弯曲模设计实例共33页文档

弯曲模设计与制造项目1. 项目要求图1所示支架为一带5孔的四角弯曲件，材料为08F，料厚t=1.5mm，年产量为2万件，要求表面无可见划痕，各孔均不得变形，未注公差等级IT14。

试设计该产品的冲压工艺及弯曲模。

图1 支架2. 工艺性分析此冲压件成形包括冲裁、弯曲两类工序，材料为08F，塑性良好，适合冲压加工。

（1）弯曲工艺【知识链接】4.4.1 弯曲件的工艺性。

弯曲件结构、尺寸简单而对称，相对弯曲半径为1，大于表3-3所列的最小值（r/t）；min弯曲长度尺寸IT14级，为经济精度，故弯曲工艺性较好，但由于对表面质量要求较高，在弯曲方式上应加以注意，另外，要控制好制件的回弹。

（2）冲裁工艺【知识链接】3.5.1 冲裁件的工艺性；4.4.1 弯曲件的工艺性。

弯曲件展开尺寸大致在110mm×30mm左右，尺寸中等偏小，轮廓尺寸精度IT14级，各孔直径均大于允许的最小冲孔孔径，很适合冲裁。

但4-Φ5孔距弯曲变形区太近，且弯曲后的回弹也会影响孔距尺寸36mm，故应安排在所有弯曲工序之后冲出；各孔的尺寸精度较高，应严格控制冲裁间隙。

据上分析，此托架零件的冲压工艺性良好，适于冲压成形。

3. 冲压工艺方案【知识链接】4.4.2弯曲件的工序安排；4.5弯曲模典型结构；3.5.3冲裁工艺方案。

初拟该零件的弯曲成形方式得出图2所示的三种形式，图（a）方式为一次弯曲，图（b）方式分先外角、后内角两次弯曲，图（c）所示也是先外角、后内角两次弯曲，但弯曲外角时对内角进行了预弯。

比较起来，图（a）方式不可取，因为弯曲行程较大，工件与凸模台肩、凹模表面的摩擦严重，制件表面质量差，回弹也较大，不能满足项目要求；图（b）、（c）的弯曲方式避免了图（a）的缺陷，均可取。

图2 弯曲方式冲裁工序的安排，冲4-Φ5mm孔安排在弯曲之后为必然，落料与冲Φ10mm孔两工序组合也自然合理，但考虑冲裁件结构简单，以复合模冲裁为好。

据此，可行的冲压工艺方案有四个，简述如下：方案一：四副模具，如图3所示。

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 <r2<r1< r0 ，板料的弯曲变形程度进一步加大，如图2-75所示。

（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或成形边翼，增加弯曲件的刚性和成形边翼的²2² 2.3弯曲模设计变形程度，如图2-76所示。

实例三:支撑板弯曲模设计实例1 弯曲模设计的前期准备图1-1 U型零件图确定工件类型是弯曲件后,要根据零件图及生产批量要求,分析弯曲件的工艺性.根据所确定的弯曲模结构形式，把弯曲工件结构部分画出，这时画出的结构图是工件示意图，其目的是为了分析所确定的结构是否合理，毛坯弯曲后能否满足产品的技术要求，根据分析结果对模具简图进行修正，为最后确定弯曲模结构做准备。

1.1 模具的组成支承板弯曲模的上模主要由上模固定座，凸模等零件组成；下模主要由凹模，凹模固定板，顶板，顶杆，和下模座等零件组成。

1.2 阅读弯曲件产品图阅读弯曲件产品图（图1-1）的主要目的是了解产品图上弯曲件的尺寸要求,材料要求是否满足弯曲件的工艺要求，若工件某个尺寸不能满足弯曲工艺要求时，要及时与产品设计者沟通，在不影响整体产品质量的前提下，要尽可能使工件最终满足弯曲工艺的要求。

