模具设计与制造(弯曲模)

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1、2.3弯曲模设计·21·2.3弯曲模设计将坯料弯成具有一定角度和形状的零件的成形方法称为弯曲。弯曲所使用的冲压模具称为弯曲模。2.3.1弯曲工艺及设计计算1．弯曲过程分析在压力机上采用压弯模具对板料进行压弯是弯曲工艺中运用最多的方法。弯曲变形的过程一般经历弹性弯曲变形、弹-塑性弯曲变形、塑性弯曲变形三个阶段。现以常见的V形件弯曲为例。弯曲开始时，模具的凸、凹模分别与板料在接触，使板料产生弯曲。在弯曲的开始阶段，弯曲圆角半径r0很大，弯曲力矩很小，仅引起材料的弹性弯曲变形。随着凸模进入凹模深度的增大，弯曲圆角半径r亦逐渐减小，即r3

2、示。（a）（b）（c）（d）图2-75弯曲变形过程弯曲变形程度可以用相对弯曲半径r/t表示，t为板料的厚度。r/t越小，表明弯曲变形程度越大。一般认为当相对弯曲半径r/t>200时，弯曲区材料即开始进入弹-塑性弯曲阶段，坯料变形区内（弯曲半径发生变化的部分）料厚的内外表面首先开始出现塑性变形，随后塑性变形向坯料内部扩展。凸模继续下行，变形由弹-塑性弯曲逐渐过渡到塑性变形。最终，凸模的V形斜面接触后被反向弯曲，再与凹模斜面逐渐靠紧，直至板料与凸、凹模完全贴紧。若弯曲终了时，凸模与板料、凹模三者贴合后凸模不再下压，称为自由弯曲。若凸模再下压，对板料再增加一定的压力，则称为校正弯曲。校正弯曲与自由弯

3、曲的凸模下止点位置是不同的，校正弯曲使弯曲件在下止点受到刚性镦压，减小了工件的回弹。2．弯曲件的回弹和弯曲时的偏移弯曲成形过程中出现的主要工艺问题是回弹和偏移。（1）弯曲件的回弹弯曲结束后，凸模与凹模分开，工件不受外力作用时，由于弹性回复的存在，使弯曲件弯曲部分的曲率半径和弯曲角度在弯曲外力撤去后发生变化的现象称回弹。减小回弹的措施：1）改进零件设计在变形区设计加强筋2.3弯曲模设计·21·或成形边翼，增加弯曲件的刚性和成形边翼的变形程度，如图2-76所示。图2-76减小回弹的结构2）选用弹性模量大、屈服极限小、机械性能稳定的材料，也可使弯曲件的回弹量减小。3）采用校正弯曲代替自由弯曲，增加弯

4、曲力。4）加热弯曲。5）V形弯曲可在凸模上减去一个回弹角；U形弯曲可将凸模壁作出等于回弹角的倾斜角（图2-77a），或将凸模顶面做成弧面（图2-77b），以补偿两边的回弹。（a）（b）图2-77弯曲的回弹补偿6）可将凸模做成如图2-78所示的形状，减小凸模与工件的接触区，使压力集中在弯曲变形区，加大变形区的变形程度。图2-78改变凸模形状减小回弹7）对于一般材料的弯曲件，可增加压料力或减小凸、凹模之间的间隙，减小回弹。（2）弯曲时的偏移由于坯料与模具之间磨擦的存在，当磨擦力不平衡时造成坯料的移位，使弯曲件的尺寸达不到要求，这种现象称作偏移。产生偏移的原因很多：坯料形状不对称，两边与凹模接触面不

5、相等，2.3弯曲模设计·21·两边折弯的个数不一样；凹模两边的边缘圆角半径不相等，间隙不相等，润滑情况不一样等，都会导致弯曲时产生偏移现象。防止偏移的主要措施：1）尽可能采用对称凹模，边缘圆角相等，间隙均匀。2）采用弹性顶件装置的模具结构，如图2-79所示。（a）（b）（c）图2-79从模具结构上克服偏移3）采用定位销的模具结构，使坯料无法移动，如图2-79c所示。3．弯曲件的工艺性（1）最小弯曲半径对于一定厚度的材料，弯曲半径越小，外层材料的伸长率越大，当外缘材料的伸长率达到并超过材料的伸长率后，就会导致弯裂。在保证坯料最外层纤维不发生破裂的前提下，所能获得的弯曲零件内表面最小圆角半径与弯曲

6、材料厚度的比值rmin/t称为最小相对弯曲半径。图2-80弯曲件直边高度弯曲件弯曲半径不宜小于最小弯曲半径，否则，坯料外表面变形可能会超过材料变形极限而破裂；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。（2）弯曲件直边高度当弯曲件为90º弯曲时，应使其直边高度h>2t，否则没有足够长的弯曲力臂。当h<2t时，应预先压槽，再弯曲或增加直边高度，弯曲后再切除高出部分，如图2-80所示。（3）弯曲件孔边距带孔的板料在弯曲时，如果孔位于弯曲变形区内，则弯曲后孔的形状会发生变形。如图2-81a所示，孔边到弯曲半径中心的距离l为：当t≥2mm时，l≥2t当t＜2mm时，l≥

7、t如果不能满足上述条件，可以采取冲凸缘缺口或月牙槽的措施，或在弯曲变形区冲出工艺孔，防止孔在弯曲时变形，如图2-81b、c所示。2.3弯曲模设计·21·（a）（b）（c）图2-81弯曲件孔边距（4）止裂孔、止裂槽图2-82预冲工艺槽、孔的弯曲件板料边缘需局部弯曲时，为了避免角部畸变与形成裂纹，应预先切槽或冲工艺孔如图2-82所示。（5）弯曲件的尺寸标注弯曲件的尺寸标注有三种方法，如图2-83所示。