■山推工程機(jī)械股份有限公司 李賀德，李勇，徐宗磊，丁志遠(yuǎn)

中厚板指4.5～25.0mm厚鋼板，推土機(jī)、挖掘機(jī)、壓路機(jī)、裝載機(jī)等工程機(jī)械用板材件多為中厚板。目前，中厚板成形主要包括：折彎?rùn)C(jī)折彎成形、卷板機(jī)卷制成形及壓力機(jī)模具成形。

1. 折彎?rùn)C(jī)折彎成形

（1）折彎成形及上下模 折彎?rùn)C(jī)折彎成形工藝基本原理是利用折彎?rùn)C(jī)上模（折彎刀）和下模對(duì)金屬板材件折彎到滿足一定折彎半徑和角度的工藝方法。如表1所示，常見折彎刀分為直刀和鵝頭刀，下模包括V形下模和U形下模，對(duì)于成形半徑較小工件一般采取折彎?rùn)C(jī)折彎成形。

（2）折彎件展開放樣 目前，對(duì)于一些簡(jiǎn)單折彎件進(jìn)行工件展開的展開放樣時(shí)仍用CAD軟件進(jìn)行計(jì)算，稍微復(fù)雜折彎件直接利用三維軟件SolidWorks進(jìn)行繪制，然后轉(zhuǎn)化成CAD格式，對(duì)于工件展開時(shí)中性層計(jì)算采用的系數(shù)K根據(jù)折彎半徑R和工件厚度δ比值R/δ大小確定經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見表2）。

（3）折彎注意問題 根據(jù)工件折彎長(zhǎng)度、板厚選擇下模開口大小并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算工件折彎所需折彎力選擇噸位相匹配的折彎?rùn)C(jī)。選取折彎?rùn)C(jī)下模開口大小的經(jīng)驗(yàn)是下模開口至少是板厚6倍，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出折彎所需折彎力大小選取相應(yīng)折彎?rùn)C(jī)。計(jì)算折彎力大小經(jīng)驗(yàn)公式為

其中F——壓力（kN）；

L——折彎長(zhǎng)度（mm）；

Rm——抗拉強(qiáng)度；

S——厚板（mm）；

V——下模開口（mm）。

當(dāng)板材為高強(qiáng)板時(shí)，系數(shù)1.42取值1.6。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)折彎部位相鄰或某一條邊折彎部分為長(zhǎng)度方向部分折彎時(shí)工件需要預(yù)留止裂槽，如圖1、圖2所示。

當(dāng)工件上小圓孔離折彎半徑較近時(shí)應(yīng)考慮折彎和加工孔順序，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可判定當(dāng)小圓孔邊緣距折彎后圓弧切線距離大于兩倍板厚時(shí)，小圓孔不會(huì)發(fā)生變形。

另外，對(duì)于有些工件需要考慮在折彎時(shí)增加余料，折彎后進(jìn)行割除；有些工件為了防止折彎后在折彎處形成凸起，需要在工件折彎線處預(yù)留出小豁口等。

表1 折彎?rùn)C(jī)上模和下模截面示意

表2 折彎件中性層計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2. 卷板機(jī)卷制成形

（1）卷板機(jī)卷制成形原理及常見生產(chǎn)工件 卷板機(jī)卷制成形是工件借助上輥下壓及下輥旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過多道次連續(xù)彎曲，產(chǎn)生永久性塑性變形以達(dá)到工件尺寸要求的一種工藝方法。

成形半徑較大且弧長(zhǎng)較長(zhǎng)工件及圓環(huán)狀工件一般采取卷板機(jī)卷制成形，推土機(jī)弧形板、壓路機(jī)鋼輪、裝載機(jī)鏟斗、挖掘機(jī)動(dòng)臂蓋板、挖斗及回轉(zhuǎn)支撐等是卷制成形工件的典型（見圖3）。

