弯曲模具设计

弯曲模具设计 典型弯曲模结构 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 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 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 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 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。图中 α 为倾斜角，板料 较厚时取 10 度 ， 薄料取 5 度 。 对于精度要求较高，形状复杂、定位较困难的 V 形件 （如图 3.4.5 中右上角所示）， 可以采用折板式弯曲模。开始弯曲前模具复位如图中虚线所示，毛坯置水平位置的折板 3 之上，由定位板 6 定位。弯曲时凸模 1 下压，迫使折板活动凹模 3 朝下绕铰链转轴 5 向内转 动，使坯料弯曲成形。由于弯曲过程中，坯料始终和折板活动凹模及定位板接触，防止了相 对滑动和偏移，因而提高了工件的质量。 1-凸模；2-支柱；3-折板活动凹模；4-靠板；5-铰链；6-定位板；7-顶杆 图 3.4.5 二 ． U 形件弯曲 模 U 形 弯曲模在一次 弯曲过程中可以形成两个弯曲角，图 3.4.6 所示为一 U 形弯曲模 的结构，该模具设置 了顶料装置 7 和顶板 8 ，在弯曲过程中顶板始终压住工件；同时利 用半成品坯料上已有的两个孔设置了定位销 9 ，对工件进行定位并有效地防止毛坯在弯曲 过程中的滑动偏移。卸料杆 4 的作用是将弯曲成形后的工件从 凸模上 卸下。 1 －模柄 2 －上模座 3 － 凸 模 4 －卸料杆 5 －凹模 6 －下模座 7 －顶料 装置 8 －顶板 9 －定位销 10 －挡料销 图 3.4.6 1-凸模；2-定位板；3-弹簧；4-回转凹模；5-限位钉； 图 3.4.7 图 3.4.7 为夹角小于 9 0 o 的 U 形件弯曲 模，它的 下模部分 设有一对回转凹模。 弯曲前，回转凹模在弹簧 3 的拉力下处以初始位置，毛坯用定位板 2 定位。压弯时 凸 模 1 先将毛坯弯曲成 U 形，然后继续下降，迫使坯料底部压向回转凹模 4 缺口，使两边的回 转凹模向内侧旋转，将工件弯曲成形。弯曲完成后凸 模上升 ，弹簧使回转凹模复位，工件 从垂直于图面方向的 凸模上 取下。 1-斜楔；2-凸模支杆；3-弹簧；4-上模座；5- 凸模；6－定位销；7，8-活动凹模；9-弹簧； 10-下模座；11-滚柱 图 3.4.8 图 3.4.8 为带斜 楔 的 U 形件弯曲模，弯曲开始时，凸模 5 先将毛坯弯成 U 形。随 着上模座 4继续下行， 凸模到位，弹簧 3 被压缩，两侧的斜楔 1 压向滚柱 11 ，使装有滚 柱的左右活动凹模 7、8 向中间运动，将 U 形件两 侧向内压弯成形。当上模回程时，弹簧 9 使活动凹模复位。 三 ． Z 形件弯曲 模 由于 Z 形件两端直边弯曲方向相反，所以 Z 形弯曲 模需要有两个方向的弯曲动作， 如图 3.4.9 所示。压弯前因橡胶 7 的弹力作用，压块 3 与凸模 2 的下端面齐平或略突出于 凸模 2 端面（这时限位块 8 与上模座 1 分离）。 同时顶块 5 在顶料装置的作用下处于与 下模 端面持平的初始位置，毛坯由定位销定位。压弯 时上模下压 ，压块 3 与顶块 5 夹 紧坯料。由于压块 3 上橡胶弹力大于顶块 5 上顶料装置 的弹力，毛坯随压块 3 与顶块 5 下行，先完成左端弯曲。当顶块 5 下移触及下模座 4 后，橡胶 7 开始压缩，压块 3 静止 而凸模 2 继续下压，完成右端的弯曲。当限位块 8 与上模座 1 相碰时，工件受到校正。 图 3.4.9 （一） 图 3.4.10 （二） 1 －上模座 2 － 凸 模 3 －压块 4 －下模座 5 －顶块 6 －托板 7 －橡胶 8 －限位块 图 3.4.10 的 Z 形件弯曲模结构 与图 3.4.8 相近，但不同的是将工件位置倾斜了 2 0 度 ~ 3 0 度 , 使整个工件在弯曲行程终了时可以得到更为有效的校正，因而回弹较小。这 种结构适合于冲压折弯边较长的弯曲件。 四. 四角形件弯曲 模 这种弯曲件的成形方法有两种：一种为两次弯曲成形，另一种为一次弯曲成形。 （一） 四角形件两次弯曲模 图 3.4.11 为两次弯曲成形的方法，第一次先将毛坯弯成 U 形；第二次弯曲时，利用 弯曲凹模外形兼作半成品坯件的定位，然后弯曲成四角形。弯曲件过程中，工件中间最好有 工艺定位孔，以防经两道工序弯曲后，工件两边尺寸不一致。采用这种方法成形的模具结构 简单紧凑，但是正因为需要第二次弯曲凹模外形作定位，使第二次弯曲凹模的壁厚受到弯曲 件弯边高度 的限制，因此要求工件高度 h > 12 ~ 15 t （料厚）。否则凹模壁厚太薄强度 不够。 图 3.4.11 形件两次弯曲成形的方法（一） 图 3.4.12 为倒装式两次弯曲成形的方法，利用工件上的工艺孔定位，第一次弯曲弯出 工件两个外角，同时中间 两角预弯 4 5 度 ，第二次弯曲中间两角成形。采用这种方式弯 曲的 四角 形件 ，尺寸精度较高，回弹容易控制。 图 3.4.12 形件两次弯曲成形的方法（二） （二） 四角 形件一次弯曲模 图 3.4.13 为一次弯曲成形的复合弯曲 模结构 ，是将两个简单模复合在一起的弯曲模。 凸凹模 1 即是弯曲 U 形的 凸 模，又是弯曲 四角 形的凹模。弯曲时，先由凸凹模 1 和 凹模 3 将毛坯弯成 U 形，然后凸凹模继续下压，与活动 凸模作用 ，将工件弯曲成 四角 形 件 。这种结构的凹模需要具有较大的空间，与图 3-57 的结构一样，凸凹模 1 的壁厚受到 弯曲 件高度 的限制。此外，由于弯曲过程中毛坯未被夹紧，易产生偏移和回弹，工件的尺 寸精度较低。 1 －凸凹模 2 －活动 凸 模 3 －凹模 4 －顶板 图 3.4.13 图 3.4.14 为摆 块式 四角 形件 弯曲模。弯曲前毛坯靠活动 凸 模 2 上端面和两侧 挡板定位，弯曲时 凸模在弹顶 装置弹力的作用下与下行的凹模 1 一起压紧中间坯料弯出 两个内角。然后凹模进一步下压，带动活动 凸 模下移，迫使 两侧摆块 3 向外转动 至水 平 ，完成两个外角的弯曲。 1 －凹模 2 －活动 凸 模 3 －摆块 4 －垫板 5 －轴销 图 3.4.14 五 圆筒形件弯曲模 圆筒形件弯曲的弯曲方法可分为三类： （一）对于圆筒直径 d < 5mm 的小圆，一般先将毛坯弯成 U 形，然后再弯成圆形。模具结 构见图 3.4.15a 、 b 。 若工 件圆度不好，可以将工件套在芯棒上，在第二副弯曲模（图 b ） 中连压几次 进行整形。 图 3.4.15 （二）对于圆筒直径 d ≥ 20mm 的大圆，一般先将毛坯弯成波浪形，然后再弯成圆形，模 具结构如图 3.4.16a 、 b 所示。波浪形状由中心的三等分圆弧组成，首次弯曲的波浪形状 尺寸，必须经实验修正。 图 3.4.16 较大圆筒件弯曲模 六. 对于圆筒直径 d 为 10 ~ 40mm 、材料厚度大约 1 mm 的 圆筒形件 ，可以采用摆动 式凹模结构的弯曲模一次弯成，如图 3.4.17 所示。 毛坯先由两侧定位板以及 凹 模块 1 上端定位，弯曲时凸模 3 先将坯料压成 U 形，然 后 凸模继续 下行，下压 凹 模块的底部，使 凹模块绕销轴向内 摆动，将工件弯成圆形。 弯曲结束后，向右推开支撑 4 ，将工件从 凸模上 取下。这种方法生产效率较高，但由于 筒形件上部未受到校正，因而回弹较大。 图 3.4.17 1 － 凹 模块 2 －销轴 3 － 凸 模 4 －支撑 七. 铰链弯曲模 铰链弯曲成形，一般分两道工序进行，先将平直的毛坯端部预弯成圆弧（见图 3-65 所 示），然后再 进行卷圆 。 在预弯工序 中，由于弯曲端部的圆弧（ = 75 度~ 8 0 度 ） 一般不易成形，故将凹模的圆弧中心向里偏移 L 值，使端部材料挤压成形。偏移量 L 值见 表 3.4.1 ， 预弯工序 中的 凸 、凹模成形尺寸如图 3-65 b 所示，铰链 预弯模 见图 3.4.18 a 。 1 －凹模 2 －顶板 3 － 凸 模 图 3.4.18 预弯工序 中的成形尺寸 表 3 - 9 偏移量 L 值 （ mm ） 料厚 t 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 偏移量 L 0.3 0.35 0.4 0.45 0.48 0.50 0.52 0.60 0.60 0.65 0.65 铰链的卷圆成形，通常采用推圆的方法。