压弯模结构及原理
出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第677页（5032字）
(一)压弯模工艺参数
1．凸模与凹模的间隙z
(1)U形件弯曲：弯曲U形等形状的工件时，凸模与凹模的间隙z的大小(图9－41)，对工件质量和弯曲力都有很大的影响。间隙z值愈小，则弯曲力愈大；若间隙z值过小，会使板料厚度减薄并增大摩擦，从而降低模具的使用寿命。反之，若间隙z值过大，则将引起回弹增大，降低工件的精度。因此，必须根据弯曲件的材料厚度及性质、弯边的高度和宽度(即弯曲线长度)，确定合理的间隙值。
图9－41 凸模与凹模的间隙
弯曲有色金属时的单面间隙值：
z／2=tmin+kt
弯曲钢材时的单面间隙值：
z／2=tmin+kt=t+△+kt
式中 tmin——板料最小厚度(mm)；
t——板料厚度的基本尺寸(mm)；
△——板料厚度的正偏差(mm)；
k——弯曲间隙系数，其值可按表9－13选取。
表9－13 U形件弯曲凸模与凹模的间隙系数k值(mm)
当工件尺寸精度要求较高时，间隙值应当减小，取z／2=t。
(2)V形件弯曲：弯曲V形工件时，凸模与凹模的间隙是靠调节压力机的闭合高度进行控制，不必在设计及制造模具时确定间隙。但在设计模具时应当考虑到凸模圆角半径rp、凹模底部圆角半径rd、凸模和凹模的两侧边等部分，当弯曲闭合时它们应完全贴合或接触，以保证弯曲质量。
2．凸模与凹模工作宽度B凸、B凹
由于弯曲件的尺寸标注及尺寸允许偏差不同，所以凸模与凹模工作宽度尺寸的计算方法也不同。
(1)弯曲件外形标注公差的模具尺寸：如图9－42所示，该U形件要求外形具有正确的尺寸，在外形上标注了尺寸和公差，所以其模具设计与制造时，应以凹模为基准件，先确定凹模宽度尺寸，将间隙取在凸模上，即以弯曲件外形的公称尺寸减去间隙值作为凸模公称尺寸。同时，凹模宽度尺寸确定时，应根据弯曲件上所标注的公差是单向或双向，选择下列公式获得。
图9－42 弯曲件外形标注公差的模具尺寸
a．双向公差 b．单向公差 c．模具工作部位尺寸
若弯曲件尺寸标注双向对称偏差时(图9－42a)，凹模尺寸为
若弯曲件尺寸标注单向偏差时(图9－42b)，凹模尺寸：
如图9－42c所示，凸模宽度尺寸B凸应根据单面间隙z按凹模宽度尺寸配制。
(2)弯曲件内形标注公差的模具尺寸：图9－43所示为内形要求具有正确尺寸并标注尺寸公差的弯曲件，其模具设计与制造时，则应以凸模为基准件，先确定凸模宽度尺寸，再增大凹模取间隙，并仍根据弯曲件标注公差的单、双向选择下列公式确定凸模尺寸。
图9－43 弯曲件内形标注公差的模具尺寸
a．双向公差 b．单向公差 c．模具工作部位尺寸
若弯曲件尺寸标注双向对称偏差时(图9－43a)，凸模尺寸为
若弯曲件尺寸标注单向偏差时(图9－43b)，凸模尺寸为
如图9－43c所示，凹模宽度尺寸B1凸应根据单面间隙z按凸模宽度尺寸配制。
图9－42、图9－43和各计算式中的符号含义如下：
B凹、B1凹——凹模工作部位尺寸(mm)；
B凸、B1凸——凸模工作部位尺寸(mm)；
B、B1——弯曲件外形或内形的公称尺寸(mm)；
△——弯曲件的尺寸公差(mm)；
△凸、△凹——凸模与凹模的制造偏差(mm)；
z——弯曲凸模与凹模的单面间隙(mm)。
3．凹模工作深度L0
凹模深度的大小与弯曲件的形状、尺寸及弯曲方式有关。若深度过小，则工件两端直边的自由部分太多，弯曲件回弹大，两侧壁不平直，影响弯曲件质量。若深度过大，模具笨重并浪费材料，而且使顶件行程和冲压行程均增大。
(1)V形凹模：弯曲V形件时，凹模深度及底部最小厚度如图9－44b所示，图中数值可查表9－14。
表9－14 弯曲V形件的凹模深度及底部最小厚度(mm)
(2)U形凹模：弯曲U形件时，若弯边高度不大或要求两臂平直，则凹模深度应大于弯曲件的高度，如图9－44c所示。若弯曲件边长较大，而对平直度要求不高时，可采用图9－44a所示凹模。图中凹模入口深度m值和凹模深度L0值如表9－15所示。
图9－44 压弯模工作部位尺寸
