1、彎曲模和拉深模-彎曲模的基本原理彎曲模的基本原理（一）一、彎曲的基本原理（一）彎曲工藝的概念及彎曲件1. 彎曲工藝：是根據零件形狀的需要，通過模具和壓力機把毛坯彎成一定角度，一定形狀工件的沖壓工藝方法。2 .彎曲成形工藝在工業生產中的應用：應用相當廣泛，如汽車上很多履蓋件，小汽車的柜架構件，摩托車上把柄， 腳支架，單車上的支架構件，把柄，小的如門扣，夾子（鐵夾）等。（二）、彎曲的基本原理：以 V形板料彎曲件的彎曲變形為例進行說明。其過程為：1 .凸模運動接觸板料（毛坯）由于凸，凹模不同的接觸點力作用而產生彎短矩，在彎矩作用下發生彈性變形，產生彎 曲。2 .隨著凸模繼續下行，毛坯與凹模表面逐漸靠

2、近接觸，使彎曲半徑及彎曲力臂均隨之減少，毛坯與凹模接觸點由凹 模兩肩移到凹模兩斜面上。（塑變開始階段）。3. 隨著凸模的繼續下行，毛坯兩端接觸凸模斜面開始彎曲。（回彎曲階段）。4. 壓平階段，隨著凸凹模間的間隙不斷變小，板料在凸凹模間被壓平。5. 校正階段，當行程終了，對板料進行校正，使其圓角直邊與凸模全部貼合而成所需的形狀。（三）、彎曲變形的特點：彎曲變形的特點是：板料在彎曲變形區內的曲率發生變化，即彎曲半徑發生變化。從彎曲斷面可劃分為三個區：拉伸區、壓縮區和中性層。二、彎曲件的質量分析在實際生產中，彎曲件的主要質量總是有回彈、滑移、彎裂等。1. 彎曲件的回彈：由于彈性回復的存在，使彎曲件彎

3、曲部分的曲率半徑和彎曲角度在彎曲外力撤去后（工件小模具中取出后）發生變化（與加工中在模具里的形狀發生變化）的現象稱彈性回復跳（回彈）。回彈以彎曲角度的變化大小來衡量。= -緘1）影響回彈的回素：A. 材料的機械性能與屈服極限成正比，與彈性模數E成反比。B. 相對彎曲半徑r/t，r越小，變形量越大，彈性變形量所點變形量比例越小。回彈越小。C. 彎曲力：彎曲力適當，帶校正成分適合，彎曲回彈很小。D. 磨擦與間隙：磨擦越大，變形區拉應力大，回彈小。凸、凹模之間隙小，磨擦大，校正力大，回彈小。E. 彎曲件的形狀：彎曲部分中心角越大，彈性變形量越大，回彈大，形狀越復雜，回彈時各部分相應牽制，回 彈小。2

4、）回彈值的確定，可查表。3）減小回彈的措施：A. 從工件設計上采取措施。a）.加強筋的設計b）.材料的選用：選用彈性模數大，屈服極限小，機械性能穩定的材料。B. 工藝措施a）.采用校正彎曲，增加彎曲力b）.冷作硬化材料，彎曲前進行退火，降低屈服極限。c）.加熱彎曲d）. r/t100 用拉深彎曲C. 模具結構上采取措施。a）.rt時，V形彎曲可在凸模上減去一個回彈角，U形彎曲可將凸模壁作出等于回彈角的傾斜角或將凸模頂面做成弧面b）.減小凸模與工件的接觸區，使壓力集中于角部 c）. U形件可以采用較少的間隙。2. 彎曲件的彎裂彎曲件變形區外邊是拉伸區，當此區的拉應力超出材料的應力極限時（強度極限

5、）就產生裂紋。彎曲件的相對彎曲半徑 r/t越小，則變形越大，越易拉裂。3. 彎曲件的滑移由于毛坯與模具之間磨擦的存在，當磨擦力不平衡時造成毛坯的移位，稱作滑移，使彎曲件的尺寸達不到要求：1）產生滑移的原因：由于兩邊磨擦力不等。A. 工作不對稱，毛坯兩邊與凹模接觸面不相等。B. 凹模兩邊的邊緣圓角半徑不相等，半徑小，磨擦力更大。C. 兩邊折彎的個數不一樣。D. V形彎曲中凹模不是中心對稱，角度小的一邊正壓力大，磨擦大E. 凹模兩邊的間隙和潤滑情況不一樣。2）防止滑移的措施A. 盡可能采用對稱凹模，邊緣圓角相等，間隙均勻。B. 采用彈性頂件裝置的模具結構。C. 采用定位銷的模具結構。4. 補充內容

