弯曲模具设计
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
弯曲模模具设计
弯曲模模具设计弯曲模是模具设计领域内应用比较广泛的一种模具，它的作用是将金属或非金属等材料按照一定形状进行弯曲变形。
弯曲模的设计是一项非常重要的技术工作，需要考虑的因素非常多，包括材料的选择、模具的结构、工艺流程等多个因素，下面就从这些方面来进行介绍。
一、材料的选择弯曲模的材料应该是具有高强度、高硬度、高耐磨性能的材料。
在选择材料时要考虑模具的使用寿命和弯曲过程中所需承受的压力，同时还要考虑工艺条件、成本和其他因素等进行综合考虑。
传统上，常采用的材料是合金钢、高速钢、钴基合金等。
随着技术的不断进步，高度强化的不锈钢和硬质合金等材料已经广泛应用于弯曲模的生产制造。
二、模具的结构弯曲模的结构通常分为上下模和导向装置。
上下模是模具设备中的主要组成部分，它的设计应该具有高强度、高度一致性的特点，以保证在弯曲时模具的形状能够始终保持不变，从而满足精度要求。
导向装置的作用是保证模具定位准确，避免在弯曲过程中发生偏移而导致失误。
三、工艺流程弯曲模的设计还应考虑到整个工艺流程过程中的各个步骤，如预处理、弯曲、压力调节、折弯等。
因此，模具的设计应进行一系列的工艺分析和试验，以确定合理的工艺流程和最佳的模具设计。
在设计时应特别注意各种弯曲材料的物理特性，以及各种工艺时所需的压力、温度等参数，以确保模具能够正常运行并产生符合要求的产品。
弯曲模具是目前比较常用的模具之一，它具有结构简单、生产效率高、加工精度高等优点，在建筑、汽车、机械和电器等领域都有广泛的应用。
因此，模具设计师应该洞察客户的需求，精细研究各组件的结构、相互协作关系、材料选择等因素，打造新一代弯曲模具，适应产业的升级换代和市场的变化需求，实现产品质量的不断提升和建设经济可持续性的理念。
3弯曲模具设计实例(PPT)
第二页，共四十六页。
2.1.1 弯曲变形过程分析 1. 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(jiǎozhèng)弯曲。 2. 弯曲变性特点：网格法、中性层 2.1.2 弯曲件质量分析
弯裂、回弹、偏移等
第三页，共四十六页。
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(yāoqiú)是否符合弯曲加工的工 艺要求(yāoqiú)。
第十九页，共四十六页。
2.2.1 弯曲模典型结构 模具设计本卷须知：a. 准确、可靠的定位，防止弯
曲中偏移；b. 弯曲结束(jiéshù)时能得到校正力；c. 成形后能方便、平安地取出；d. 考虑磨损，模具 留有修模余量。 弯曲模具分类：单工序模、连续弯曲模、复合弯曲模 和通用弯曲模。
第二十页，共四十六页。
第十页，共四十六页。
5. 增加工艺缺口、槽和工艺孔 a. 为提高精度，对于弯曲时圆角变形区侧面可以
产生畸变(jībiàn)的弯曲件，可以预先在折弯线的两端切 出工艺缺口或槽，以防止畸变(jībiàn)对弯曲件宽度尺寸 的影响。
第十一页，共四十六页。
b. 当工件局部边缘局部弯曲时，为防止弯曲局部受力 不均匀而产生变形和裂纹(liè wén)，应于线切槽或冲工艺孔 。
弯曲半径较小、材料强度较大的弯曲件时，必须对
弯曲力进行计算。
a. 自由弯曲时的弯曲力
V形弯曲件 F自=0.6Kbt²σb/(r+t)
U形弯曲件 F自=0.7Kbt²σb/(r+t)
其中：b-弯曲件宽度；t-弯曲件厚度；r-内圆
角弯曲半径；
σb-弯曲材第十七料页，共四的十六页抗。 拉强度〔Mpa〕；K-
第3节冲压模具设计——弯曲模方案
本节主要内容： 一.弯曲加工原理 二.弯曲模具设计程序
一.弯曲加工原理
弯曲：在冲压力的作用下，把平板坯料弯折成一 定角度和形状的一种塑性成型工艺。 ? 分类：压弯、折弯、扭弯、滚弯和拉弯。
? 弯曲模：弯曲工艺使用的冲模。
压弯的典型形状： 典型压弯工件：
弯曲过程及工作原理
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。
2.弯曲件的工序安排
（1）简单弯曲件可一次弯曲成形，如 V形件、U形件、 Z形件；复杂弯曲件需二次或多次弯曲成形，但尺寸 小、材料薄、形状较复杂的弹性接触件最好一次复 合弯曲成形。
（2）非对称弯曲件应尽可能采用成对弯曲；
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
Ｚ形件复合弯曲模
8.5 圆筒形件弯曲 一般分两次成形 第一次成形
第二次成形
大圆形件弯曲模 适用于圆筒直径 d≥20mm的大圆
一次成形
转动凹模弯曲模
小圆形件弯曲模 适合d≤５mm 的小圆形件
8.6 铰链件弯曲 一般分两次成形
9 弯曲件成形模具总体结构设计
9.1 排样与材料纹向 实例分析：弹簧接触片
L ? ? L直 ? ? S弧
2.无圆角弯曲或弯曲半径 r<0.5t的弯曲件 毛坯尺寸可用下表所列经验公式。
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，
