武职院塑料成型工艺与模具设计课件08弯曲工艺及弯曲模设计

第三章弯曲工艺与弯曲模设计

弯曲是冲压基本工序。本章在分析弯曲变形过程及弯曲件质量影响因素的基础上，介绍弯曲工艺计算、工艺方案制定和弯曲模设计。涉及弯曲变形过程分析、弯曲半径及最小弯曲半径影响因素、弯曲卸载后的回弹及影响因素、减少回弹的措施、坯料尺寸计算、工艺性分析与工艺方案确定、弯曲模典型结构、弯曲模工作零件设计等。内容简介：第三章弯曲工艺与弯曲模设计学习目的与要求：1．

了解弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；2．

掌握弯曲工艺计算方法。3．

掌握弯曲工艺性分析与工艺设计方法；4．认识弯曲模典型结构及特点，掌握弯曲模工作零件设计方法；5．掌握弯曲工艺与弯曲模设计的方法和步骤。

第三章弯曲工艺与弯曲模设计重点：难点：1．

弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；2．

弯曲工艺计算方法；3．

弯曲工艺性分析与工艺方案制定；4．

弯曲模典型结构与结构设计；5．

弯曲工艺与弯曲模设计的方法和步骤。1．弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；2．影响回弹的因素与减少回弹的措施；3．弯曲工艺计算；4．弯曲模典型结构与弯曲模工作零件设计。第三章弯曲工艺与弯曲模设计复习第二章的内容1.冲裁件质量及影响因素。2.冲裁模间隙确定、刃口尺寸计算、排样设计、冲裁力计算等设计计算方法。3.级进模和复合模的结构特点。第三章弯曲工艺与弯曲模设计第三节弯曲卸载后的回弹第四节弯曲件坯料尺寸的计算第五节弯曲力的计算第六节弯曲件的工艺性第七节弯曲件的工序安排第八节弯曲模典型结构第九节弯曲模结构设计第一节概述第二节弯曲变形分析本章目录第一节概述弯曲：第三章弯曲工艺与弯曲模设计弯曲方法：弯曲模：本章与第2章相比：

准确工艺计算难，模具动作复杂、结构设计规律性不强。

将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序。弯曲所使用的模具。

弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的压弯以及在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。生活中的弯曲件用模具成形的弯曲件之一、之二第二节弯曲变形分析V形弯曲是最基本的弯曲变形。第三章弯曲工艺与弯曲模设计一、弯曲变形过程1.弯曲变形时板材变形区受力情况分析变形区主要在弯曲件的圆角部分，板料受力情况如图所示。2.弯曲变形过程自由弯曲校正弯曲弹性弯曲塑性弯曲弯曲效果：表现为弯曲半径和弯曲中心角的变化（减小）。第二节弯曲变形分析第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、塑性弯曲变形区的应力、应变窄板（B/t＜3）：弯曲后坐标网格变化。宽板（B/t＞3）：内区宽度增加，外区宽度减小，原矩形截面变成了扇形

横截面几乎不变，仍为矩形内区中性层外区第二节弯曲变形分析第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、塑性弯曲变形区的应力、应变（续）应力状态

宽板（B/t＞3）

窄板（B/t＜3）长度方向σ1：内区受压，外区受拉厚度方向σ2：内外均受压应力

宽度方向σ3：内外侧压力均为零长度方向σ1：内区受压，外区受拉厚度方向σ2：内外均受压应力

宽度方向σ3：内区受压，外区受拉两向应力三向应力第二节弯曲变形分析第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、塑性弯曲变形区的应力、应变（续）应变状态

宽板（B/t＞3）

窄板（B/t＜3）长度方向ε1：内区压应变，外区拉应变厚度方向ε2：内区拉应变，外区压应变

宽度方向ε3：内区拉应变，外区压应变长度方向ε1：内区压应变，外区拉应变厚度方向ε2：内区拉应变，外区压应变

宽度方向ε3：内外区近似为零三向应变两向应变第二节弯曲变形分析相对弯曲半径（r/t）：第三章弯曲工艺与弯曲模设计三、变形程度及其表示方法弯曲中心角为α

表示板料弯曲变形程度的大小。

第二节弯曲变形分析1．中性层的内移第三章弯曲工艺与弯曲模设计四、板料弯曲的变形特点２．变形区板料厚度变薄和长度增加３．细而长的板料弯曲后的纵向翘曲与窄板弯曲后的剖面畸变管材、型材弯曲后的剖面畸变第二节弯曲变形分析最小弯曲半径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。

