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薄壁曲面表面加工方法
薄壁曲面表面加工方法主要有以下几种：
1. 拉伸旋压成型：主要依靠坯料沿半径方向上的伸长变形来实现毛坯弯曲塑性变形。
过程中毛坯的厚度方向上外表面伸长量大于内表面伸长量，而材料表面由平面变为凹形球面，面积在不断增大。
2. 快速旋转并向下按圆弧轨迹进给加压进给：采用专用旋压装置，对铝板分层次循序渐进，快速旋转并向下按圆弧轨迹进给加压进给，实现球形曲面快速成形。
3. 建模模块命令：通过抽取零件所有信息命令，包括内平面、内曲面，然后隐藏零件模型，运用曲面扫掠特征，分别作出扫掠后的相关曲面，然后将扫掠的信息与抽取的信息相缝合，组合成为一个新的整体。
4. 拉伸成型：将新整体投入另外一个模板，建立平面坐标，与隐藏的零件水平放置，并且通过拉伸成型来保证修建实体过程中模具不会出现问题。
在拉伸完成后，运用修剪体命令对成形零件进行修剪，并且在缝合体设置刀具，缝合体与刀具相剪切通过拉伸命令中求差，最后做出凸模模具。
这些加工方法各具特点，选择合适的加工方法需要根据具体的工件要求和加工条件进行评估。
如需更多信息，建议查阅薄壁曲面表面加工相关的文献或咨询专业人士。
弯曲模具的结构设计是在弯曲工序确定后的基础上进行的，设计时应考虑弯曲件的形状、精度要求、材料性能以及生产批量等因素，下面分析常见各类型弯曲模的结构和特点。
一. V 形件弯曲模V 形件即为单角弯曲件，形状简单，能够一次弯曲成形。
这类形状的弯曲件可以用两种方法弯曲：一种是沿着工件弯曲角的角平分线方向弯曲，称为V 形弯曲；另一种是垂直于工件一条边的方向弯曲，称为 L 形弯曲。
1-顶杆；2定位钉；3-模柄； 4-凸模；5-凹模；6-下模座；3.4.1 有压料装置的V形件弯曲模V 形件弯曲模的基本结构如图 3.4.1 所示，图中弹簧顶杆 1 是为了防止压弯时板料偏移而采用的压料装置。
除了压料作用以外，它还起到了弯曲后顶出工件的作用。
这种模具结构简单，对材料厚度公差的要求不高，在压力机上安装调试也较方便。
而且工件在弯曲冲程终端得到校正，因此回弹较小，工件的平面度较好。
如果弯曲件精度要求不高，为简化模具结构，压料装置也可以省略不用。
图 3.4.2 所示为无压料装置的 V 形件弯曲模。
1-模柄；2-上模座；3-导柱、导套；4、7-定位板；5-下模座；6-凹模；7-凸模3.4.2 无压料装置的V形件弯曲模当弯曲相对宽度很大的细长 V 形件时，会产生明显的翘曲现象，这种情况下可以采用带侧板结构的弯曲模，以阻碍材料沿弯曲线方向的流动（见图3.4.3a ）；也可以改变弯曲凸、凹模形状，将翘曲量设计在与翘曲方向相反的方向上（见图 3.4.3b ）。
图3.4.3 减少弯曲件翘曲的模具结构L 形弯曲模常用于两直边相差较大的单角弯曲件，如图 3.4.4a 所示。
弯曲件的长边被夹紧在压料板和凸模之间，弯曲件过程中另一边竖立向上弯曲。
由于采用了定位销定位和压料装置，压弯过程中工件不易偏移。
但是，由于弯曲件竖边无法受到校正，因此工件存在回弹现象。
a〕1-凸模；2-凹模；3-定位销；4-压料板；5-挡块 b〕1-凸模；2-压料板 3-凹模；4-定位板；5-挡块图3.4.4 L形弯曲模图 3.4.4b 为带有校正作用的 L 形弯曲模，由于压弯时工件倾斜了一定的角度，下压的校正力可以作用于原先的竖边，从而减少了回弹。
薄壁方管的高效弯曲工艺分析和模具设计在多种健身器械的制造过程中,经常遇到矩形薄壁钢管小曲率半径的弯曲,这种弯管零件要求外观美观,加工时生产效率高,成本低。
