第三章 其他冲压工艺与模具结构 第一节 弯曲工艺与模具结构 第二节 拉深工艺与模具结构 第三节 成形工艺与模具结构 第四节 冷挤压工艺与模具结构 第一节 弯曲工艺与模具结构 弯曲是冲压生产中应用较广泛的一种基本加工方法，属于成形工序。如图所示为某年生产量为30000件、材料为Q235、厚度为3mm的轴瓦钢背制件，生产实际中，通过弯曲工艺成形和弯曲模来完成该零件的成形。 轴瓦钢背制件 一、弯曲工艺 1．弯曲及其变形过程 通过冲压使金属板料等产生塑性变形，形成一定角度，从而获得所需零件形状的工艺方法称为弯曲。弯曲是冲压的基本工序之一，在冲压生产中占有很大的比例。 根据弯曲成形方式的不同，具体弯曲方法可分为压弯、拉弯、折弯和滚弯等。其中，最常见的是在压力机上进行压弯。冲压时，若折弯线是直线则为弯曲，折弯线是曲线或圆弧则属于翻边，不属于弯曲。 a）弯曲 b）翻边 弯曲与翻边的区别 弯曲变形过程 弯曲分自由弯曲和校正弯曲。当弯曲终了时，凸模、坯料和凹模三者吻合后，凸模不再下压，称为自由弯曲，否则称为校正弯曲，校正弯曲将使制件产生更准确的塑性变形。 通过弯曲变形分析可以发现，弯曲时塑性变形只发生在板料的圆角处，直边部分除与圆角相邻的过渡部分有少量的变形外，其余未发生塑性变形。 需要指出的是，弯曲变形时，在毛坯变形区域内，内层材料受到压缩，外层材料受到拉伸，且压缩和拉伸的程度都是表层最大，向中间逐渐减小。在内层与外层之间存在着材料纤维既不缩短也不伸长的中性层。通常根据中性层的展开长度来确定弯曲件毛坯长度。 2．制件的弯曲工艺性分析 弯曲件对弯曲工艺的适应能力称为弯曲件的工艺性。设计具有良好工艺性的弯曲件，不仅容易保证弯曲件精度，提高生产效率，而且能简化弯曲工艺与模具结构、节约材料等。因此，在满足使用要求的前提下，应充分考虑弯曲成形的工艺特点，使弯曲件具有良好的工艺性。 弯曲件的工艺性主要包括弯曲件的形状、弯曲半径、最小弯曲高度、弯曲角的孔边距、弯曲件的精度等级、弯曲件的尺寸标注、局部弯曲的工艺结构等。 （1）弯曲件的形状 设计弯曲件时，其形状力求简单，最好左右对称、宽度相等，弯曲半径左右一致，以保证弯曲时毛坯不会因摩擦阻力不等而产生侧向滑动。 对于窄而长的弯曲件或形状比较复杂的弯曲件，在结构设计上应设置定位工艺孔，以防弯曲时产生侧滑。对于非对称的小型弯曲件，应采用左右对称件成对弯曲工艺，然后剖切为两件。 形状对称的弯曲件 添加工艺孔的弯曲件 （2）弯曲半径 弯曲件内层材料的半径称为弯曲半径。弯曲时，弯曲半径过小，将使外层材料拉应力达到或超过材料的强度极限Rm，从而导致材料外层出现断裂，弯曲件报废。因此，板料弯曲存在一个最小弯曲半径许可值，弯曲件的最小弯曲半径不得小于下表所列数值。 常用材料的最小弯曲半径 常用材料的最小弯曲半径 （3）最小弯曲高度 在弯曲件成形过程中，直边高度h不宜过小，以免因弯边高度不足而影响弯曲质量。通常弯边高度应不小于料厚的2.5倍；否则，应先压槽弯曲或加大直边高度，待弯曲完成后将高出部分切除。 弯曲件直边高度 （4）弯曲角的孔边距 采用弯曲工艺时，弯曲前在毛坯上冲制的孔，应位于弯曲变形区以外，否则孔的形状会发生畸变。 弯曲角的孔边距 如果孔的位置精度要求较高或孔壁距离弯曲变形区较近时，应采取弯曲后冲制的方法。另外，还可以在弯曲变形区冲出工艺孔或缺口及槽等，以转移变形区。 （5）弯曲件的精度等级 一般来说，弯曲件的尺寸公差等级最好不高于IT13级，角度公差最好不小于±15′。如果对弯曲件的尺寸精度要求较高，则必须在结构设计上设置定位工艺孔；如果对角度公差要求较高，则应增加整形工序或允许零件弯曲部位表面有轻微擦伤。 （6）弯曲件的尺寸标注 采用弯曲工艺时，弯曲件尺寸标注的不同，可能会影响冲压工序的安排。例如，如图所示弯曲件，若按图a所示标注孔边距尺寸，则工艺相对简单；若按图b所示标注尺寸，则冲孔最好安排在弯曲之后进行。 a） b） c） 尺寸标注对弯曲工艺的影响 a）标注一 b）标注二 c）实样图 （7）局部弯曲的工艺结构 对于零件边缘需进行局部弯曲的弯曲件，为避免弯角部位因应力集中产生撕裂，应增添工艺孔、工艺槽等。 局部弯曲的工艺结构 3．弯曲工艺计算 （1）弯曲件毛坯长度的确定 因材料弯曲变形区成形后外层伸长，内层缩短，中性层长度不变，所以弯曲件毛坯长度等于中性层的长度。具体地说，弯曲件毛坯长度等于直边部分与弯曲部分中性层长度之和，即 L总＝∑L直边＋∑L弯曲 对于弯曲部分，其长度可用下式计算，即 L弯曲＝ ＝ 当材料厚度一定时，弯曲半径越大，变形越小，中性层越接近于材料厚度的几何中心，即K接近于0.5。实际生产中，弯曲件毛坯长度一般要经过试模后确定。 （2）弯曲力的计算 弯曲力是选择冲压设备和进行弯曲模设计的重要依据。在生产实际中，弯曲力通常用经验公式进行计算，相关计算内容及说明见下表。 弯曲力计算 4．弯曲常见质量问题 （1）弯裂 弯曲时，由于弯曲件材料外层纤维受拉且变形最大，所以最容易出现裂纹而造成弯曲件报废。外层纤维拉伸变形的大小，主要取决于弯曲件的弯曲半径（等于对应弯曲模凸模圆角半径）和弯曲件材料厚度。弯曲半径越小，材料厚度越大，弯裂的可能性越大。为了防止弯曲件的弯裂，必须限制弯曲半径，使之大于导致材料开裂之前的临界弯曲半径——最小弯曲半径。