由于铰链 卷圆件 的回弹随相对弯曲半径比值 r/t 而增加，所以卷圆 成形时的凹模尺寸应比铰链的外径小 0.2 ~ 0.5mm 。 图 3.4.19 b 为直立式铰链弯曲 卷圆模结构 ，适用于材料较厚而且长度较短的铰链， 结构较简单，制造容易。 图 3.4.19 c 为卧式铰链弯曲 卷圆模结构，利用斜 楔 1 推动卷圆凹模 2 在水平方向 进行弯曲 卷圆，凸 模 3 同时兼作压料部件，结构较复杂，但工件的质量较好。 1 －斜 楔 2 －凹模 3 － 凸 模 4 －弹簧 图 3.4.19 铰链弯曲 卷圆模 弯曲模结构设计应注意的问题 进行弯曲模的结构设计时，应注意以下几点： 一. 毛坯放置在模具上必须保证有正确可靠的定位。当工件上有 孔而且 允许用其作为定位 孔时，应尽量利用工件上的孔定位， 若工 件上无孔但允许在毛坯上冲制工艺孔时，可以考 虑在毛坯上设计出定位工艺孔。当工件上不允许有工艺孔时，应考虑用定位板对毛坯外形定 位。同时应设置压料装置压紧毛坯以防止弯曲过程中毛坯的偏移。 二. 当采用多道工序弯曲时，各工序尽可能采用同一定位基准。 三. 设计模具结构应注意放入和取出工件的操作要安全、迅速和方便。 四. 弯曲 凸 、凹模的定位要准确，结构要牢靠，不允许有相对转动、位移。 五. 对于对称弯曲件，弯曲模的 凸 模圆角半径和凹模圆角半径应保证两侧对称相等，以 免弯曲时毛坯发生滑动、偏移。 六. 弹性材料的准确回弹 值需要 通过试模对 凸 、凹模进行修正确定，因此模具结构设 计要便于拆卸。 七. 由于 U 形弯曲件校正力大时会贴附 凸 模，所以在这种情况下弯曲 模需设计 卸料装 置。 八. 结构设计应考虑当压力机滑块到达下极点时，使工件弯曲部分在与模具相接触的工作 部分间得到校正。 九. 设计制造弯曲模具时，可以先将 凸 模圆角半径做成最小允许尺寸，以便试模后根据 需要修整放大。 十. 为了尽量减少工件在弯曲过程中的拉长、变薄和划伤等现象，弯曲模的凹模圆角半径 应光滑， 凸 、凹模间隙要适当，不宜过小。 十一 ． 当弯曲过程中有较大的水平侧向力作用于模具上时，应设计侧向力平衡挡 弯曲模工作部分尺寸的设计 一 ．凸 模圆角半径 当弯曲件的相对弯曲半径 r / t 较小时，取 凸 模圆角半径等于或略小于工件内侧的 圆角半径 r ，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径 r min 。若弯曲件的 r / t 小于最 小相对弯曲半径，则应取 凸 模圆角半径 r t > r min ，然后增加一道整形工序，使整形 模的 凸 模圆角半径 r t = r 。 当弯曲件的相对弯曲半径 r / t 较大（ r / t > 10 ），精度要求较高时，必须考虑 回弹的影响，根据回弹值的大小对 凸 模圆角半径进行修正。 二 ． 凹模圆角半径 凹模入口处圆角半径 r a 的大小对弯曲力以及弯曲件的质量均有影响，过小的凹模圆 角半径会使弯矩的弯曲力臂减小，毛坯沿凹模圆角滑入时的阻力增大，弯曲 力增加 ，并易 使工件表面擦伤甚至出现压痕。 在生产中，通常根据材料的厚度选取凹模圆角半径： 当 t ≤ 2 mm ， r a = (3 ~ 6) t t ＝ 2 ~ 4 mm ， r a = (2 ~ 3) t t ＞ 4 mm ， r a = 2 t 对于 V 形弯曲件凹模，其底部圆角半径可依据弯曲变形区坯料变薄的特点取 r ＇ a = (0.6 ~ 0.8)( r t + t) 或者开退刀槽。 三. 弯曲凹模深度 凹模深度要适当，若过小则弯曲件两端自由部分太长，工件回弹大，不平直；若深度过 大则凹模增高，多耗模具材料并需要较大的压力机工作行程。 图 3.4.20 弯曲 模工作 部分尺寸 对于 V 形弯曲件，凹模深度及底部最小厚度如图 3.4.20a 所示，数值查表 3.4.2 。 表 3.4.2 弯曲 V 形件的 凹模深度 及底部最小厚度值 (mm) 板 料 厚 度 ≤ 2 2 ~ 4 ＞ 4 弯曲件边长 l h l 0 h l 0 h l 0 10~25 ＞ 25~50 ＞ 50~75 ＞ 75~100 ＞ 100~150 20 22 27 32 37 10 ~15 15~20 20~25 25~30 30~35 22 27 32 37 42 15 25 30 35 40 — 32 37 42 47 — 30 35 40 50 对于 U 形弯曲件，若直边高度不大或要求两边平直，则凹模深度应大于工件的深度， 如图 3.4.20b 所示，图中 h 0 查表 3.4.3 。