为此,我们在生产中对该零件弯曲工艺、弯曲模具结构进行多次试验,并设计了一系列较合理的弯曲工艺和模具结构(□ 50× 50方管、□ 40× 40方管、□ 32× 32方管及30× 60矩形管等的弯曲) ,成功地解决了生产中的难题。
现就图1所示零件简述如下。
图1方形薄壁弯管1弯曲工艺分析各种资料对圆管弯曲工艺介绍的较多,而对方形钢管的弯曲,尤其是薄壁钢管的小曲率半径弯曲工艺和模具介绍得很少。
这种零件的弯曲与圆管的弯曲在工艺上存在较大的区别。
弯曲中容易出现外侧内凹、拉裂和内侧失稳起皱的缺陷。
通过分析,可把图1所示零件的弯角部分分解为四个部分的薄板件的弯曲。
即外壁的拉伸弯曲、内壁的压缩弯曲和左右侧壁的侧弯(如图2所示)。
ａ外壁拉伸弯曲;ｂ内壁压缩弯曲;ｃ侧壁薄板侧弯图2薄壁方管弯角部分的分解假定为纯塑性弯曲,图2内、外壁弯曲部分的受力状态和应力应变状态如图3所示。
弯曲时,外壁切向受拉应力伸长,其切向塑性应变<1 > 为ε =ｈρ× 1 0 0 % =2 01 1 0 × 1 0 0 % =1 8 2 %式中:ρ 弯曲中性层的曲率半径ｈ弯曲外侧距中性层的距离考虑弯曲时的延伸,实际的弯曲中性层应在截面中心的内侧,故实际值将大于1 8 2 %。
管坯弯曲时切向应变ε 为最大的主应变,根据塑性变形体积不变条件,在另两个方向上必然产生与ε 符号相反的应变<1 > ,假定截面在弯曲过程中保持不变(管坯宽度方向上的应变εｂ为零)。
这时可视为平面应变状态,从而有|ε | =|εｔ| ,其中εｔ为管壁厚度方向上的变薄应变,当εｔ≥ 1 8 2 %时,管坯外壁极易发生断裂。
内壁的压缩弯曲变形部位的受力状态和应力应变状态(如图3)。
U形件弯曲模具设计【摘要】弯曲模具，是用于将金属材料弯成一定形状和角度的零件的冲压模具。
由于U形件的回弹大，且不易控制，成形难度大。
通过对U形件的工艺分析，设计了可控制U形件回弹的弯曲模。
【关键词】U形件;模具设计;弯曲工艺;工艺分析;弯曲模图1弯曲工件图一、零件工艺性分析工件图为图1所示活接叉弯曲件，材料45钢，料厚3mm。
其工艺性分析内容如下：1.材料分析45钢为优质碳素结构钢，具有良好的弯曲成形性能。
2.结构分析零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。
另外，零件上的孔位于弯曲变形区之外，所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后弯曲。
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.精度分析零件上只有1个尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求属于IT14，其余未注公差尺寸也均按IT14选取，所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求。
4.结论：由以上分析可知，该零件冲压工艺性良好，可以冲裁和弯曲。
二、工艺方案的确定零件为U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，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。
采用三套单工序模生产。
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。
通过对上述三种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。
