压弯件结构设计

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在设计需要进行弯曲加工的零件时，应根据弯曲成型原理，考虑压弯加工的工艺性。当设计的弯曲零件结构具有良好的工艺性时，可简化压弯模的设计和压弯工艺过程，有利于提高弯曲件的加工精度。

(一)弯曲半径的设计

1．最小弯曲半径r_min

弯曲件形状应尽量对称，弯曲半径不能小于材料许可的最小弯曲半径r_min(表9－11)，并应考虑材料的流线方向，尽可能使弯曲线与板料纤维方向垂直或夹角α不小于30°，以免在弯曲成型过程中弯裂。否则，可用增大最小弯曲半径或开槽减薄(图9－35b)来避免，应使弯曲时的最小半径为r_min=(0．25－1．0)t。材料塑性愈好，则弯曲半径愈可小些。

图9－35 弯曲方向与减薄弯曲

a．顺板纹弯曲 b．开槽减薄

表9－11 常用材料的最小弯曲半径r_min(t为板料厚度)

2．最小弯曲系数K_min

最小弯曲系数K_min是最小弯曲半径r_min与弯曲件厚度t的比值，又称为最小相对弯曲半径r_min／t，通常用K_min=r_min／t作为衡量弯曲变形程度的主要指标。

实际生产中主要参照表9－12所示的经验数据确定最小弯曲系数值。表中材料的塑性愈好，弯曲变形的稳定性则愈强，当采用较小的弯曲系数时仍不易弯裂。

表9－12 常用金属材料的最小弯曲系数K_min

注：本表适用于板厚小于10mm，弯曲角大于90°，剪切断面良好的情况。

若材料的塑性稍差时，应增大最小弯曲系数，并采取退火消除硬化或加热弯曲，提高材料的塑性。

(二)弯曲件形状的设计

1．弯曲外形设计

如图9－36a所示，压弯件形状对称时，弯曲半径也应左右相等、对称布置，使r₁=r₂，r₃=r₄，以保证弯曲时毛坯受力平衡无滑动。否则，若弯曲件形状不对称(图9－36b、c)，则需在设计模具时，应考虑增设压料板、定料销等板料定位零件，以便防止毛坯弯曲中产生滑动偏移。

图9－36 压弯件形状设计

a．对称形 b、c．不对称形

2．弯曲壁厚设计

在强度、刚度允许条件下，应尽量采用较薄的材料制作零件，以减少金属的消耗，降低弯曲难度。对局部刚度不够的地方，可采用加强肋措施，以实现薄材料代替厚材料(图9－37)。

图9－37 弯曲件壁厚设计

a．无加强肋 b．有加强肋

3．弯边高度H设计

当弯边高度较小时，弯边在模具上支持的长度过小，不容易形成足够的弯矩，很难得到准确形状。因此，弯曲角为90°时，应使弯曲边高度H＞2．0t，如图9－38a所示。否则，当弯曲处有凸缘时，为防止其尺寸突变尖角处应力集中产生裂纹，应改变形状使突变处离开弯曲线(图9－38b)；或在弯曲处先压制槽口及工艺孔(图9－38c、d)，再弯曲成型，或者加大此处的弯边高度h，待弯曲后再截去加高的部分。

图9－38 直边弯曲高度及防裂措施

a．直边高度 b．弯边凸缘 c．弯曲槽口 d．止裂孔 e．带斜角直边

当压弯件直边带有斜角时，不应使斜线达到变形区，以防止弯曲开裂。如图9－38e所示，斜角处直边部分的最小高度h=(2～4)t且应大于3mm。

(三)弯曲件内腔的设计

1．孔边距离K的设计

压弯预先冲好孔的毛坯时，若孔位于弯曲变形区内，则孔将直接受弯曲变形的影响而发生形变。为防止孔边形变，应该使孔处于变形区之外，即零件垂直壁到孔中心线K的距离应大于r+d／2或(1．5～2．0)t，如图9－39a所示。

图9－39 孔边最小距离及措施

a．孔的位置与边高 b．孔边最小距离 c．弯曲线上冲工艺孔

当料厚t＜2mm时，K≥t；当t≥2mm时，则K≥2t。否则，孔边距至弯曲半径中心的距离(图9－39b)过小不能满足上述要求时，可预先在弯曲线上冲制工艺孔，以防止工作孔变形，如图9－39c所示。若对孔的形状精度要求较高，应在弯曲后冲孔，以保证孔形状的准确性。

2．工艺孔、槽等的设计

(1)止裂孔、槽的设计：在弯曲半径较小的弯边交接处或尺寸突变的尖角处，易产生应力集中而开裂，应改变弯曲件形状，或将弯曲线移开尖角一距离(图9－40a)，或在尺寸突变处预先切出工艺槽、钻出止裂孔(图9－40b)，以防裂纹的产生。

图9－40 工艺孔、槽等的形式

a．局部弯曲 b．突变处止裂孔 c．定位孔 d．冲口工艺

工艺孔、工艺槽及工艺缺口的尺寸，可按下式确定：

尺寸突变处距弯曲半径中心距离 K≥r

工艺槽或缺口的宽度 b≥t

工艺槽或缺口的深度 h=t+r+K／2

(2)冲口工艺及定位孔：压弯件的弯曲边缘有缺口时，为避免缺口部分变形分叉，应在缺口处留有连接带，待弯曲后切去。弯曲形状复杂或需多次弯曲的工件，为使毛坯在模具内准确定位，应预先作出定位工艺孔(图9－40c)。

另外，对于组合弯曲件可以采用冲口工艺，以减少组合件的数量，如图9－40d所示，原设计是用三个件组合而成，现采用冲口工艺制成整体零件，可以节省材料，简化工艺过程。