6、：A. 彎曲可以壓力機上進行，亦可以專用的彎曲機械彎曲設備上進行。B. 彎曲分自由彎曲和校正彎曲：自由彎曲是指當彎曲終了時，凸模、毛坯和凹模三者吻合后就不再下壓。校正 彎曲是指三者吻合后繼續下壓，對工件起校正作用，產生進一步的塑變。彎曲模的基本原理（二）三、彎曲件的工藝性：對彎曲件工藝性影響最大的是彎曲半徑，彎曲件的幾何形狀，材料的機械性能及尺寸精度。1. 最小彎曲半徑：表示彎曲時在保證外層纖維不發生破壞的條件下，所能彎曲零件內表面的最小圓角半徑，稱作彎曲件的最小彎曲半徑，的成形極限。最小彎曲半徑的影響因素：A. 材料的機械性能。B. 彎曲線的方向：由于板料的扎制造成板料性能和各項異性，扎制方

7、向塑性較好，使彎曲的切向變形方向與扎制方向 一致。C. 板料寬度：寬度加大，最小彎曲半徑增大。D. 板料的表面質量。E. 彎曲角。F. 板料的厚度。2. 彎曲件直邊高度彎曲件的彎曲邊高度不宜太小，hR+2t，如彎曲邊高度太小，則難以形成足夠的彎矩。3. 階梯形彎曲件的彎曲。階梯毛坯進行彎曲時，在階梯根部易產生裂紋，需把階梯根部設計在彎曲變形區之外，或采用切槽的方法。4. 彎曲件的孔邊距。如果預先沖出的孔位于板料的彎曲變形區，則彎曲后孔要發生變形，要把孔設計在彎曲變形區以外。孔壁與彎曲半徑r中心的距離Z與板料厚度有關。t=tt=2mm,L=2t 彎曲模的基本原理（三）四、彎曲毛坯的尺寸計算彎曲零

8、件毛坯展開尺寸具體計算的程序是：先將零件劃分成直線和圓角的各個不同單元體。直線部分的長度不變，而彎曲的圓角部分長度則需要考慮材料的變形和應變中性層的相對移動。故整個毛坯的展開尺寸應等于彎曲零件各部分長度的總和。p =R+kt其中k是中性層位移系數，與 r/t有關。1. 有圓角半徑的彎曲r0.5t的彎曲件即稱有圓角半徑的彎曲件。由于彎曲部分變薄不嚴重及斷面畸變較小，所以可按中性層展開長度等于 毛坯長度的原則，求得毛坯尺寸。L=工 IE+ 工 lwL-彎曲件毛坯長度；工IE-彎曲件各直線段之各；工lw-各彎曲部分的展開長度之和。Lw= na /180 y +kt）其中：a -彎曲中心角k-中性層位

9、移系數。2. 無角半徑的彎曲、無圓角半徑或圓角半徑很小（rrmin然后加一次整形工序，整形模的尺寸為rt=r。B. 凹模圓角半徑凹模圓角半徑不能過小，以免材料表面擦傷。在實際生產中，凹模圓角半徑通常根據材料的厚度來選取：當 t4 Ra=2tV形凹模底部可開退刀模或取圓角半徑Ra為：Ra=（0.6 0.8）（rt+t）2. 凹模工作深度凹模深度I要適當，若過小，則工件兩端的自由部分太多，彎曲件回彈大，不平直，影響零件質量；若過大，凹模增大， 消耗模具鋼材多，且需要壓力機有較大的行程。3. 凸模和凹模的間隙彎曲U形件時，其凸凹模間隙 z的大小，對彎曲件質量有直接影響。過大的間隙將引起回彈角的增大，

