河南机电高等专科学校毕业论文
- 1 - 1 绪 论
目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。
1.1 冲压工艺简介
冲压加工技术应用十分广泛，在国民经济各工业部门中，几乎都有冲压加工或冲压产品的生产。如汽车、飞机、拖拉机。电机、电器、仪表、铁道、电信、化工以及轻工日用产品中均占有相当大的比重。
冲压生产主要是利用冲压设备和模具实现对金属材料（板材）的加工，使其产生分离或塑性变形，从而获得零件的过程。所以冲压加工具有以下特点：（1）生产率搞、操作方便、容易实现机械化和自动化，特别适合于大批量生产；（2）冲压零件表面光洁，尺寸精度稳定，互换性好，成本低廉；（3）在材料消耗不多的情况下，可以获得轻度高、刚度大、而重量小的零件；（4）可得到其他加工方法难以加工或无法加工的复杂形状零件。
由于冲压加工具有节材、节能和生产效率高等突出特点，决定了冲压产品成本低廉，效益较好，因而冲压生产在制造行业中占有重要的地位。随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新材料、新设备不断涌现，因而，促成了冲压技术的不断革新和发展。模具已成为当代工业生产的重要手段，冲压生产和模具工业得到了世界各国的高度重视。
弯曲是利用金属的塑性变形,将板材、棒料、型材或管料等完成一定形状和角度的零件的一种冲压成型工序。采用弯曲成形的零件种类繁多，常见的如汽车大梁、自行车把、门窗铰链、各种电器零件的支架等。由于金属的流动发生在金属的塑性变形范围内，因此当所施加的外力取出后将会保留一个永久性的弯曲变形。 河南机电高等专科学校毕业论文
- 2 - V形压弯模和U形压弯模是弯曲模中两种最基本的弯曲模。U形弯曲中（如下图所示），在凹模的圆角半径支撑点B处产生反力P，这样就形成弯曲力矩M=PL，该弯曲力矩使板料产生弯曲。在弯曲过程中，随着凸模进入凹模的深度不同，凹模圆角半径支撑点的位置及弯曲件毛坯弯曲半径r发生变化，即支撑点距离L和弯曲半径r逐渐减小，而弯曲力P逐渐增大，弯矩M也增加。当毛坯的弯曲半径达到一定值时，毛坯在弯曲凸模圆角半径处开始塑性变形，最后将板料弯曲成与凸模形状一致的工件。
薄壁钢管弯曲模具设计（图）
弯管在制冷、机械、化工等行业中的应用十分广泛,薄壁钢管弯管的批量生产,一般是在弯管机上冷弯成形,由于薄壁钢管管壁支撑失稳临界力较低,弯曲部位常出现瘪皱等变形缺陷。这些缺陷不但削弱钢管的强度,降低其承载能力,而且容易造成管内流动介质速度不均、产生涡流和弯曲部位积聚污垢等,影响弯管的正常使用,因此消除弯管缺陷成了弯管过程中最大难点,必须高度重视。
一、薄壁钢管弯曲受力与变形分析
薄壁钢管弯曲时,管子在外力作用下弯曲变形,其弯曲部分的外缘在拉应力作用下管壁变薄,而管子内缘在压应力作用下管壁增厚。由于在管子弯曲过程中,外缘拉应力和内缘压应力的合力都向中部作用,导致管子弯曲部位在水平面上的直径变大,垂直面上的直径减小,出现椭圆形。同时,如果弯曲模具弧槽参数选择不当,不能起到强化弯曲部位管壁的作用,则管子内缘在压应力作用下,因管壁失稳临界力较低而产生波浪形皱褶。由以上分析可知:薄壁钢管弯曲时极易产生瘪皱缺陷。因此设计薄壁钢管弯曲模具时,必须合理确定其结构参数,以便钢管弯曲时,在模具作用下使管子产生一预加反应力,以抵消薄壁钢管弯曲时产生的椭圆变形,对弯曲部位的瘪皱缺陷进行合理控制。
二、薄壁钢管弯曲模具设计
简易薄壁钢管弯管机的结构如图1所示,弯管模具如图2所示,由弯管模块、滚动压轮和导轮组成。滚动压轮和导轮安装于滚轮座中,并可在转盘的滑槽中上下移动。弯管时,扳动手柄带动转盘绕轴转动,由导轮向管子施加压力,使其发生弯曲变形。同时滚动压轮在钢管弯曲部位施加一定压力,通过轮上弧槽使之产生一反向预压力,以抵消钢管弯曲时产生的椭圆变形,使管子内缘与弯管模块弧槽紧密贴合,以强化弯曲部位管壁,消除内壁皱褶。
1.弯曲模块
钢管弯曲后的半径和形状取决于弯管模块,因此,必须合理确定其结构参数,弯管模块如图3所示:
(1)弯管模块直径D由于外力取消后,被弯曲的钢管会产生回弹,所以弯管模块直径应小于两倍的弯管曲率半径,数值按下面的经验公式计算