a．压弯模凹模深度及圆角半径 b．校正压弯模凹模深度
表9－15 弯曲U形件的凹模深度L0值与凹模入口深度m值(mm)
4．凸模与凹模的圆角半径
(1)凸模的圆角半径：一般情况下，凸模的圆角半径等于或略小于工件内侧的圆角半径，考虑回弹的影响，可作适当的补偿修正。
(2)凹模的圆角半径：凹模的圆角半径对于弯曲力和零件质量都有明显的影响。凹模的圆角半径r凹的大小与材料进入凹模的深度、弯曲边高度及材料厚度有关，在一般情况下可由公式r凹=(2～6)t计算所得。
(二)压弯模结构原理
1．压床导向压弯模
生产中最简单而且常用的无导向装置(利用压床导向)单工序压弯模，其结构既可由灰铸铁整体铸造并加工而成(图9－45a)，也可由钢材焊接而成(9－45b)，或由若干零件装配组合而成。
图9－45 压床导向单工序压弯模
a．铸造模 b．焊接模
通常为了缩短模具制造周期并降低加工成本，尽量少用或不用切削加工零件，而多数利用生产中的边角料焊接制成。其结构参数一般可根据压弯件的形状、精度要求及生产批量等合理确定。
2．模架导向压弯模
V形件形状简单，能一次弯曲成型(图9－46a)，模柄用于将上模与压力机连接到一起，凸模与凹模分别用螺钉和销钉紧固在上模座上，定位板将准确定位板料，导柱与导套导向可提高模具的导向精度。
图9－46 模架导向压弯模
a．V形弯曲模 b．U形弯曲模 1．模柄 2．上模座 3．导柱、导管 4．定位板 5．下模座 6．凹模 7．定位板 8．凸模 9．弹簧 10．活动凹模
图9－46b所示为弯曲角大于90°的U形弯曲模，弯曲时导向与V形弯曲一样，凸模在导柱与导套配合下下行，首先将坯料弯曲成U形，当凸模继续下压时，两侧的活动凹模使坯料最后压弯成弯曲角大于90°的U形件。弯曲结束后凸模上升，拉簧使活动凹模复位，工件则由垂直于图面方向从凸模上卸下。
3．复杂结构压弯模
(1)Z形件弯曲模：如图9－47所示，在弯曲前，活动凸模在橡胶的作用下，与凸模端面平齐。弯曲时反侧压板起到凹模的作用，固定在凸模托板上的活动凸模与顶板将坯料夹紧，由于橡胶的弹力较大，推动活动凸模下移使坯料左端弯曲。
图9－47 Z形件150弯曲模(单位：mm)
1．顶板 2．反侧压块 3．凸模 4．下模座 5．定位销 6．左侧压块 7．挡料销 8．活动凸模 9．凸模托板 10．橡胶 11．压块 12．上模座
当活动凸模接触下模座后橡胶压缩，则凸模相对于活动凸模下移，将坯料右端弯曲成型。当压块与上模座相碰时，整个工件得到校正。该模具动作可靠，弯曲件的形状尺寸精度高。
(2)圆筒形件弯曲模：如图9－48a所示，弯曲时凸模下行先将坯料压成U形，凸模继续下行使摆动凹模左右转动，摆动凹模将坯料压紧在凸模上，形成圆形弯曲件。弯曲结束后，顶板随凸模上升使摆动凹模打开，工件沿凸模轴线方向推开支撑块取下(图9－48b)。该模具生产效率高，但由于回弹在工件接缝处留有缝隙和少量直边，工件精度较差，模具结构也较复杂。
图9－48 圆筒形件弯曲模
a．弯曲过程 b．摆动模结构
(3)铰链件压弯模：如图9－49a所示，通常采用预压弯模，先将毛料头部预压弯后再卷圆成型。图9－49b、c是采用卷圆模推圆法成型，其中图9－49b所示方案结构简单，制造容易，图9－49c所示方案是利用斜楔推动凹模在水平方向进行卷圆，有压料装置，结构较复杂，但弯曲件的质量较好。
图9－49 铰链件弯曲模
a．预压弯模 b、c．卷圆模
图9－49c所示弯曲时，将弯曲好的半U形件放入模具中，凸模压下使U形件与凹模压紧。凸模继续下压，斜楔式凸模沿斜面运动，成型出端面的弯曲形状。弯曲结束后弹簧使斜楔和凸模复位，弯曲件由垂直图面方向取出。
(4)四角件一次弯曲模：图9－50所示为复合弯曲一次成型模。上模为凸凹模，下模由固定凹模和活动凸模构成。弯曲时，先由凸凹模和固定凹模弯曲成U形，之后凸凹模继续下压与活动凸模作用将坯料弯成四角形。
图9－50 一次弯曲四角件
这种结构需要凹模空间较大，以利于工件侧边在弯曲时的旋转，并且要求弯曲件的高度h＞(12～15)t(t为板料厚度)。