10、過小時，引起 工件材料厚度的變薄，降低了模具使用壽命。凸凹模例題的間隙值一般可按下式計算：Z=t+ +ctZ-彎曲凸凹模單邊間隙t-材料厚度；-材料厚度正偏差；C-根據彎曲件高度和彎曲線長度而決定的系數，一般取 0.040.15。4. 凸模和凹模的寬度尺寸計算凸、凹模寬度尺寸是指 Lt與La的尺寸。拉深模的基本原理（一）拉深是利用模具將平板毛坯或半成品毛坯拉深成開口空心件的一種冷沖壓工藝。拉深工藝可制成的制品形狀有：圓筒形、階梯形、球形、錐形、矩形及其它各種不規則的開口空心零件。拉深工藝與其它沖壓工藝結合，可制造形狀復雜的零件，如落料工藝與拉深工藝組合在一起的落料拉深復合模。日常生活中常見的拉

11、深制品有：旋轉體零件：如搪瓷臉盆，鋁鍋。方形零件：如飯盒，汽車油箱復雜零件：如汽車覆蓋件。圓形拉深的基本原理一、拉深的變形過程用座標網格試驗法分析。拉深時壓邊圈先把中板毛坯壓緊，凸模下行，強迫位于壓邊圈下的材料（凸緣部分）產生塑性變形而流入凸凹模間隙形成圓筒側壁。觀察拉深后的網格發現：底部網格基本保持不變，筒壁部分發生較大變化。1 .原間格相等的同心圓成了長度相等，間距增大的圓周線，越接近筒口，間距增大。2 .原分度相等的輻射線變成垂直的平行線，而且間距相等。3.凸緣材料發生徑向伸長變形和切向壓縮變形。總結：拉深材料的變形主要發生在凸緣部分，拉深變形的過程實質上是凸緣處的材料在徑向拉應力和切向

12、壓應力的作用下產生塑性變形，凸緣不斷收縮而轉化為筒壁的過程，這種變形程度在凸緣的最外緣為最大。二、各種拉深現象由于拉深時各部分的應力（受力情況）和變形情況不一樣，使拉深工藝出現了一些特有的現象：1 .起皺：A. 拉深時凸緣部分的切向壓應力大到超出材料的抗失穩能力，凸緣部分材料會失穩而發生隆起現象，這種現象稱起皺起皺首先在切向壓應力最大的外邊緣發生，起皺嚴重時會引起拉度.B. 起皺是拉深工藝產生廢品的主要原因之一，正常的拉深工藝中是不允許的.常采用壓力圈的壓力壓住凸緣部分材料來防止起皺.C. 起皺的影響因素：a）.相對厚度：t/D其中t-毛坯厚度,D-毛坯直徑判斷是否起皺的條件：D-d0.5mm

13、，計算時以料厚中線為準。當R仁R2時，D=Jd42+4dH-3. 44RdR1 工 R2D=八吐+6- 28期1+3站+4訕+6 28R2+4-斗D=*川+628屈1+4 吐+8FD=Jd2J+4d3h-L72Rd2-0.56R五、圓筒形件拉深系數i. 拉深系數的概念。拉深系數是指拉深后工件直徑d與拉深前毛坯直徑 D之比M=d/DA. （ M ml,則可一次拉深成形；如 mz1 ,可以按無凸緣筒形件進行工藝計算和拉深，即：首次拉深 不留凸緣，再次拉深時留岀錐形凸緣，最后工序把凸緣壓平。B .凸緣相對直徑很大 dt/d4，并且高度H很低，這類零件的變形特點已起岀拉深范圍，屬于脹形。C .凸緣相對

14、半徑較大 dt/d1.4，相對高度已較大，這類稱寬凸緣筒形件，即帶凸緣筒形件，它有兩種成形方法：第 一種是每次拉深高度不變，改變達到要求；第二種是改變每次拉深的直徑來增加高度。(2) 帶凸緣筒形件的拉深特點：(原理與不帶凸緣筒形件相似)A .拉深系數m-d/D=d/Jdt!+4dH-3.44rd-l/zJ(dt/d)!+4H/d-3.44r/ddt/d-凸緣相對直徑H/d-工件相對高度、r/d-底部及凸緣部分相對圓角半徑m由以上三個尺寸因素確定，其中 dt/d影響最大，而r/d影響最小，當毛坯直徑D及拉深系數一定時，dt/d和H/d不同，則材料的變形程度不同， dt/d越小，H/d越大，則變形

