 弯 曲角 。
孔时 ，必须将上下两半边模 合起来整体加工，以保
证两 半 边 的 同轴 度 。 同时 ，还 需 在 两半 边 模 的结 合 面 处垫 上 一块 ５ ｍｍ厚的 钢板 ，以便 组 装时 ，滚 压模
钢管滚压后 制 件 外 表 面 产 生 划 伤 而 留