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)。
弯曲模具设计
弯曲模具的结构设计是在弯曲工序确定后的基础上进行的，设计时应考虑弯曲件的形状、精度要求、材料性能以及生产批量等因素，下面分析常见各类型弯曲模的结构和特点。
一. V 形件弯曲模V 形件即为单角弯曲件，形状简单，能够一次弯曲成形。
这类形状的弯曲件可以用两种方法弯曲：一种是沿着工件弯曲角的角平分线方向弯曲，称为V 形弯曲；另一种是垂直于工件一条边的方向弯曲，称为 L 形弯曲。
1-顶杆；2定位钉；3-模柄； 4-凸模；5-凹模；6-下模座；3.4.1 有压料装置的V形件弯曲模V 形件弯曲模的基本结构如图 3.4.1 所示，图中弹簧顶杆 1 是为了防止压弯时板料偏移而采用的压料装置。
除了压料作用以外，它还起到了弯曲后顶出工件的作用。
这种模具结构简单，对材料厚度公差的要求不高，在压力机上安装调试也较方便。
而且工件在弯曲冲程终端得到校正，因此回弹较小，工件的平面度较好。
如果弯曲件精度要求不高，为简化模具结构，压料装置也可以省略不用。
图 3.4.2 所示为无压料装置的 V 形件弯曲模。
1-模柄；2-上模座；3-导柱、导套；4、7-定位板；5-下模座；6-凹模；7-凸模3.4.2 无压料装置的V形件弯曲模当弯曲相对宽度很大的细长 V 形件时，会产生明显的翘曲现象，这种情况下可以采用带侧板结构的弯曲模，以阻碍材料沿弯曲线方向的流动（见图3.4.3a ）；也可以改变弯曲凸、凹模形状，将翘曲量设计在与翘曲方向相反的方向上（见图 3.4.3b ）。
图3.4.3 减少弯曲件翘曲的模具结构L 形弯曲模常用于两直边相差较大的单角弯曲件，如图 3.4.4a 所示。
弯曲件的长边被夹紧在压料板和凸模之间，弯曲件过程中另一边竖立向上弯曲。
由于采用了定位销定位和压料装置，压弯过程中工件不易偏移。
但是，由于弯曲件竖边无法受到校正，因此工件存在回弹现象。
a〕1-凸模；2-凹模；3-定位销；4-压料板；5-挡块 b〕1-凸模；2-压料板 3-凹模；4-定位板；5-挡块图3.4.4 L形弯曲模图 3.4.4b 为带有校正作用的 L 形弯曲模，由于压弯时工件倾斜了一定的角度，下压的校正力可以作用于原先的竖边，从而减少了回弹。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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+S
L=∑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-rp
2) 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。
②在选材时考虑回弹问题，尽量选择弹性模量E较大的材料。
2）在设计弯曲工艺时
①在弯曲前安排退火工序。
②用校正弯曲代替自由弯曲。
③采用拉弯工艺。
2）在模具结构设计时
①在模具结构设计中作出相应的回弹补偿值。
②集中压力，加大变形压应力成分。
③合理选择模具间隙和凹模直壁的才深度。
④使用弹性凹模或凸模弯曲成形。
5．弯曲模工件部分尺寸计算
（1）凸模圆角半径rp
rp=r≥rmin
（2）凹模圆角半径rd
当t＜2时 rd=(3～6)t
当t=2～4时 rd=(2～3)t
当t＞4时 rd=2t
6.凹模深度
弯曲U形件凹模的m值
弯曲U形件凹模深度L0值
7．凸、凹模间隙
弯曲U形件时凸、凹模单边间隙z一般可按下式计算： Z=tmax+xt=t+△+xt
式中z----弯曲模凸、凹模单边间隙
t----工件材料厚度
△----工件材料厚度的正偏差，可查附录F得到；
x----间隙系数，可查3-22选取
8．凸、凹模工作部分尺寸与公差
外形尺寸标注的弯曲件：
1）当工件为双向偏差时，凹模尺寸为Ld=(L-0.5△)+δd
2)当工件为单向偏差时，凹模尺寸为Ld=(L-0.75△)+δd
凸模尺寸均为：Lp=(Ld-2z)0
-δp
9.弯曲压力的计算
1）自由弯曲的弯曲力计算
U形件弯曲力的计算公式
Fz=0.7KBt2 ab/（r+t）
式中 Fz----自由弯曲力；
B-----弯曲件的宽度；
t-----弯曲件材料厚度；
r-----弯曲件的圆角半径；
ab-----材料的抗拉强度；
K-----安全系数，一般去K=1.3
2）校正弯曲的弯曲力计算
Fj=qA
式中 Fj----校正弯曲力；
q-----单位面积上的校正力，按表3-25选取；
A-----工件被校正部分的投影面积。
弯曲时总的弯曲力为自由弯曲力与校正弯曲力之和，即
F=Fz+Fj
式中 F----总弯曲力
校正弯曲时，由于校正弯曲力比自由弯曲力打很多，故Fz可以忽略，而Fj的大小取决于压力机的调整。
3）顶件力或压料力
对于设有顶件装置或压料装置的弯曲模，其顶件力Fd或压料力Fy可近似取自由
弯曲力Fz的30%～80%，即
Fd（或Fy）=KFz
式中 Fd----顶件力；
Fy----压料力
K----系数，可查表3-26
弯曲模具装配图。