第三章弯曲工艺与弯曲模设计五、最小弯曲半径1.影响最小弯曲半径的因素（１）材料的力学性能（２）材料表面和侧面的质量（３）弯曲线的方向（４）弯曲中心角

第二节弯曲变形分析２．最小弯曲半径rmin的数值第三章弯曲工艺与弯曲模设计五、最小弯曲半径（续）参见表3.2.23．提高弯曲极限变形程度的方法

（1）经冷变形硬化的材料，可热处理后再弯曲。

（2）清除冲裁毛刺，或将有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘。

（3）对于低塑性的材料或厚料，可采用加热弯曲。

（4）采取两次弯曲的工艺方法，中间加一次退火。

（5）对较厚材料的弯曲，如结构允许，可采取开槽后弯曲。思考与练习题2第三章弯曲工艺与弯曲模设计作业布置：弯曲成形典型零件

第三章弯曲工艺与弯曲模设计弯曲件的弯曲方法

第三章弯曲工艺与弯曲模设计模具压弯折弯滚弯拉弯Ｖ形件弯曲模1－下模板2、5－圆柱销3－弯曲凹模4－弯曲凸模6－模柄7－顶杆8、9－螺钉10－定位板第三章弯曲工艺与弯曲模设计第三章弯曲工艺与弯曲模设计V形弯曲板材受力情况1-凸模2-凹模

第三章弯曲工艺与弯曲模设计弯曲过程第三章弯曲工艺与弯曲模设计弯曲前坐标网格的变化

第三章弯曲工艺与弯曲模设计弯曲后

弯曲前弯曲变形区的横截面变化情况

第三章弯曲工艺与弯曲模设计窄板（B/t3）宽板（B/t3）

坯料弯曲变形区内切向应为的分布

ａ）弹性弯曲ｂ）弹－塑性弯曲ｃ）纯塑性弯曲第三章弯曲工艺与弯曲模设计弯曲后的翘曲第三章弯曲工艺与弯曲模设计型材、管材弯曲后的剖面畸变第三章弯曲工艺与弯曲模设计纤维方向对的影响第三章弯曲工艺与弯曲模设计rmin/t开槽后进行弯曲第三章弯曲工艺与弯曲模设计生活中的弯曲零件第三章弯曲工艺与弯曲模设计第三章弯曲工艺与弯曲模设计用模具成形弯曲件一第三章弯曲工艺与弯曲模设计用模具成形弯曲件二开槽后进行弯曲第三章弯曲工艺与弯曲模设计开槽后进行弯曲第三章弯曲工艺与弯曲模设计复习上次课内容1.板料弯曲的变形特点？最小弯曲半径

第三章弯曲工艺与弯曲模设计2.表示弯曲变形程度的参数是什么？表示弯曲时成形极限的参数是什么？3.提高弯曲极限变形程度的方法？第三节弯曲卸载后的回弹

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。第三章弯曲工艺与弯曲模设计一、回弹现象弯曲回弹的表现形式：

１．曲率减小２．弯曲中心角减小

第三节弯曲卸载后的回弹１．材料的力学性能第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、影响回弹的因素越大，回弹越大。材料的力学性能对回弹值的影响1、3－退火软钢2-软锰黄铜4-经冷变形硬化的软钢

第三节弯曲卸载后的回弹２．相对弯曲半径第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、影响回弹的因素（续）越大，回弹越大。变形程度对弹性恢复值的影响

第三节弯曲卸载后的回弹３．弯曲中心角第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、影响回弹的因素（续）

越大，变形区的长度越长，回弹积累值也越大，故回弹角越大。第三节弯曲卸载后的回弹４．弯曲方式及弯曲模

第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、影响回弹的因素（续）（1）在无底凹模内作自由弯曲时（图3.3.4），回弹最大。

