第4章弯曲工艺与模具设计

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+SL=∑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-rp2) 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。

第四章弯曲工艺及弯曲模具设计一、填空题(每空1分，共分)1．将各种金属坯料沿直线弯成一定角度和曲率,从而得到一定形状和零件尺寸的冲压工序称为弯曲。

（4-1）2．窄板弯曲后其横截面呈扇形形状。

（4-1）3．在弯曲变形区内，内缘金属切向受压而缩短，外缘金属切向受拉而伸长，中性层则保持不变。

（4-1）4．弯曲时外侧材料受拉伸,当外侧的拉伸应力超过材料的抗拉强度以后,在板料的外侧将产生裂纹,此中现象称为弯裂。

（4-2）5．在外荷作用下,材料产生塑性变形的同时,伴随弹性变形,当外荷去掉以后,弹性变形恢复,使制件的形状和尺寸都发生了变化,这种现象称为回弹。

（4-2）6．在弯曲过程中，坯料沿凹模边缘滑动时受到摩擦阻力的作用，当坯料各边受到摩擦阻力不等时，坯料会沿其长度方向产生滑移，从而使弯曲后的零件两直边长度不符合图样要求，这种现象称之为偏移。

（4-2）7．最小弯曲半径的影响因素有材料力学性能、弯曲线的方向、材料热处理状况、弯曲中心角。

（4-2）8．轧制钢板具有纤维组织，平行于纤维方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标。

（4-2）9．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。

（4-2）10．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，也可以使毛刺的一面处于弯曲受压的内缘，以免产生应力集中而开裂。

（4-2）11．弯曲时，为防止出现偏移，可采用压料和定位两种方法解决。

（4-2）12．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。

（4-2）13．弯曲变形的回弹现象的表现形式有曲率减小、弯曲中心角减小两个方面。

（4-2）14．在弯曲工艺方面，减小回弹最适当的措施是采用校正弯曲。

（4-3）15．常见的弯曲模类型有：单工序弯曲模、级进弯曲模、复合弯曲模、通用弯曲模。

（4-6）16．对于小批量生产和试制生产的弯曲件，因为生产量小，品种多，尺寸经常改变，采用常用的弯曲模成本高，周期长，采用手工时强度大，精度不易保证，所有生产中常采用通用弯曲模。

第四章弯曲定义：把平板毛坯、型材或管材等弯成一定曲率、一定的角度形成一定形状零件的冲压工序称为弯曲。

加工零件举例：汽车大梁、自行车把手、门窗铰链等弯曲用机器：液压机、曲柄压力机、摩擦压力机、弯管机、滚弯机、拉弯机等。

§4-1弯曲变形过程和变形特点：一. V 形零件校正弯曲经过三个阶段的过程：开始阶段为弹性弯曲变(M 外较小)，第二阶段为弹、塑性弯曲变形(M 外较大)，第三阶段为纯塑性弯曲变形(M 外大)。

二. 弯曲件变形区的变化规律：图4-1-01弯曲前弯曲后(一)弯曲变形区主要是零件的园角部分，而直臂部分基本没有变形。

(二)变形区：1.板料毛坯的外层纵向纤维(靠近凹模一边)受拉而伸长。

(22>a 2b 2) 2．板料毛坯的内层纵向纤维（靠近凸模一边）受压而缩短。

（11＜a １b １)3.由内、外表面至板料毛坯中心，其伸长和缩短的程逐渐在变化，在伸长和缩短两个变形区之间有一层纤维的长度不变称应变中性层。

(0102=0102)(三)弯曲变形区由板料毛坯厚度t变薄到t1。

t1﹦ηt η变薄系数（四）弯曲变形区内毛坯的断面发生了畸变。

图4-1-02一般弯曲毛坯断面的畸变：中性层以内，由于纵向纤维的缩短而使横向坛宽，中性层以外，由于纵向纤维的伸长而使横向收缩。

在窄板Β﹤3t 时比较明显，在宽板Β﹥3t 时不大明显。

三. 自由弯曲时应力-应变状态：图4-1-03ε21σ1ε1σ21平面应力状 态立体应变状 态平面应变状 态立体应力状 态窄板弯曲宽板弯曲内层外层图4-1-03σ2﹦0 说明窄板弯曲金属流动自由，所以无应力。

ε2=0 说明宽板弯曲无金属流动，所以无应变。

四．弯曲变形区内切向应变的分布和计算：图4-1-04（一）在板厚方向不同位置上的切向应变值εθ按线性规律变化，其值为εθ=γìα－ρ0α╱ρ0α＝Ｙ↚ρ0（4-1）式中γｉ－－计算切向应变值位置上的曲率半径ρ0――应变中性层的曲率半径α――弯曲角Y――计算切向应变的位置与应变中性层之间的距离(二) 在弯曲毛坯内表面和外表面上切向应变的数值相等，其最大应变值为：当Y=t/2 代入(4-1)式得εθ= Y/ρ0=t/2/ρ0=t/2ρ0 (4-2)以ρ=r+t/2 代入(4-2)式得εθmax=t/2ρ0=t/2(r+t/2)=1/‹2r/t›+1 (4-3)式中 r 弯曲毛坯内表面的园角半t 毛坯的厚度分析(4-3)式：r/t称相对弯曲半往r/t↗变形程度小εθ↙r/t↘变形程度大εθ↗§4-2弯曲力的计算为了选择压力机和模具设计，必须计算弯曲力。

