1、1Z 型折弯及一次成型模具结构分析摘要：文章主要介绍了用在通用折弯机上的 Z 形折弯件一次成形弯曲模的结构分析、工作过程和主要模具零件的设计。此套模具采用的是可调节式的上凸模和下凸模，提高了生产效率，大大节约了生产的成本。关键词：Z 型折弯；一次成型；模具结构；复合模 中图分类号：TG65 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0010-03 1 概述 如图 1 所示的 Z 形弯工件是我所在生产中经常遇到的一种零件，其中 h 的尺寸受到下模的限制，现有的下模能弯出的 h 最小尺寸如表 1 所示： 在实际生产中遇到大量的小于以上尺寸的 Z 形弯曲模，现设计 1 副复合弯曲
2、模，实现 1 次弯曲成形，并且能一模多用，在不同的板料上折出不同尺寸的 Z 形弯曲模来。 2 弯曲变形的过程 如图 2 所示：一件板料在弯曲时，它承受弯矩作用、剪切作用和局部压力作用，但使板料产生弯曲变形的主要作用是弯矩。在外力作用下必然产生相应的变形，同时在板料内部将出现抵抗变形的内力，此内力和外力相平衡（物体单位面积上的内力称为应力） ，外力越大，应力就越2大，变形也越大。当材料外层应力小于材料的弹性极限，板料处于弹性变形状态，根据胡克定律，变形（外层伸长，内层缩短）与中心层之距离呈直线变化，所以截面上的应力也呈直线变化（如图 2） ，若去掉外力，板料可以恢复到弯曲变形以前的形状。若继续增
3、加外力，则弯曲部分的变形程度不断增大，直到外力引起的应力等于材料的屈服极限，外层材料发生塑性变形，随着外力的增加，塑性变形即由表层向中心发展，此时若去掉外力，板料内弹性变形立即消失，而塑性变形却保存下来，使板料产生弯曲的永久变形。 当外力引起的应力大于材料的强度极限，板料则由塑性变形发展至破裂。板料弯曲是内侧受压，同样产生塑性变形，但这种塑性变形增大了受力面而不引起破坏，通常不予考虑。 3 弯曲的计算方法 现在我们对塑性弯曲变形进行仔细观察，在弯矩作用下，板料断面上不同的三条相等的线段即 ab=a1b1=a2b2。弯曲后，内层缩短，外层伸长，即弧 ab 计算弯曲件的方法，是将弯曲件分成若干直线
4、段和弧线段的基本几何单元，分别计算出各单元部分的长度，然后求出各单元长度的总和，即为该弯曲件的展开长度。图 1 所示的 Z 形弯曲件，可按图2 分成五个单元，1、3、5 为直线段，2、4 为圆弧线段。 由上面的讨论可知，坯料弯曲前后，中间长度不变的纤维层叫中性层。我们计算圆弧段的展开长度，实际就是计算圆弧段的中性层长度。 中性层离圆弧内侧的位置 x（如图 3） ，一般由 r/t 比值大小来确定。3x=kt 式中： t材料厚度 k中性层位置系数（或称中性层系数） k=R-r/t R=r+kt 式中： R从半径 r 的中心至折弯中性线的距离 k 值随内侧半径与板料厚度 t 的比值而变化。见表 2：
5、 在生产实践中，将钢板折成直角形状最为普遍。计算各种不同的 r和 t 的弯曲 90的弧长可以在实际应用中查表而知。本篇着重考虑 90直角弯。 板金折弯 90的零件，它的尺寸不是像图中那样分别计算直线和弧线，很不方便。而是像图 1 那样标注，我们计算展开料时直接利用所标注的尺寸，得到其简便的计算方法。 按图 1 计算展开料长： L=a+b+h-2x 式中： x常用折弯系数 4 Z 型弯复合模的结构和工作过程 这套简易模有别于正规模具，它在设计思路上要求简洁、快速、易于加工、易于成型，它在精度上稍逊于正规模具，但它快速、准确地应4用于我所产品的加工。复合模的成型示意图如表 3 所示。 加工原理：调
6、整垫片的厚度来达到所需的上下模 V 槽宽度，要加压的情况下，一次性形成 Z 折的加工。 模具结构：Z 弯模由上模、下模、垫片和角度棱钢组成。 垫片厚度：垫片厚度采用 0.5mm 厚钢片，叠加达到所需厚度。 棱钢：模具中一条长方形钢材，其四个棱角分别倒成0.5mm、1.0mm、2.0mm、4.0mm 的四个面，如表 3 所示。利用特殊的简易模，通过调整角度棱钢的大小和垫片的厚度来达到所需的上下模 V 槽宽度，要加压的情况下，一次性形成 Z 折的加工。 它的选择由于有增大 V 槽和减少折痕的可能，故不同的板厚要选择不同的棱，见表 4 所示： Z 弯模的调试方法：（1）由于直边 Z 折的两折均为 90，两刀尖的距离为：1.414/2h；（2）若工件折痕太深，则 a：选用大棱角。b：垫铁皮。c：增大棱角 R；（3）若高度达到，但角度大于 90时，则 a：模具偏心。b：加大垫片厚度；（4）若 Z 折两边不平行，则可以通过增减垫片厚度来实现，上折大于 90时增大下模垫片厚度，下折大于 90时增大上模垫片厚度。 Z 弯展开计算方法： 当 h正常折弯尺寸时，按两折进行展开。 L=a+b+h-2x 式中： L展开料长 5当 h正常折弯尺寸时，按一次成型进行展开。 L=a+b+h-1.5x 式中： x常用折弯系数 其中一次成型外形尺寸减去 1.5x 是实践中的经验公式。
