會計學1沖壓工藝與模具設計-電子教案第3章彎曲模的典型結構3.7斜楔滑塊機構設計3.9彎曲模工作部分結構參數的確定3.8第1頁/共104頁彎曲是將金屬材料（包括板材、線材、管材、型材及毛坯料等）沿彎曲線彎成一定的角度和形狀的工藝方法。它是沖壓基本工序之一，在沖壓生產中應用廣泛。第2頁/共104頁根據彎曲成形所用模具及設備不同，彎曲方法可分為壓彎、拉彎、折彎、滾彎、繞彎等。圖3.1所示為一些彎曲件示例。本章主要介紹在壓力機上進行壓彎的工藝和彎曲模具的設計。第3頁/共104頁圖3.1各種彎曲件第4頁/共104頁3.1彎曲變形分析

板料的V形彎曲是最基本的彎曲方式。圖3.2所示為V形件彎曲加工示意圖。第5頁/共104頁圖3.2V形件彎曲加工示意圖第6頁/共104頁圖中t為彎曲件厚度，r為彎曲（內）半徑，α為彎曲角，φ為彎曲段中心角。第7頁/共104頁顯然φ=180°?α，彎曲凹模型腔輪廓由半徑分別為r凹和（r+t）的兩段圓弧及其公切線連成，凹模口的圓角，可以減少材料流入模腔的阻力，因而減輕凹模的摩損和降低彎曲變形力，同時還減輕了摩擦對制件表面的損傷，增大彎曲成形極限。第8頁/共104頁凸模與制件接觸的工作部分的形狀和尺寸與彎曲件內表面一致，兩側不與制件接觸的非工作表面可以向內凹進一些（圖3.2），以免變形過程中和制件接觸，影響其變形。第9頁/共104頁

3.1.1彎曲變形過程

V形件的彎曲變形過程可分為三個階段，如圖3.3所示。第10頁/共104頁圖3.3V形件彎曲的過程第11頁/共104頁1．正向彎曲階段開始彎曲時，平板料被支承在凹模口的AA兩點上，凸模最先接觸的是板料的中部。由于凸、凹模的作用力在材料內部形成了彎矩，因而在兩支承點AA之間引起彎曲變形。兩支承點AA兩點之間就稱為變形區，AA兩點以外的左右兩端稱為非變形區。第12頁/共104頁隨著凸模的下壓，曲率不斷增加，彎曲半徑不斷減小。凹模對板料的支承點也不再是AA兩點，而是不斷向內移動，于是兩支承點間的變形區范圍也就隨著支承點的內移而逐漸縮小。兩支承點以外的非變形區就不斷向內擴大。第13頁/共104頁可見這時的非變形區由兩部分組成，一部分原來就在凹模口AA兩點以外，一直沒有參與彎曲變形，可以稱之為不變形區。另一部分是開始階段還在彎曲變形區AA段以內，已經發生了彎曲變形，后來由于支承點內移，這部分材料就陸續停止變形，由變形區轉為非變形區。第14頁/共104頁這部分材料與不變形區不同，它不再是原來的平直狀態，可以稱之為已變形區。顯然，已變形區的彎曲變形不符合制件要求，屬于多余彎曲，應予以消除，使之恢復平直狀態。第15頁/共104頁2．正、反向彎曲階段隨著凸模的下壓，直到制件兩側翹起的非變形區與凸模接觸（即三點接觸），這時，正向彎曲階段結束，開始了正、反向彎曲階段。中間部位的材料繼續正向彎曲，而兩側已經停止變形的非變形區又重新開始反向彎曲變形。第16頁/共104頁隨著凸模的繼續下壓，此正、反向彎曲變形一直進行到中部彎曲半徑和角度符合制件要求，兩側的已變形區通過反向彎曲重新恢復平直狀態，凸模、凹模和制件三者完全貼合為止。生產上一般稱上述兩個階段的彎曲變形為自由彎曲。第17頁/共104頁

3．校正彎曲階段由于塑性變形的同時還存在彈性變形，所以自由彎曲后的制件在卸載后會有彎曲回彈。由于制件既有正向彎曲，還有反向彎曲，所以回彈也可能是正回彈，也可能是負回彈。第18頁/共104頁為了減少回彈變形，提高制件精度，在自由彎曲階段結束，凸、凹模與制件完全貼合后，再使凸模繼續下壓。雖然此時凸模下行量不會很大，但會對制件施加巨大的壓力，使之校正定形。這個階段的變形一般稱之為校正彎曲。第19頁/共104頁3.2彎曲件的質量分析