1.3 分析弯曲件工艺如支承板工件是典型的U型件，零件图中的尺寸公差为未注公差，在外理这类公差等级时均按IT14级要求。

弯曲圆角半径R为2mm,大最小弯曲半径（rmin=0.6t=0.6*2=1.2mm）故此件形状，尺寸，精度均满足弯曲工艺的要求，可用弯曲工序加工。

2 弯曲模整体方案的确定2.1弯曲模类型的确定根据工件的形状，尺寸要求来选择弯曲模的类型。

此工件属于典型的U型件，故采用U型件弯曲模结构。

2.2弯曲模结构形式及工作过程U型件弯曲模在结构上分顺出件和逆出件两大类型。

此工件采用逆出件弯曲模结构。

图2-1模具结构图模具工作过程:开启模具后,将落料件放置于挡料块4与凹模3间,当弯曲模具的上模向下运行时,凸模7和顶件块6压住弯曲毛坯,使弯曲毛坯准确地、可靠地定位,凸模7、凹模3将弯曲毛坯逐渐夹紧下压而弯曲;当模具的上模继续向下行进,R2圆弧很快成形。

当行程终了时,凸模7回程,弹顶器通过推杆5、顶件块6将弯曲件顶出。

从而完成一个工作过程。

2.3弯曲工艺计算2.3.1 弯曲件展开长度计算图2-2预弯零件尺寸图（1）无圆角半径（较小）的弯曲件（r〈0.5t）根据毛坯与制件等体积法计算。

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。

典型弯曲模具图库[1]Z 形件弯曲模模具图形工作原理：Z形件弯曲模，在冲压前活动凸模10在橡皮8的作用下与凸模4端面齐平。

冲压时活动凸模与顶板1将胚料夹紧，并由于橡皮的弹力较大，推动顶板下移使胚料左端弯曲。

当顶板接触下模座11后，橡皮8压缩，则凸模4相对与活动凸模10下移将胚料右端弯曲成形。

当压块7与上模座6想碰时，整个工件得到校正。

要紧结果构成分析:零件名称1 带柄矩形上模座2 凸模支架3 销钉4 弹簧片5 支撑块6 轴形凸模7 定位架8 垫块10 销轴11 顶件块12 弹顶器13 凹模支架工件图[2]圆形件弯曲模模具图形工作原理：直径d小于等于5mm的小圆形件弯小圆的方法是先弯成U形，再将U形弯成原形。

用两套简单模弯圆的方法见图a。

由于工件小，分两次弯曲操作不便，故可将两道工序合并。

图b为有侧楔的一次弯圆模，上模下行，芯棒将坯料弯成U形，上模继续下行，侧楔推动活动凹模将U形弯成圆形。

图c所示的也是一次弯圆模。

上模下行时，压板将滑块往下压，滑块带动芯棒将坯料弯成U形。

上模继续下行，凸模再将U行弯成圆形。

假如工件精度要求高，能够旋转工件连冲几次，以获得较好的圆度。

工件由垂直图面方向从芯棒上取下。

要紧结果构成分析:零件名称1 凸模2 压板3 芯棒4 坯料5 凹模6 滑块7侧楔8 活动凹模工件图[3]带摆块的U 形件弯曲模模具图形工作原理：此图所示为两次弯曲复合的另一种结构形式，凹模下行，利用活动凸模的弹性力先将坯料弯成U形。

凹模继续下行，当推板与凹模底面接触时，便强迫凸模向下运动，在摆快作用下最后压弯成U形，缺点是模具结构复杂。

要紧结果构成分析:零件名称1 凹模2 活动凸模3 摆块4 垫板5 推板工件图[4]铰链件模具图形工作原理：预弯模如图a所示。

卷圆的原理通常是使用推圆弯曲模法。

图b是立式卷圆模，结构简单。

图c是卧式卷圆模，有压料装置，工件质量较好，操作方便。

要紧结果构成分析:零件名称1 斜楔2 凹模3 凸模4 弹簧工件图[5]带摆动凹模的弯曲模模具图形工作原理：图形状弯曲件的弯曲模关于其它形状的弯曲件，由于品种繁多，其工序安排与模具设计只能根据弯曲件的形状，尺寸，精度要求，材料的性能与生产批量等来考虑，不可能有一个统一不变的弯曲方法。

案例2弯曲模零件名称：托架（见图9）生产批量：2万件/年材料：08冷轧钢板编制冲压工艺方案设计模具结构。

图8 弯曲件(一) 确定工艺方案制成该零件所需的基本工序为冲孔、落料和弯曲。

其中冲孔和落料属于简单的分离工序，弯曲成形的方式可以有图9所示的三种。

图9工艺方案零件上的孔，尽量在毛坯上冲出，以简化模具结构，便于操作。

该零件上的Ф10孔的边与弯曲中心的距离为6mm，大于1.0t（1.5mm），弯曲时不会引起孔变形，因此Ф10孔可以在压弯前冲出，冲出的Ф10孔可以做后续工序定位孔用。