（2）在有底凹模内作校正弯曲时（图3.1.3），回弹较小。

校正弯曲圆角部分的回弹比自由弯曲时大为减小。

校正弯曲时圆角部分的较小正回弹与直边部分负回弹的抵销，回弹可能出现正、零或是负三种情况。（3）在弯曲U形件时，凸、凹模之间的间隙对回弹有较大的影响。间隙越大，回弹角也就越大，如图3.3.5所示。第三节弯曲卸载后的回弹５．工件的形状第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、影响回弹的因素（续）

一般而言，弯曲件越复杂，一次弯曲成形角的数量越多，回弹量就越小。第三节弯曲卸载后的回弹方法:

先根据经验数值和简单的计算来初步确定模具工作部分尺寸，然后在试模时进行修正。第三章弯曲工艺与弯曲模设计三、回弹值的确定第三节弯曲卸载后的回弹１．小变形程度（≥10）自由弯曲时的回弹值

第三章弯曲工艺与弯曲模设计三、回弹值的确定（续）

凸模工作部分的圆角半径和角度可按下式进行计算：第三节弯曲卸载后的回弹2．大变形程度（＜5）自由弯曲时的回弹值

第三章弯曲工艺与弯曲模设计三、回弹值的确定（续）

卸载后弯曲件圆角半径的变化是很小的，可以不予考虑，而仅考虑弯曲中心角的回弹变化。弯曲中心角为90°时部分材料的平均回弹角见表3-3。当弯曲件弯曲中心角不为90°时，其回弹角可用下式计算：第三节弯曲卸载后的回弹

３．校正弯曲时的回弹值第三章弯曲工艺与弯曲模设计三、回弹值的确定（续）

校正弯曲的回弹可用试验所得的公式（见表3.3.2）计算，符号如右图所示。V形件校正弯曲的回弹第三节弯曲卸载后的回弹1.改进弯曲件的设计第三章弯曲工艺与弯曲模设计四、减少回弹的措施（1）尽量避免选用过大的r/t

。如有可能，在弯曲区压制加强筋，以提高零件的刚度，抑制回弹。（2）尽量选用

小、力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。第三节弯曲卸载后的回弹2.采取适当的弯曲工艺第三章弯曲工艺与弯曲模设计四、减少回弹的措施（续）（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。

工件在拉弯中沿截面高度的应变分布第三节弯曲卸载后的回弹3.合理设计弯曲模第三章弯曲工艺与弯曲模设计四、减少回弹的措施（续）（1）对于较硬材料，可根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行修正。（2）对于软材料，其回弹角小于5°时，可在模具上作出补偿角并取较小的凸、凹模间隙（图3.3.11）。（3）对于厚度在0.8mm以上的软材料，r/t又不大时，可采取如图3.3.12所示结构。第三节弯曲卸载后的回弹3.合理设计弯曲模(续）第三章弯曲工艺与弯曲模设计四、减少回弹的措施（续）（4）对于U形件弯曲当r/t较小时,可采取增加背压的方法

(如图3.3.12b)；

当r/t较大时，可采取将凸模端面和顶板表面作成一定曲率的弧形（如图3.3.13）；另一种克服回弹的有效方法：采用摆动式凹模，而凸模侧壁应有补偿回弹角

（图3.3.13b）；当材料厚度负偏差较大时，可设计成凸、凹模间隙可调的弯曲模（图3.3.13c）。第三节弯曲卸载后的回弹3.合理设计弯曲模(续）第三章弯曲工艺与弯曲模设计四、减少回弹的措施（续）（5）在弯曲件直边端部纵向加压（图3.3.14）。（6）用橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。（图3.3.15）。第四节弯曲件坯料尺寸的计算据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度。第三章弯曲工艺与弯曲模设计一、弯曲中性层位置的确定

中性层位置以曲率半径

——中性层位移系数，见表3.4.1。

式中：表示（右图），通常用下面经验公式确定：第四节弯曲件坯料尺寸的计算

对于形状比较简单、尺寸精度要求不高的弯曲件，可直接采用下面介绍的方法计算坯料长度。对于形状比较复杂或精度要求高的弯曲件，在利用下述公式初步计算坯料长度后，还需反复试弯不断修正，才能最后确定坯料的形状及尺寸。第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、弯曲件坯料尺寸的计算第四节弯曲件坯料尺寸的计算第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、弯曲件坯料尺寸的计算（续）1.圆角半径r>0.5t的弯曲件