15、程度越大。B .帶凸緣筒形件拉深，凸緣不全轉變為筒壁，其可以看作是無凸緣拉深過程中的一個中間狀態，因此，其首次拉深系 數可小于或等于無凸緣形件的拉深。由于極限拉深系數 m的大小主要取決于最大拉深力岀現時是否拉破。當拉到凸緣直徑為dt時，岀現最大拉深力，則帶凸緣的拉深和不帶凸緣的拉深的極限拉深系數相同。如當拉到凸緣直徑為dt時，未達到最大拉深力(即拉深力未超岀材料的屈服極限)，則帶凸緣的拉深系數還可再小些，其拉深系數可小于不帶凸緣拉深時的拉深系數，即m m1。C .首次拉深時，m仁d1/D 一定時，dt/d1與H1/d1的關系一定，即dt減小，H1增大，因為 d1不變，按體積不變原 則，dt與H

16、1的變化關系不變，即變形程度由H1 /d1來表示，即可由材料的極限 H1/d1(即m1為極限拉深值時)當工件的 H/dH1/d1時，則可一次拉深，否則需再次拉深。D .帶凸緣筒形件的拉深中，dt是首次拉深中形成，在以后的各次拉深中不變，僅僅是靠減小直筒部分的直徑來增加筒形件的高度。凸緣部分由于首次拉深時的冷作硬化作用，在以后的拉深中已難以拉動變形，強行拉動會導致拉破。使第一次拉深入凹模的材料比最后拉深部分實際所需材料多才多35%，使多余材料在 以后的再次拉深中逐步分配，最后被留在凸緣上，防止由于材料不夠，在再次拉深中強行 拉深。凸緣入凹模而岀現工件拉破現象。(3) 帶凸緣筒形件拉深高度:n=

17、(0.25/dn) * (DLdJt )+0.43 (rn+Rn) +0. HrnLRnJ)dnHn-第n次拉深高度D-平板毛坯直徑dt-凸緣直徑dn-第n次拉深直徑Rn-第n次拉深上部圓角半徑Rn-第n次拉深底部圓角半徑拉深模的基本原理(四)八、拉深的模具結構1. 首次拉深模：(1) 模具結構簡單，使用方便，制造容易。(2) 壓邊圈即起壓邊作用，又起卸料作用和板料的定位作用。(3) 凸模上開有氣孔，以防止拉深件緊吸附于凸模上而造成困難。(4) 模具采用倒裝式，以便在下部空間較大的位置安裝和調節壓邊裝置。2. 再次拉深模：再次拉深模，半成品毛坯套在壓邊圈上定位，上模下降，下模上的凸模把半成品毛

18、坯拉入凹模中，使半成品直徑減小， 主要區別：是壓邊圈與首次拉深的壓邊圈不同。3. 復合拉深模：拉深的凹模又起到落料凸模的作用。九、拉深模工作部分尺寸的確定其工作部分主要是指拉深凸模、凹模和壓邊圈。這些工作部件的結構尺寸對拉深件的變形和拉深件的質量有很大的影響。1. 拉深間隙拉深間隙對拉深件筒形直壁部分有校正作用：間隙大，則校正作用減小，效果不明顯，形成口大底小的錐形；間隙減小,則拉深力增大，易造成拉破的現象，而且模具的磨損快。考慮到拉深中外緣的變厚，除最后一次拉深間隙取等于或略小于板料厚度以外(以保證工件精度)，其余拉深都應把間隙取為稍大于材料厚度。對于不用壓邊圈的拉深，Z=(11.1)Zma

19、x，未次拉深用小值，中間拉深用大值。2. 凸凹模圓角半徑凹模圓角半徑對拉深件影響更大，凹模圓角不能小，但太大，易造成壓邊面積小而起皺，而且拉深過程中，凸緣較早離 開壓邊圈，亦會引起起起皺現象。凸模圓角小，圓角材料變薄嚴重，易拉裂：ran=(0.6 0.9)tan-1rt=(0.6 1)ra最后工序rt=r工件(12 )t3. 凸凹模工作部分尺寸計算拉深件尺寸精度主要取決于最后一道工序，拉深凸凹模尺寸，與中間工序尺寸無關，所以中間工序可直接取工序尺寸作 為模具工作部分尺寸，而最后一道工序則要根據工件內(外)形尺寸要求和磨損方向來確定凸凹模工作尺寸及公差。 按尺寸標注方式：標外形：D a=(D-0.75t)+ 旳 dt=(D-0.75-2Z)-St按內形標注：Da=(d+0.4t+2Z)+Sa dt=(d+0.4t)S其中S a和S t按IT89級精度。拉深凸模出氣孔按 d=(510 )mm4.