3.2.2彎曲卸載后的回彈

3.2.2.1回彈現象第20頁/共104頁圖3.7彎曲時的回彈第21頁/共104頁

3.2.2.2影響回彈的因素①材料的力學性能：材料的屈服點s越高，彈性模量E越小，即s/E的比值愈大，則彎曲回彈越大。第22頁/共104頁②相對彎曲半徑：相對彎曲半徑r/t越小，板料的變形程度就越大，總變形中彈性變形所占的比例就減小，所以回彈值越小。第23頁/共104頁③彎曲件角度：彎曲件角度越小，表示變形區域越大，回彈的積累越大，回彈角越大。第24頁/共104頁④彎曲方式：自由彎曲與校正彎曲比較，由于校正彎曲時內外區縱向均為同號（壓）應力，因而減小了彎曲回彈。第25頁/共104頁⑤模具間隙：壓制U形件時，模具間隙對回彈值有直接影響。間隙大，材料處于松動狀態，回彈就大。在無底凹模內作自由彎曲時，回彈最大。第26頁/共104頁⑥工件形狀：工件形狀越復雜，一次彎成角的數量越多，由于各部分的回彈相互牽制，故回彈就越小。第27頁/共104頁

3.2.2.4控制回彈的措施為了獲得合格的彎曲件尺寸，必須采取措施來控制或減小回彈，提高彎曲精度。第28頁/共104頁（1）彎曲件的合理設計在彎曲變形區壓出加強筋或成形邊翼（圖3.8），提高彎曲件的剛度，抑制回彈。第29頁/共104頁圖3.8彎曲區的加強筋第30頁/共104頁在為彎曲件選材時，選用彈性模量大，屈服點低，力學性能穩定的材料，也可使彎曲件回彈減小。對于冷作硬化的材料，彎曲前先退火軟化，降低其屈服點s，以減少回彈，彎曲后再淬硬。第31頁/共104頁（2）采取補償措施，抵消彎曲回彈變形彎曲成形時，使制件預先向回彈的反方向產生附加變形，其變形量與回彈變形值相等。卸載后，工件回彈，附加變形消失，尺寸達到要求。第32頁/共104頁例如：彎曲V形件時，將凸模角度減去一個回彈角，彎曲U形件時，將凸模兩側分別作出等于回彈量的斜度（圖3.9（a））；或將凹模底部作成弧形（圖3.9（b）），利用底部向下回彈的作用，補償兩直邊的向外回彈。第33頁/共104頁（a）（b）圖3.9補償回彈的方法第34頁/共104頁（3）通過改變應力狀態及應力分布規律來改變回彈變形的性質第35頁/共104頁3.3彎曲件的結構工藝性

3.3.1彎曲半徑彎曲件的彎曲半徑不宜小于表3.2所列的材料的最小彎曲半徑，否則會造成變形區外層材料的破裂。若工件要求的彎曲半徑很小時，可分兩次彎曲，第一次預彎適當增大彎曲半徑，第二次整形到要求的半徑；也可采用熱彎。第36頁/共104頁對于1mm以下的薄料可改變工件的結構形狀。如圖3.17（a）所示U形件，可將直角處的清角改為凸底圓角。對于厚料，則預先沿彎曲區內側開制槽口（圖3.17（b））再進行彎曲。第37頁/共104頁圖3.17在彎曲區內側開制槽口第38頁/共104頁

3.3.2彎曲件直邊高度

在工件彎曲90°時，為了保證彎曲件的直邊平直，彎曲件直邊高度H不應小于2t（圖3.18），最好大于3t。若H<2t時，可開槽后彎曲；或先增高直邊高度，彎曲后再去掉。第39頁/共104頁圖3.18彎曲件的直邊高度第40頁/共104頁

3.3.3彎曲件孔邊距

帶孔的板料在彎曲時，如果孔位于彎曲變形區內，則孔會發生畸變。因此，由孔邊到工件彎曲中心的距離L（圖3.19）必須保證：當t<2mm時，L≥t；當t≥2mm時，L≥2t。第41頁/共104頁如不能滿足上述條件，則可在不影響制件強度及使用的條件下，采取沖缺口或月牙槽的辦法（圖3.20（a）、（b）），或在彎曲變形區沖出工藝孔（圖3.20（c）），以便將靠近孔的變形區材料適當切除，以釋放彎曲應力。第42頁/共104頁