如果弯曲件直边较长，而且对平直度要求不 高，凹模深度可以小于工件的高度，见图 3.4.20c ，凹模深度 l 0 值查表 3.4.4 。 表 3.4.3 弯曲 U 形件凹模 的 h 0 值 (mm) 板料厚度 t ≤ 1 1~2 2~3 3~4 4~5 5~6 6~7 7~8 8~10 h 0 3 4 5 6 8 10 15 20 25 表 3.4.4 弯曲 U 形件的 凹模深度 l 0 (mm) 板 料 厚 度 t 弯曲件边长 l ＜ 1 ＞ 1 ~2 ＞ 2~4 ＞ 4~6 ＞ 6~10 ＜ 50 50~75 75~100 100~150 15 20 25 30 20 25 30 35 25 30 35 40 30 35 40 50 35 40 40 50 150~200 40 45 55 65 65 四. 弯曲 凸 、凹模的间隙 V 形件弯曲 时， 凸 、凹模的间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制的。但在模具设 计中，必须考虑到模具闭合时使模具工作部分与工件能紧密贴合，以保证弯曲质量。 对于 U 形件弯曲 ，必须合理确定 凸 、凹模之间的间隙，间隙过大则回弹大，工件的 形状和尺寸误差增大。间隙过小会加大弯曲力，使工件厚度减薄，增加摩擦，擦伤工件并降 低模具寿命。 U 形件 凸 、凹模的单面间隙 值一般 可按下式计算： 弯曲有色金属： (3－30) 弯曲黑色金属： (3－31) 式中： — 凸 、凹模的单面间隙( mm, 如图 3-69a 所示 )； 、 — 板料的最小厚度和最大厚度( mm )； — 板料厚度的基本尺寸( mm )； C — 间隙系数，其值按表 3.4.5 选取。 表 3.4.5 间隙系数 C 值 （ mm） b/h ≤ 2 b/h ＞ 2 板 料 厚 度 t 弯曲件 高度 h ＜ 0.5 0.6~2 2.1~4 4.1~5 ＜ 0.5 0.6~2 2.1~4 4.2~7.6 7.6~12 10 20 35 0.05 0.05 0.07 0.05 0.05 0.05 0.04 0.04 0.04 － 0.03 0.03 0.10 0.10 0.15 0.10 0.10 0.10 0.08 0.08 0.08 － 0.06 0.06 － 0.06 0.06 50 70 100 150 200 0.10 0.10 － － － 0.07 0.07 0.07 0.10 0.10 0.05 0.05 0.05 0.07 0.07 0.04 0.05 0.05 0.05 0.07 0.20 0.20 － － － 0.15 0.15 0.15 0.20 0.20 0.10 0.10 0.10 0.15 0.15 0.06 0.10 0.10 0.10 0.15 0.06 0.08 0.08 0.10 0.10 注： b 为弯曲件宽度。 当工件精度要求较高时， 间隙值应适当 减小，可以取 。 五 U 形件弯曲模工作 部分尺寸的计算 〔一〕 弯曲件标注外形尺寸 （ 见图 3.4.20 b ） 应以凹模为基准件，先确定凹模尺寸，然后再减去间隙值确定 凸 模尺寸。 a) b 〕 c) 图 3.4.20 弯曲模及工件 的尺寸标注 当弯曲件为双向对称偏差时，凹模尺寸为： (3 － 32) 当弯曲件为单向偏差时，凹模尺寸为： (3 － 33) 凸 模尺寸为： (3 － 34) 或者凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保证单面间隙值 。 〔二〕 弯曲件标注内形尺寸（ 见图 3.4.20c ） 应以凸模为基准件，先确定凸模尺寸，然后再增加间隙值确定凹模尺寸。 当弯曲件为双向对称偏差时，凸模尺寸为： (3 － 35) 当弯曲件为单向偏差时，凸模尺寸为： (3 － 36) 凹模尺寸为： (3 － 37) 或者凹模尺寸按 凸模实际 尺寸配制，保证单面间隙值 。 式中： — 弯曲件的基本尺寸（ mm ）； 、 — 凸 模、凹模工作部分尺寸（ mm ）； — 弯曲件公差（ mm ）； 、 — 凸 模、凹模制造公差，选用 I T 7 ~ I T 9 级精度（ mm ）； — 凸模与 凹模的单面间隙（ mm ）。