本文重点介绍弯曲模具的设计方法三、零件工艺计算1.弯曲工艺计算图2坯料展开图（1）毛坯尺寸计算对于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，所以坯料展开长度为由于零件宽度尺寸为18mm，故毛坯尺寸应为64mm×18mm。
弯曲件平面展开图见图2，两孔中心距为46mm。
（2）弯曲力计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。
薄壁钢管弯曲模具设计弯管在制冷、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：图3 弯管模块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(2)圆弧槽半径r与倒圆半径r1因相对弯曲半径ε(ε=R0/d）的不同而有所不同，其目的是为了强化钢管弯曲部分管壁,避免皱褶，数值可按下式计算:r=Kd/2,其中K为按相对弯曲半径ε大小确定的系数，当ε≥3。
Machinery & Equipmemt
︱354︱2016年11期
薄壁大圆弧零件的折弯模具设计方法
何志兴 谢建文
诺力机械股份有限公司，浙江 湖州 313100
摘要：本文主要介绍了薄壁大圆弧零件折弯成型模具的设计原理、模具关键部位的设计思想、模具自动开合、精确定位的工作机理以及模具的使用范围和优化方法，并阐述了折弯模具在冲床上使用的推广意义。
关键词：弹性系数；自由开合；闭合角度；偏重心结构
中图分类号：TG162.4 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2016）11-0354-01
引言 目前, 国内薄壁大圆弧的零件折弯成型通常需要在卷板机上反复滚动完成，其弯曲度全凭工人经验保证，工件圆弧外形尺寸不易把控，同一批零件圆弧外形尺寸各异，并且制作效率非常低，不利于批量化生产。
而通过设计新型折弯模具不但制作的圆弧外形尺寸统一，工件生产标准化，通用性强，而且某些新型模具系列还可以实现不需要在压力机上压型，直接装在冲床上进行使用的效果，生产效率更快，加工精度更高，人力成本也更低廉。
这种新型模具折弯生产方式对降低制造成本，模块化生产，提升产品质量具有典型的示范。
1 薄壁大圆弧折弯模具设计原理 此类折弯模具主要针对r/t＞10（r：工件半径，t：工件厚度）的薄壁大圆弧的零件折弯成型。
这类零件折弯回弹值比较大，可以不考虑材料厚度的变化以及应力、应变中性层的移动。
但它的回弹系数很大，设计模具时必须充分考虑影响工件弹性系数的各个因素，影响弹性系数的因素除传统意义上的弹性模量、屈服强度、板厚（一般板厚为下差）、折弯半径外，还应考虑到不同厂家、同一厂家不同批次钢板性能的差异。
一般情况下，薄壁大圆弧模具设计时，可以先按照理论计算方法，计算出工件的弹性系数完成模具初次设计，模具设计制作完成后进行模具试压制，再采用现场测绘法对已折弯成型零件进行贴纸实测测绘几组实际反弹后的成型圆弧角及圆弧半径，测绘好的几组数值通过几何模拟和勾股定理计算出实际弹性系数，最后进行二次修磨完成最终模具设计。
2 圆弧角在180°以上的薄壁圆弧件折弯模具设计 折弯圆弧角不小于180°的工件设计模具时，凹模闭合角度大于180°，此类模具凸凹模闭合时必然会产生凸凹模干涉，无法进行折弯成型。
为此，我们设计了一款凹模可以自由开合的新型模具结构样式（如图
1）。
图1 自动闭合式折弯模具 假设我们现在需要设计一款开口角度180°，圆弧两侧有直边的折弯零件所使用的折弯模具。
通过分析，我们发现这种零件端头的直边无法在卷板机上滚制成型，只能靠折弯模压制实现；同时折弯时，为防止板材回弹，还需要计算回弹量，根据计算得出凹模中心角为216 °，大于理想压模及卸料角度180°，这就造成凸、凹模闭合干涉和卸料困难的问题，其设计难度很大。