圖3.19彎曲件孔邊距第43頁/共104頁

圖3.20防止孔變形的措施第44頁/共104頁

3.3.4增添連接帶和工藝孔、槽

彎曲變形區附近有缺口的彎曲件，若在毛坯上先將缺口沖出后再彎曲，則彎曲時會出現叉口，甚至無法成形。這時應在缺口處補加連接帶，彎曲后再將連接帶切除，如圖3.21所示。第45頁/共104頁

板料邊緣需局部彎曲時，為了避免角部畸變與形成裂紋，應預先切槽或沖工藝孔，如圖3.22所示。第46頁/共104頁

圖3.21切除連接彎曲件第47頁/共104頁

圖3.22預沖工藝槽及沖工藝孔的彎曲件第48頁/共104頁3.3.5切口彎曲件形狀

切口彎曲件的切口彎曲工序一般在模內一次完成。為了工件便于從凹模中推出，彎曲部分一般做成梯形或先沖出周邊槽孔再彎曲，如圖3.23所示。第49頁/共104頁圖3.23切口件形狀第50頁/共104頁3.3.6彎曲件的尺寸公差

一般彎曲件的尺寸公差等級在IT13級以下，角度公差大于15'。當工件彎曲精度要求更高時，應增加整形工序。

第51頁/共104頁3.6彎曲件的工序安排

一個復雜的彎曲件一般要經過多次彎曲才能成形。彎曲件的工序安排應根據工件形狀、精度等級、生產批量以及材料的力學性能等因素進行考慮。彎曲工序安排合理，則可以簡化模具結構，提高工件質量和勞動生產率。第52頁/共104頁

3.6.1彎曲件工序安排的方法

①對于形狀簡單的彎曲件，如V形、U形、Z形工件等，可以一次彎曲成形。對于形狀復雜的彎曲件，一般要采用兩次或多次彎曲成形。第53頁/共104頁②對于批量大而尺寸較小的彎曲件，應盡可能采用一副復雜的模具（例如多工位級進模）成形，使其操作方便，定位準確，提高生產率。第54頁/共104頁③彎曲時，一般先彎兩端，后彎中間部分，前次彎曲應考慮后次彎曲有可靠的定位，后次彎曲不能影響前次已成形的部分。第55頁/共104頁

3.6.2典型彎曲件工序安排兩道工序彎曲成形的示例，如圖3.27所示。第56頁/共104頁圖3.27兩道工序彎曲成形第57頁/共104頁三道工序彎曲成形的示例，如圖3.28所示。第58頁/共104頁圖3.28三道工序彎曲成形第59頁/共104頁多道工序彎曲成形的示例，如圖3.29所示。第60頁/共104頁圖3.29多道工序彎曲成形第61頁/共104頁3.7彎曲模的典型結構

3.7.1V形件彎曲模

圖3.30所示為V形件彎曲模的基本結構。第62頁/共104頁圖3.30V形件彎曲模

1—頂桿；2—定位銷；3—模柄；

4—凸模；5—凹模；6—下模座第63頁/共104頁圖3.31（a）所示為L形件彎曲模，圖3.31（b）是帶有校正作用的L形彎曲模。第64頁/共104頁圖3.31L形件彎曲模

1—凹模；2—凸模；3—定位銷；4—壓料板；5—靠板第65頁/共104頁

3.7.2U形件彎曲模

U形件一般是一次同時彎兩個角。根據工件的要求，可采用如圖3.32所示的幾種結構形式。第66頁/共104頁圖3.32U形件彎曲模

1—凸模；2—定位板；3—凹模；4—壓料板第67頁/共104頁

3.7.3帽形件彎曲模

帽形件（）可以一次彎曲成形，也可以分兩次彎曲成形。一次彎曲成形用最簡單的彎曲模如圖3.35所示。在彎曲過程中，由于外角C處的彎曲線位置是變化的，因此，材料在彎曲時有拉長現象，零件脫模后可能產生變形，如圖3.35（c）所示。第68頁/共104頁圖3.35帽形件彎曲模第69頁/共104頁圖3.35帽形件彎曲模第70頁/共104頁圖3.35帽形件彎曲模第71頁/共104頁