而4-Ф5孔的边缘与弯曲中心的距离为1.5mm，等于1.5t，压弯时易发生孔变形，故应在弯后冲出。

完成该零件的成形，可能的工艺方案有以下几种：方案一：落料与冲Ф10孔复合，见图10（a），压弯外部两角并使中间两角l预弯45º，见图10（b）,压弯中间两角，见图10（c）,冲4-Ф5孔，见图10（d）.图10方案一方案二：落料与冲Ф10孔复合，见图10（a）,压弯外部两角，见图11（a），压弯中间两角，见图11（b）,冲4-Ф5孔，见图10（d）。

方案三：落料与冲Ф10孔复合，见图10（a），压弯四个角（12），冲4-Ф5孔，见图10（d）。

方案四：冲Ф10孔，切断及弯曲外部两角（图13），压弯中间两角，见图11（b）,冲4-Ф5孔，见图10（d）。

图11方案二图12压弯四个角图13冲孔（Ф10）、切断及弯曲外部两角连续冲压案五：冲Ф10孔，切断及压弯四个角连续冲压（图14），冲4-Ф5孔，见图10（d）。

方案六：全部工序组合采用带料连续冲压，如图15所示的排样图。

在上述列举的方案中，方案一的优点是：①模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；②工件的回弹容易控制，尺寸和形状精确，表面质量高；③各工序（除第一道工序外）都能利用Ф10孔和一个侧面定位，定位基准一致且与设计基准重合，操作也比较简单方便。

缺点是：工序分散，需用压床，模具及操作人员多，劳动量大。

弯曲模的设计实例（课程设计）（毕业设计）设计实例：如图3.8.1所示为某厂生产的压板。

材料10钢，厚度1mm，中批量生产。

试进行弯曲工艺与模具设计。

图3.8.1 压板零件图1．制件的工艺性分析该制件形状较为简单，除了高度8±0.2有精度要求外，其余尺寸没有精度要求。

材料为10钢，冲压性能较好。

根据其形状和尺寸要求，可采用的冲压工艺方案有：第一种方案是采用单工序模，即落料→弯曲→冲孔；第二种方案是将落料、冲孔工序合并为复合模，即落料、冲孔→弯曲成形。

分析弯曲工艺性要求，该制件的相对弯曲半径r/t=3.5＜5，变形程度较大，因此回弹量不大，但该制件形状不对称，弯曲时应重点解决坯料的偏移问题。

应采用先冲出的孔定位，以防止偏移。

同时，考虑制件为中批量生产，因此，采用方案二较好，精度、结构、尺寸和材料能满足工艺要求。

2．模具结构方案的确定该类制件的模具结构考虑。

第一种方案如图3.8.2所示，弯曲模结构简单，但用于本制件时，定位困难，且弯曲时左、右摩擦力不相等，会产生偏移，零件尺寸难以保证；第二种方案如图3.8.3所示滚轴式弯曲模，其滚轴凹模的旋转角度最好小于90°，而本制件的弯头部位接近半圆，采用此方案，圆弧部分回弹较大，所以也不宜采用这种方案。