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，即

第四节弯曲件坯料尺寸的计算第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、弯曲件坯料尺寸的计算（续）2.圆角半径r<0.5t的弯曲件

按变形前后体积不变条件确定坯料长度。通常采用表3.4.2所列经验公式计算。第四节弯曲件坯料尺寸的计算第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、弯曲件坯料尺寸的计算（续）3.铰链式弯曲件

对于ｒ＝（0.6～3.5）ｔ的铰链件（右图），其坯料长度可按下式近似计算。第四节弯曲件坯料尺寸的计算第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、弯曲件坯料尺寸的计算（续）例3.4.1计算下图所示弯曲件的坯料展开长度。思考与练习题1、5。作业布置：第三章弯曲工艺与弯曲模设计第三章弯曲工艺与弯曲模设计无底凹模内的自由弯曲第三章弯曲工艺与弯曲模设计Ｖ形件弯曲模1－下模板2、5－圆柱销3－弯曲凹模4－弯曲凸模6－模柄7－顶杆8、9－螺钉10－定位板

第三章弯曲工艺与弯曲模设计间隙对回弹的影响

第三章弯曲工艺与弯曲模设计拉弯用模具第三章弯曲工艺与弯曲模设计拉弯时断面内切向应变的分析第三章弯曲工艺与弯曲模设计克服回弹措施Ⅰ第三章弯曲工艺与弯曲模设计克服回弹措施Ⅱ第三章弯曲工艺与弯曲模设计克服回弹措施Ⅲ第三章弯曲工艺与弯曲模设计坯料端部加压弯曲第三章弯曲工艺与弯曲模设计软凹模弯曲复习上次课内容1.弯曲变形产生回弹的原因是什么？采取什么措施能减小回弹？

第三章弯曲工艺与弯曲模设计2.弯曲件毛坯展开尺寸计算的依据是什么？第五节弯曲力的计算V形件弯曲力第三章弯曲工艺与弯曲模设计一、自由弯曲时的弯曲力U形件弯曲力

——自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力；Ｂ——弯曲件的宽度；ｔ——弯曲材料的厚度；ｒ——弯曲件的内弯曲半径；式中：

——材料的抗拉强度；Ｋ——安全系数，一般取Ｋ＝1.3。第五节弯曲力的计算式中：第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、校正弯曲时的弯曲力

——校正弯曲应力；A——校正部分投影面积；P——单位面积校正力，其值见表3-8。第五节弯曲力的计算

若弯曲模设有顶件装置或压料装置，其顶件力第三章弯曲工艺与弯曲模设计三、顶件力或压料力（或压料力)可近似取自由弯曲力的30％～80％。即第五节弯曲力的计算对于有压料的自由弯曲第三章弯曲工艺与弯曲模设计四、压力机公称压力的确定对于校正弯曲第六节弯曲件的工艺性

一般弯曲件的经济公差等级在IT13级以下，角度公差大于15´。

第三章弯曲工艺与弯曲模设计一、弯曲件的精度第六节弯曲件的工艺性具有足够的塑性，屈强比（第三章弯曲工艺与弯曲模设计二、弯曲件的材料脆较大的材料，则最小相对弯曲半径屈服点与弹性模量的比值（则有利于弯曲成形和工件质量的提高。）小，）小，大，回弹大，不利于成形。第六节弯曲件的工艺性１．弯曲半径弯曲件的弯曲半径不宜小于最小弯曲半径，否则，要多次弯曲，增加工序数；也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响，弯曲角度与弯曲半径的精度都不易保证。

第三章弯曲工艺与弯曲模设计三、弯曲件的结构第六节弯曲件的工艺性2．弯曲件的形状一般要求弯曲件形状对称，弯曲半径左右一致，则弯曲时坯料受力平衡而无滑动。

第三章弯曲工艺与弯曲模设计三、弯曲件的结构（续）第六节弯曲件的工艺性3．弯曲件直边高度弯曲件的直边高度不宜过小，其值应为

h>r+2t第三章弯曲工艺与弯曲模设计三、弯曲件的结构（续）第六节弯曲件的工艺性4．防止弯曲根部裂纹的工件结构