金属线材应用极为广泛，目前我国已成为世界上线材生产与消费第一大国,然而关键的线材加工设备，我国与发达国家的设计水平却有很大差距。国内现有的线材弯曲加工设备相对工序繁多、集成化程度低、设备柔性差、不能进行连续加工。本文针对以上不足，以发达国家的智能型金属线材制品生产设备为参考依据，设计了一种三维数控弯丝机。为此本文从以下方面展开研究与设计。首先，本文对比分析了国内弯曲设备的特点及不足，明确了该弯丝机的技术要求，在此基础上确定弯丝机的整体结构设计方案，再将整个机构模块化，对该设备各个模块的设计及工作原理进行详细说明与分析；最后应用ANSYS有限元分析软件对其关键部件进行静力学仿真分析，并对其结构进行了改进设计。其次，根据矢量弯曲原理，对不同坐标形式下的加工数据进行了坐标转化。针对不同类型线材的成形过程进行了分析，建立了相应的数学模型，并给出了加工过程参数的计算公式；此外分别推导出了弯丝机弯曲模块、剪切模块所需功率与线材相关参数的数学关系，为电机的选型和驱动提供了参考依据。最后，对弯丝机弯曲成形过程中出现的回弹现象作了具体分析，归纳总结了各因素对回弹的影响特点。针对该弯丝机的结构特点，提出了弯曲成形过程的回弹补偿方案。