第2章冲压变形基础（答案）一、填空1．在室温下，利用安装在压力机上的模具对被冲材料施加一定的压力,使之产生分离和塑性变形，从而获得所需要形状和尺寸的零件(也称制件）的一种加工方法。

2．用于实现冷冲压工艺的一种工艺装备称为冲压模具。

3．冲压工艺分为两大类，一类叫分离工序，一类是变形工序。

4．物体在外力作用下会产生变形，若外力去除以后，物体并不能完全恢复自己的原有形状和尺寸，称为塑性变形.5．变形温度对金属的塑性有重大影响。

就大多数金属而言，其总的趋势是：随着温度的升高,塑性增加，变形抗力降低。

6．以主应力表示点的应力状态称为主应力状态，表示主应力个数及其符号的简图称为主应力图。

可能出现的主应力图共有九种。

7．塑性变形时的体积不变定律用公式来表示为：ε1+ε2+ε3=0。

8．加工硬化是指一般常用的金属材料,随着塑性变形程度的增加，其强度、硬度和变形抗力逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低。

9．在实际冲压时，分离或成形后的冲压件的形状和尺寸与模具工作部分形状和尺寸不尽相同，就是因卸载规律引起的弹性回复（简称回弹）造成的。

10. 材料对各种冲压成形方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。

冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及的因素很多,但就其主要内容来看，有两个方面：一是成形极限,二是成形质量。

二、判断（正确的在括号内打√,错误的打×）1．（× )主应变状态一共有9种可能的形式。

2．（×）材料的成形质量好，其成形性能一定好。

3．（√）热处理退火可以消除加工硬化（冷作硬化）。

4．（√）屈强比越小，则金属的成形性能越好。

5．（×）拉深属于分离工序。

三、选择1．主应力状态中， A ，则金属的塑性越好。

A．压应力的成份越多,数值越大 B. 拉应力的成份越多，数值越大。

2．当坯料三向受拉，且σ1＞σ2＞σ3＞0时,在最大拉应力σ1方向上的变形一定是 A ，在最小拉应力σ3方向上的变形一定是 BA．伸长变形 B。

第三章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，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，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 、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.15 、弯曲时，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才不一致，这种现象叫回弹。

第三章弯曲工艺与模具设计弯曲是使材料（板料、棒料、管材等）产生塑性变形，形成具有一定角度或一定曲率零件的冲压工艺。

它属于成形工序，是冲压的基本工序之一，各种常见弯曲件如图4-1所示。

根据所使用的工具及设备的不同，可以把弯曲工序分为使用模具在普通压力机上进行的压弯及在专门的弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。

虽然各种弯曲方法使用的工具及设备不同，但其变形过程和变形特点有共同规律。

（【1】p108）第一节弯曲变形过程及特点一、弯曲变形过（本节内容摘自【2】p148）V形弯曲是最基本的弯曲变形，任何复杂弯曲都可以看成是由多个v形弯曲组成。

所以以v形弯曲为代表分析弯曲变形的过程。

弯曲过程中，当坯料上受到凸模压力（弯曲力矩）时，坯料的曲率半径会发生变化。

图4-3所示为一副常见的v形件弯曲。

其弯曲过程简述如下：弯曲开始前，先将平板毛坯放入模具定位板中定位，然后凸模下行，实施弯曲，直到板料与凸模、凹模完全贴紧（此时冲床下行至下死点），然后开模（此时冲床上行至上死点），再从模具中取出v形件。

其受力情况如图4-4所示，弯曲过程分析如图4-5所示。

在板材A处，凸模施加外力2F，在凹模支撑点B1，B2处则产生反力与这外力构成了弯曲力矩M=FxL,该我弯曲力矩使板材产生弯曲变形。

弯曲变形可分成弹性变形阶段、塑性变形阶段和矫正弯曲阶段。

（1）弹性变形阶段：在凸模的压力下，板料受弯曲力矩M的作用，坯料变形区应力最大的内、外表面的材料没有产生变形，变形区内的材料仅产生弹性变形，且是自由弯曲，此时如果消除弯曲力矩时，坯料将恢复原状。

如图4-5(a)所示。

（2）塑性变形阶段：坯料变形区内、外表面的应力分量满足塑性条件，进入塑性变形状态。

此时如果消除弯曲力矩时，坯料将不能恢复原状。

随着凸模进一步下行，塑性变形有表面向中心进一步扩展。

板料与凹模v形表面逐渐靠紧，同时曲率半径和曲率力臂逐渐变小，即r0>r1>r2>r k,L0>L1>L2>L k。