3.7.4圓形件彎曲模

①

圓筒直徑d≤5mm的小圓彎曲件，一般是先彎成U形，然后再彎成圓形，如圖3.37所示。第72頁/共104頁

圖3.37小圓兩次彎曲模第73頁/共104頁②

圓筒直徑d≥20mm的大圓彎曲件。一般是先彎曲成波浪形，然后再彎成圓形，如圖3.39所示。第74頁/共104頁圖3.39大圓兩次彎曲模

1—凸模；2—凹模；3—定位板第75頁/共104頁③采用擺動凹模一次彎曲成形。如圖3.40所示的帶擺動凹模的一次彎曲成形模。凸模下行，先將坯料壓成U形。凸模繼續下行，擺動凹模將U形彎成圓形。第76頁/共104頁彎好后，推開支撐3，將工件從凸模4上取下。這種彎曲方法的缺點是彎曲件上部得不到校正，回彈較大，只適合于直徑較大的彎曲件。第77頁/共104頁圖3.40大圓一次彎曲模

1—頂板；2—擺動凹模；3—支撐；4—凸模第78頁/共104頁3.8彎曲模工作部分結構

參數的確定

3.8.1彎曲凸模和凹模圓角半徑

3.8.1.1彎曲凸模的圓角半徑當彎曲件的相對彎曲半徑r/t較小時，凸模圓角半徑r凸等于彎曲件的彎曲半徑，但必須大于最小彎曲圓角半徑。第79頁/共104頁若r/t小于最小相對彎曲半徑，則可先彎成較大的圓角半徑，然后再采用整形工序進行整形，達到零件要求。第80頁/共104頁若彎曲件的相對彎曲半徑r/t較大，精度要求較高時，凸模圓角半徑應根據回彈值作相應的修正。第81頁/共104頁

3.8.1.2彎曲凹模的圓角半徑

彎曲凹模圓角半徑r凹的大小，直接影響坯料的彎曲成形。第82頁/共104頁圓角半徑過小，坯料拉入凹模的阻力大，會產生毛坯表面嚴重擦傷和拉薄；圓角半徑過大，會影響定位的準確性；在對稱彎曲時，如兩面的圓角半徑不一致，流動阻力則不一致，會使坯料產生偏移。第83頁/共104頁

生產中，一般按材料的厚度決定凹模圓角半徑：

t≤2mmr凹=(3～6)tt=2～4mmr凹=(2～3)tt>4mmr凹=2t第84頁/共104頁

對于V形件凹模，其底部可開槽，或取

r凹=(0.6～0.8)(r凸+t)第85頁/共104頁

3.8.2彎曲凹模工作部分深度彎曲凹模深度是彎曲模結構的重要參數。V形件彎曲凹模深度通常用其斜壁長度L0（圖3.42）表示。第86頁/共104頁

L0過小，則無法對材料兩側的已變形區進行校正。L0過大，則會增大凹模尺寸，且需要行程更大的壓力機，甚至使凹模口寬度大于毛坯長度，影響毛坯在凹模上的定位，導致工件在彎曲過程中的偏移。第87頁/共104頁圖3.42彎曲模結構尺寸第88頁/共104頁

3.8.3彎曲凸模和凹模之間的間隙

對于V形件彎曲模，凸模和凹模之間的間隙是由調節壓力機的裝模高度來控制的。對于U形件彎曲模，則應選擇合適的間隙。間隙過小，會使工件邊部壁厚減薄，降低凹模壽命；間隙過大，則回彈增大，降低工件的精度。第89頁/共104頁U形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙Z一般可按下式計算：第90頁/共104頁3.9斜楔滑塊機構設計

一般的沖壓加工方向為垂直方向。當工件加工方向為水平方向或傾斜一定角度時，則應采用斜楔滑塊機構。第91頁/共104頁通過斜楔滑塊機構可將壓力機滑塊的垂直運動轉化為凸模、凹模的水平運動或傾斜運動，以便進行沖側孔、水平彎曲等工序的加工。下面主要介紹斜楔滑塊水平運動的情況。第92頁/共104頁

3.9.1斜楔、滑塊之間的行程關系斜楔作用下滑塊水平運動時的幾何關系如圖3.45所示。由圖可知：第93頁/共104頁式中，S—水平滑塊行程；

S1—斜楔工作行程；

—斜楔角。第94頁/共104頁圖3.45滑塊水平運動幾何關系α>5mm，b≥