弯曲模具设计计算说明书
设计内容
设计说明书 1份
模具装配图 1张
凸模零件图 1张
凹模零件图 1张
班 级：
学 号：
姓 名：
指 导：
2009年12月
2 目录
一、模具设计的内容…………………………………………………….3
二、设计要求…………………………………………………………….3
三、模具设计的意义……………………………………………………3
四、弯曲工艺的相关简介………………………………………………3
（一）、弯曲工艺的概念…………………………………………………3
（二）、弯曲的基本原理…………………………………………………4
（三）、弯曲件的质量分析………………………………………………4
（四）、弯曲件的工艺性………………………………………………7
（五）、最小相对弯曲半径………………………………………………7
五、设计方案的确定……………………………………………………7
（一）、弯曲件工艺分析………………………………………………8
（二）、弯曲件坯料展开尺寸的计算……………………………………8
（三）、弯曲力的计算与压力机的选用…………………………………9
（四）、弯曲模工作部分尺寸设计……………………………………10
六、模具整体结构……………………………………………………16
七、模具的工作原理及生产注意事项………………………………18
八、总结………………………………………………………………19
九、参考资料…………………………………………………………20
3 一、模具设计的内容
设计一副如下图所示弯曲件的成形模具：（补充图纸）
二、设计要求
详尽的设计计算说明书1份、主要零件图、模具装配图1份。
三、模具设计的意义
冲压成形/塑料成型工艺与模具设计是机制专业的专业基础课程。通过模具的课程设计使学生加强对课程知识的理解，在掌握材料特性的基础上掌握金属成形工艺和塑件成型工艺，掌握一般模具的基本构成和设计方法，为学生的进一步发展打下坚实的理论、实践基础。
第三章 弯曲工艺及弯曲模具设计 复习题答案
一、填空题
1 、将板料、型材、管材或棒料等 弯成一定角度 、 一定曲率 ， 形成一定形状的零件 的冲压方法称为弯曲。
2 、弯曲变形区内 应变等于零 的金属层称为应变中性层。
3 、窄板弯曲后起横截面呈 扇 形状。窄板弯曲时的应变状态是 立体 的，而应力状态是 平面 。
4 、弯曲终了时， 变形区内圆弧部分所对的圆心角 称为弯曲中心角。
5 、弯曲时，板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为 最小弯曲半径 。
6 、弯曲时，用 相对弯曲半径 表示板料弯曲变形程度，不致使材料破坏的弯曲极限半径称 最小弯曲半径 。
7、最小弯曲半径的影响因素有 材料的力学性能 、弯曲线方向、材料的热处理状况、 弯曲中心角 。
8 、材料的塑性 越好 ，塑性变形的稳定性越强，许可的最小弯曲半径就 越小 。
9 、板料表面和侧面的质量差时，容易造成应力集中并降低塑性变形的 稳定性 ，使材料过早破坏。对于冲裁或剪
切坯料，若未经退火，由于切断面存在冷变形硬化层，就会使材料 塑性降低 ，在上述情况下均应选用 较大 的弯
曲半径。轧制钢板具有纤维组织， 顺 纤维方向的塑性指标高于 垂直于 纤维方向的塑性指标。
10 、为了提高弯曲极限变形程度，对于经冷变形硬化的材料，可采用 热处理 以恢复塑性。
11 、为了提高弯曲极限变形程度，对于侧面毛刺大的工件，应 先去毛刺 ；当毛刺较小时，也可以使有毛刺的一
面处于 弯曲受压的内缘（或朝向弯曲凸模） ，以免产生应力集中而开裂。
12 、为了提高弯曲极限变形程度，对于厚料，如果结构允许，可以采用 先在弯角内侧开槽后，再弯曲 的工艺，
如果结构不允许，则采用 加热弯曲或拉弯 的工艺。
13 、在弯曲变形区内，内层纤维切向 受压而缩短 应变，外层纤维切向受 受拉而伸长 应变，而中性层 则保持不
变 。
14 、板料塑性弯曲的变形特点是：（ 1 ） 中性层内移 （ 2 ） 变形区板料的厚度变薄 （ 3 ） 变形区板料长 度增加 （ 4 ）对于细长的板料，纵向产生翘曲，对于窄板，剖面产生畸变。