图3.8.2 弯曲模结构方案一图3.8.3 弯曲模结构方案二第三种方案如图3.8.4所示，采用斜楔滑块式弯曲模。

弯曲前，顶件块7与滑块8（兼作凹模）的上表面平齐，坯料以φ8.5的孔套在定位销上定位。

上模下行时，凸模4与顶件块将坯料压紧下行。

当凸模在弹簧2的作用下到达下止点时，完成圆弧的预弯曲。

此时，上模继续下行，滑块在斜楔5的作用下向左运动，使零件弯曲成形，并产生校正力。

上模回程时，凸模受弹簧2的作用先不动，滑块在弹簧9的作用下复位，继而凸模上升，顶件块将零件顶出。

该模具将凸模作成活动式，滑块完成预弯和弯曲的先后动作，并避免了凸模回程时与滑块产生的干涉。

弯曲模具设计实例《弯曲模具设计实例》一、模具基本结构及设计要领1.模具结构：弯曲模具是由上、下模、位模、形成座、导向座和台车组成的辊圆模具。

弯曲模具的上模和下模是由侧辊、芯辊、护辊和台座组成，位模由位模座和台车组成。

导向座由导向轴和支撑座组成。

2. 设计要领：（1）根据工件的材料和尺寸，选择合适的材料和形状，并确定模具各部分的装配尺寸，确定各部分的定位方式。

（2）确定模具结构，设计模具上、下模、位模、形成座、导向座等部分的结构。

（3）根据总体尺寸，制作模具制作图，确定模具各部件的尺寸及加工方式。

（4）确定模具的运行系统，确定模具的运行参数。

（5）确定工序的装配方式，以及模具的拆装方式。

二、模具设计实例1.模具简要参数模具简要参数如下：模具类型：弯曲模具模具材料：铸钢工件材料：铸钢工件尺寸：300mm*300mm*50mm2.模具设计（1）上、下模设计：模具上、下模由侧辊、芯辊、护辊和台座组成。

侧辊采用4个双面槽，台座采用金属冲夹紧的方式。

侧辊上安装有2个芯辊，芯辊上设有两个弹性护芯，形成座可根据工件的形状进行绘制，形成座上安放1根导向轴，导向座上可安装2个弹性支撑座，保证工件精确地弯曲形状。

（2）位模设计：位模由位模座、台车及导向轴等组成，台车内根据模具的尺寸，合理安放工件，并在位模座上设有专用的定位接口，保证工件的定位准确。

（3）模具运行系统设计：模具的运行系统由上、下模侧辊驱动、位模导向座驱动以及台车滑动驱动组成。

其中，上、下模侧辊驱动采用球形万向节及滚珠丝杠驱动的方式；位模台车采用滑块、滑轮及细导轨驱动的方式；台车滑动驱动采用伺服电机及滑动轴承的方式。

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。

弯曲模具设计实例弯曲模具设计实例一、模具结构及组成1、整体模具结构根据弯曲件型腔的实际尺寸，简略设计出模具的工作台（底板）、加工模具型腔、各模具型面、润滑部件、定位部件、支撑部件和压力部件等的模具结构，并给出其尺寸。

2、模具组件模具采用水平式整体结构，其组件包括：（1）模具底板，用于支撑型腔和各模具型面；（2）加工型腔，用于容纳钢件；（3）各模具型面，用于形成弯曲件的末端面形；（4）润滑部件，用于钢件、模具的润滑；（5）定位部件，用于钢件的定位；（6）支撑部件，用于钢件的支撑；（7）压力部件，用于加工弯曲件的压力。

二、模具制作原则1、模具结构应选择合适的材料，选用极用软铸铁和耐磨铸钢制作模具；2、模具尺寸应有理想的设计，确保模具结构强度和精度；3、模具表面应做好光洁度的要求；4、模具上的型腔及槽位应有合理的深度要求，防止钢件的压痕；5、模具应安装良好，型腔中心应位于模具中心；6、支撑部件应具有柔性，防止钢件的破坏；7、润滑部件应选择合适的润滑油，并分类使用；8、压力部件应有正确的设计，防止钢件在加工过程中变形。

三、模具加工工艺1、底板的加工底板的加工采用数控仿形机进行光洁度的加工，保证型腔中心位置的精度，并保证底板的表面不含有毛刺和异物。

2、各模具型面的加工对于各模具型面，采用铣削机进行外形光洁度的加工，保证型腔的精度要求。

3、支撑部件的加工支撑部件的加工采用数控车床，可以根据设计尺寸进行变形加工，保证支撑部件的柔性。

4、定位部件的加工定位部件采用数控仿形机进行加工，保证定位部件的精度，确保钢件的定位精度。

5、润滑部件的加工润滑部件采用数控仿形机进行加工，保证润滑部件的精度，并可以配置滑脂加工润滑油。

6、压力部件的加工压力部件采用数控仿形机进行加工，保证型腔的精度，同时安装合适的压力调节控制装置，满足加工过程的压力要求。

四、模具试制试验1、模具尺寸的测量试验检测加工件的尺寸，检查型腔和各模具型面的尺寸，确保其符合设计尺寸要求。