2.3 U形弯曲模
2.3.1 普通U形弯曲模
如图2-15所示为普通U形弯曲模之一，它在压力机的一次行程可弯曲出两个角度。该模具为敞开式，无模架的结构。在凹模内设置有压料板10，在弹簧的作用下，弯曲前后坯料始终在压紧状态，只要左右凹模圆角半径相等，坯料在弯曲过程不会发生滑移。
图2-15 普通U形弯曲模
1—下模座；2—挡料销；3—凸模；4—上模板；5—螺塞；6，9—弹簧；7—顶件器；8—凹模；10—压料板；11—卸料螺钉
技巧
模具安装时，先把上模固定在压力机上台面，在下模上放置坯料，再把下模与上模初步对准，由压力机先下行接近与下模接触时，再逐步用手动往下调行程，让上模与下模自动找正后，再固定下模。
2.3.2 镦压U形弯曲模
如图2-16所示为镦压U形弯曲模。该模具采用滑动导柱、导套导向的模座，很好地保证上、下模具的对准精度。工作时，将坯料放入凹模及压料板上，由挡料销8对坯料定位，上模下行，首先由滑动导柱导向，再进入弯曲成形。在弯曲成形时，弯曲凸模的镦压部分首先接触坯料，并在压料板的作用下，使弯曲凸模与坯料紧压状态下弯曲成形。弯曲结束，上模回程，用弹顶器12将制件顶出。
图2-16 镦压U形弯曲模
1，9—凹模；2—导柱；3—凸模；4—导套；5—上模座；6—模柄；7—固定板；8—挡料销；10—下模座；11—压料板；12—弹顶器；13—限位柱
技巧
镦压法是镦压制件的弯曲带，改变其应力、应变状态达到控制弯曲回弹目的。
该制件板料为1.6mm，为防止弯曲时弯曲凹模的侧向力及能很好保证弯曲时的合理间隙，该结构把弯曲凹模埋入下模座内8mm深。
经验
采用镦压法来改变回弹，其压料板通常采用Cr12MoV，热处理为55～58HRC以上，否则压料板的左右边缘在凸模凸出部分的受力下容易出现凹痕，影响改变回弹的效果。
镦压法凸模的镦压部分结构如图2-16A部放大图所示，其宽度一般为0.5～2.0mm左右（薄料取小值，厚料取大值），镦入深度一般为板料厚度的15％左右。该制件凸模镦压部分实际宽度取1.0mm，镦入深度取0.2mm。
该结构比较适合较小的弯曲圆角半径，不适合较大的圆角半径。
2.3.3 带R角凸模U形弯曲模
如图2-17所示为带R角凸模U形弯曲模。带R角凸模结构是改变弯曲回弹的方法之一。在凸模上加工出R角，把制件上的R角经过压制后小于板料厚度t。因该制件为U形弯曲，在弯曲时受力均匀，可以采用制件平面上4个ф5mm的圆孔作为定位孔。
图2-17 带R角凸模U形弯曲模
1—下模座；2，13—凸模挡块；3，9—凸模；4—固定板；5—固定板垫板；6—上模座；7—模柄；8—弹簧；10—导套；11—压料板；12—导柱；14—弯曲凹模；15—定位销；16—限位柱
技巧
该结构凸模上的R角在弯曲后模具即将闭合死时让制件上的外R角变薄来改变弯曲回弹。必要时把弯曲凹模14的左右两侧面作相应的让位，这样改变回弹的效果会更好。
经验
带R角弯曲局部结构如图2-18所示，它是利用凸模上的R把制件上的R角压薄来改变其应力、应变状态达到控制弯曲回弹目的。R角压薄后t0=（85％～90％）t。
图2-18 带R角弯曲局部结构示意图
2.3.4 大圆弧U形弯曲模
如图2-19所示为某家用电器的后盖，材料为08钢，料厚1.0mm。属大圆角U形弯曲件。从图中可以看出，该制件外形由两个R30mm组成的U形弯曲件，采用U形弯曲，如何控制R30mm的回弹是该模具的难点。
图2-19 制件图
因该制件相对弯曲半径较大，从相关资料查得，当r/t>10时，不仅弯曲件角度回弹大，而且弯曲半径也有较大变化。这时，可按下列公式计算出回弹值，然后在试模中根据制件现状的分析再进行修正。
①凸模圆角半径可按如下公式计算
②弯曲凸模角度可按如下公式计算