为此，我们决定设计一个偏重心自动张开式凹模，通过偏重心结构的凹模和可回转支架，当折弯完毕凸模起升时，可以实现通过凸模带动凹模运动，并依靠凹模自身重力自动开合，以达到方便模具闭合及卸料的目的；另外，在凹模的下面设计有可调精确定位机构，在凸凹模合模时，
凹模在凸模压压力作用下围绕旋转轴向内合拢，凹模合拢至可调垫板时停止，可调垫板起到了止动定位的作用，可以保证防护罩上罩的精度，如出现防护罩上罩精度误差时，调整可调垫板厚度即可修正压制精度。
该成型模另一个设计难点是对凹模闭合角度的设计，为限制凹模开合角度，防止凹模开合角度过大，保证合模时顺利闭合，我们专门设计了凹模开合定位装置，达到对凹模开合角度的限位。
在板材定位难题上，则采用了凹模支撑，挡板限位的双定位设计理念，避免了板材压制时随意移动的问题，保证了上罩的压制精度。
旋转机构定位支座则采用了双旋转轴同一支座的设计方式，其
优点是左右凹模同步开合、定位精度高，支座受力均匀。
另外，该模具可以在冲床上使用，加工效率极快，加工效率很高，该模具通过现场大批量生产试验，使用效果良好，实现了零件标准化生产，并已拓展了几种不同型号的折弯模具。
此类模具可以摒弃传统的压力机压弯，安装在冲床上使用，有8-10倍的效率提升，可以大幅提高生产效率、降低零部件单件制作成本，实现了零件的批量化制作，推广性强。
3 超小型不宜定位导柱式薄壁大圆弧件折弯模具设计 对于薄壁大圆弧的超小型折弯件的折弯，考虑到其有比较大的反弹系数，折弯过程中容易出现工件反弹，蹦出伤人，故我们设计了三定位导柱式折弯模具。
模具通过凹模内侧的两处限位槽对工件进行侧向定位，限制其左右移动，并设计有侧向限位板限制其前后移动，三处定位方式配合凸模压顶可以牢牢限制工件在折弯过程中的移位，既
保证了工件的精度要求，有避免了安全隐患的发生。
同时，该折弯模具设计了冲压模具式的双导柱机构，可以有效限制凸模与凹模的相对运动，防止凸凹模压制过程中出现错位，从而提高了模具制作精度，并可以增强整个模具结构的刚性。
另外，设计了回弹弹簧机构，可以实现凸模的自由回升，不需人为操作，方便工件上料，凸模定位，可
以有效节约加工时间，减少凸凹模相对移动误差。
此类折弯模具从根本上解决了小型零件定位、折弯困难的问题，扩展了折弯模具的使用范围。
4 轧辊可调式多用途薄壁大圆弧件折弯模具设计
为有效降低大型、超大型模具制造成本，我们设计了轧辊可调式多用途薄壁大圆弧件折弯模具，该模具在设计过程中，采用了框架式凹模、组合式凸模，节省了60%以上的模钢的使用，有效降低了工装的整体质量和材料成本；设计了可拆卸式轧辊，一对轧辊通过在不同位置的安装，可以形成不同的凹模半径，完成不同工件的折弯成型；同时，模具属于易损件，通过增设可换式轧辊结构，长期使用过程中，如出现模具磨损只需更换磨损的轧辊即可实现整个凹模精度的重新修复，缩减了模具制作周期，压缩了模具制作成本。
该模具可以实现多款不同圆弧半径的零件在一套模具上折弯的使用要求。
一套模具替代多套模具，大幅降低了模具制造成本，并节省了模具换模、调模时间。
5 结束语 综上所述，通过对这一系列模具的研发、投产使用，必将提高我公司整体设计、工艺水平，对提升我公司产品质量意义重大，也必将增强我公司的产品整体竞争力。
该系列模具通用也适合在现代电子、医疗、自动化、机械产品加工中应用，推广性强。
参考文献 [1]成大先.机械设计手册[M].北京.化学工业出版社.2008.3. [2]郑可锽.实用冲压模具设计手册[M].北京.宇航出版社.1990.5. [3]王先逵.机械加工工艺手册[M].北京.机械工业出版社.2008.6.。