（2）工件曲度 工件經(jīng)卷彎后所得曲度取決于輥軸相對(duì)位置、工件厚度及力學(xué)性能。如果所卷工件材質(zhì)相同、厚度一樣時(shí)，輥軸相對(duì)位置愈近，則卷得曲度就愈大，反之則愈小；若輥軸相對(duì)位置固定不變時(shí)，所卷工件愈厚或材質(zhì)愈軟，則卷得曲度也愈大，反之則愈?。ㄒ妶D4）。

它們之間關(guān)系可以近似地用下式表示

式中D1、D2——輥軸直徑；

δ——工件板厚；

R——工件曲率半徑。

有的卷板機(jī)兩下輥間距離B值固定或可調(diào)節(jié)，上下輥間垂直距離H可以任意調(diào)整，以適應(yīng)工件曲度需求。一般通過改變H來(lái)得到不同曲度。由于不同材質(zhì)和板厚工件回彈量事先難以計(jì)算確定，所以上述關(guān)系式不能準(zhǔn)確標(biāo)出所需H值，僅供卷板時(shí)上輥下壓值參考。實(shí)際生產(chǎn)中，大都采用試測(cè)方法，即憑經(jīng)驗(yàn)分3～4次調(diào)整上輥下降高度，逐漸試卷到合乎要求的曲度為止。

（3）卷制成形注意事項(xiàng) 需要通過卷板機(jī)卷制成形工件兩端直邊較小或沒有直邊時(shí)，為消除剩余直邊應(yīng)先對(duì)工件進(jìn)行預(yù)彎，使剩余直邊彎曲到所需曲率半徑后再卷彎。對(duì)于圓度要求很高的圓筒，即使采用具有預(yù)彎功能的卷板機(jī)進(jìn)行卷制，也應(yīng)事先進(jìn)行預(yù)彎。

常見預(yù)彎方式有3種方法：①在三輥或四輥卷板機(jī)上預(yù)彎，適用于板厚較薄的工件。②在壓力機(jī)上預(yù)彎，適用于各種厚度板材的工件，要求工件寬度在壓力機(jī)工作寬度范圍之內(nèi)。③通過折彎?rùn)C(jī)鉻彎預(yù)彎，有些工件在卷板之前進(jìn)行預(yù)彎，有些工件在卷板后把端部直邊鉻到工件要求的曲率。

卷彎時(shí)，輥軸對(duì)工件有一定壓力，并與工件表面產(chǎn)生摩擦，所以在卷制表面質(zhì)量要求較高工件時(shí)，卷彎前應(yīng)清理輥軸及工件表面。對(duì)有膠紙等保護(hù)表面的工件，也要注意清除紙面金屬屑和膠，并把膠紙搭接部分撕掉，否則對(duì)零件表面質(zhì)量有影響。

3. 壓力機(jī)模具成形

（1）壓力機(jī)模具成形及適用范圍 板材工件壓力機(jī)模具成形是經(jīng)展開放樣板材在專用成形模具上進(jìn)行壓力機(jī)一次成形的工藝方法。壓力機(jī)模具成形一般應(yīng)用于成形較簡(jiǎn)單、大批量、成形區(qū)域位于工件端部、適當(dāng)大小板材成形件生產(chǎn)，也常用于工件卷制成形前預(yù)彎。挖掘機(jī)斗桿上蓋板、推土機(jī)后橋“小腿”是常見壓力機(jī)模具一次成形件；挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)支撐圓環(huán)預(yù)彎是常見用壓力機(jī)模具預(yù)彎工件（見圖5、圖6）。

圖 1

圖 2

圖3 卷板機(jī)

圖4 決定曲度參數(shù)

圖5 常見四柱壓力機(jī)

圖6 壓形胎具

（2）設(shè)計(jì)壓形模具需注意的問題 一般來(lái)說，壓形模設(shè)計(jì)是針對(duì)單一產(chǎn)品進(jìn)行的設(shè)計(jì)，壓形模只對(duì)應(yīng)單一產(chǎn)品。壓形模設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合工件材質(zhì)、板厚、成形半徑、工件寬度等因素考慮材料反彈；根據(jù)工件特征考慮壓形模裝夾、工件定位方式等。