那么得出回弹的角度=90°-81.5°=8.5°
式中 r凸——凸模的圆角半径，mm；
r——制件的圆角半径，mm；
α——弯曲件的角度，（°）；
α凸——弯曲凸模角度，（°）；
t——材料厚度，mm；
E——材料的弹性模量，从资料查得该材料的E=190000MPa；
σs——材料的屈服点，从资料查得该材料的σs=200MPa。
经分析，该制件采用三个圆弧相切连接的方式来补偿回弹，分别为两个R27.4mm及一个R367mm的圆弧相切连接而成（见图2-20），从图中可以看出，该U形弯曲的尺寸作相应的改变，待弯曲成形弹复后的宽度等于U形制件的宽度。
图2-20 采用三个圆弧相切连接来补偿弯曲回弹
大圆角U形弯曲模具结构如图2-21所示。该模具最大外形长为530mm，宽为500mm，闭合高度为436mm。为使制件能很好的定位，在弯曲成形中不会发生滑移，本结构采用4件挡料块4、11安装在模具的两边定位。该结构压料板17上、下浮动行程较长，为确保上、下浮动的稳定性，在压料板底面安装小导柱22对下模座14导向，应注意的是小导柱22的一端安装在压料板17上不贯通，否则会在制件上容易压出压痕，从而影响制件的质量。
图2-21 大圆角U形弯曲模
1—压板；2，13—弯曲凹模；3—导柱；4，11—挡料块；5，12—弯曲凸模镶件；6—导套；7—上模座；8—上垫脚；9—凸模；10—圆柱销；14—下模座；15—下托板；16—下垫脚；17—压料板；18—卸料螺钉；19—氮气弹簧；20—垫块；21—小导套；22—小导柱；23—限位柱
工作时，首先将前一工序的工序件（后称坯料）放入弯曲凹模2、13上，由挡料块4、11对坯料进行定位，上模下行，压料板17在氮气弹簧19的压力下，首先成形出R367mm的部位，随着上模继续下行，再进行U形弯曲。弯曲结束，上模回程，已弯曲成（见图2-20）R367mm的部位弹复为平面，其他部位经弹复后，符合图2-19的尺寸公差要求。
技巧
为减轻上模的重量及减少模具的制作成本，本模具在凸模上面安装有3件上垫脚8，上垫脚8的上表面与上模座7连接，下表面与凸模连接，其定位方式用圆柱销连接，螺钉紧固。
为保证预成形有足够力及其稳定性，该结构在压料板17的底面安装5个氮气弹簧19弹压。
为方便弯曲凸模的调整，在弯曲凸模采用镶拼式结构，分别由一件弯曲凸模9和两件弯曲凸模镶件5、12组成。
经验
为防止弯曲时弯曲凹模2、13的侧向力及很好地保证弯曲时的合理间隙，该结构把弯曲凹模2、13埋入下模座14（埋入深度为10mm）。
2.3.5 厚料带滚针U形弯曲模
如图2-22所示为厚料带滚针U形弯曲模。该结构通常用于表面要求较高及板料较厚的制件。其工作原理及相关的要求与第2.2.2节“带滚针L形支架弯曲模”的工作原理相同。该制件为U形弯曲件，弯曲成形的工艺比第2.2.2节稳定。
图2-22 厚料带滚针U形弯曲模
1—上模座；2，7—凸模；3—上垫板；4—弹簧；5—压料板；6—卸料螺钉；8，15—凸模挡块；9，17—压板；10，13—滚针；11—弯曲凹模；12—定位销；14—限位柱；16—导柱；18—导套
在弯曲时，压料板始终在压紧的状态下进行，两边的凸模同时下行弯曲，使坯料在弯曲时不会发生滑移。
2.3.6 长侧边U形摇杆模
如图2-23所示为长侧边U形摇杆模。工作时，将坯料放入凹模，用挡块3定位，上模下行，摆动凸模5进入摆动凹模10，在弯曲的同时，凸模、凹模均向左边方向摆动。上模回程，在弹簧6的弹力下将摆动凸模复位，同时摆动凸模开始脱离摆动凹模时，将摆动凹模向右复位。
图2-23 长侧边U形摇杆模
1—下模座；2—凹模座；3—挡块；4—摇杆；5—摆动凸模；6—弹簧；7—上模座；8—转轴座；9—转轴；10—摆动凹模
技巧
该结构摇杆的一端连接在凸模上并用侧面的螺钉固定，而另一端固定在转轴上也是用螺钉连接，模具开启时，在弹簧6的作用下凸模始终往右边摆动。
2.3.7 可旋转凹模大圆角U形弯曲模
如图2-24所示为可旋转凹模大圆角U形弯曲模。模具开启时，顶杆9将压料板兼顶板10与凹模6顶平，同时将工序件用定位销8定位并放置好。上模下行，先依靠凹模6将工序件预弯、当凸模3与转动凹模6接触时，转动凹模7以轴为轴心转动。压力机滑块至下死点时，制件压制完毕。当压力机滑块上行时，在顶杆9的作用下，压料板兼顶板10将制件顶起。制件靠回弹回到90°直角。顶杆4在弹簧的作用下将制件顶出，使制件留在下模上，同时转动凹模7在弹簧11和顶销12的作用下复位到图示的双点画线位置。垫块14起限位和承受侧压作用。
图2-24 可旋转凹模大圆角U形弯曲模
1—独立导柱；2—上模座；3—凸模；4，9—顶杆；5，11—弹簧；6—凹模；7—转动凹模；8—定位销；10—压料板兼顶板；12—顶销；13—轴；14—垫块
技巧
为消除大圆角弯曲时的回弹，先采用凹模6进行U形预弯，接着再用转动凹模7摆动弯曲，将制件弯曲为负角，制件脱离凸模及凹模后，靠回弹回到90°直角。
经验
凸模3、凹模6及转动凹模7是本结构的工作部分，材料采用Cr12MoV或SKD11，热处理硬度为58～60HRC。
垫块14起限位和承受侧压作用，材料采用Cr12，热处理硬度为53～55HRC。
2.3.8 双向U形弯曲模
如图2-25所示为双向U形弯曲模。工作时，将坯料置于凹模2的上平面并定位，上模下行，凸模8将坯料弯曲成U形。上模继续下行，弹簧9被压缩，横向凸模4沿着凸轮3的工作面运动而横向位移，先弯曲c角和b角（见框形弯曲制件图），接着，压块6压下摆块7，弯曲a角，至此，框形弯曲件弯曲完毕，行程到下死点时，对弯曲件有校正作用。上模回程，各成形环节，由后向前，相继复位，直至上模回到上死点。
图2-25 双向U形弯曲模
1—下模座；2—凹模；3—凸轮；4—横向凸模；5—调整块；6—压块；7—摆块；8—凸模；9—弹簧；10—上模座
技巧
对于框形弯曲件，由于其弯角较多，需作多次弯曲；若采用一次弯曲，其传统模具结构如图2-25所示，在弯曲a、b、c圆角时，上部分材料与横向凸模制件会产生不必要的塑性变形，导致弯曲后的制件形状不准确。本模具力求克服这种不足。
经验
凸模8的作用是将坯料从纵向弯曲成U形，弹簧9的弹力稍大于将坯料弯曲成U形的弯曲力。调整块5通过导轨与横向凸模4连接。横向凸模4由凸轮3的工作面（即以cb长为半径的1/4圆弧面）推动其横向移动，从而使坯料弯曲c、b角。由于这段坯料在弯曲过程中的运动轨迹与横向凸模相同，因此，两者之间相对滑动。a角由压块6驱动摆块7使坯料成形。压块6与横向凸模4之间的距离可通过改变调整块5的高度来调整，以保证先弯c、b角，后弯a角。
2.3.9 棒料U形弯曲模
如图2-26所示为棒料U形弯曲模。该结构将ф10mm圆形的棒料（后称坯料）弯曲成U形件。为防止弯曲时的侧向力，本结构将弯曲凹模座1埋入到下模座8里，其埋入深度为6mm。工作时，将坯料放入凹模3及压料板7的圆弧凹槽内，左右方向由定位板2定位。上模下行，坯料在压料板7的紧压下弯曲成形。
图2-26 棒料U形弯曲模
1—凹模座；2—定位板；3—滚轮（凹模）；4—芯轴；5—模柄；6—凸模；7—压料板；8—下模座
技巧
该结构将凹模3做成滚轮，可减少坯料与凹模的摩擦力，便于弯曲成形。
为使坯料在弯曲过程中保持正确位置，将凸模6、压料板7与坯料接触的部位制作成半圆弧状。
经验
该制件圆棒的直径为ф10mm，那么凹模3、凸模6及压料板7的圆弧为R5.1mm，其弯曲凸模与凹模的间隙可参考板料弯曲的间隙。