侯和龍，劉榮偉，倪 雪，孫楊鋒，朱 樂，劉雅聰

(1.承德石油高等?？茖W(xué)校 工業(yè)技術(shù)中心，河北 承德 067000；2.河鋼承鋼 能源事業(yè)部，河北 承德 067000)

鈑金加工是針對(duì)金屬薄板的一種綜合的冷加工工藝。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，制造業(yè)不斷地發(fā)展，但是在金屬加工工藝中，鈑金加工仍然是必備的一環(huán)，在其中仍有著不可或缺的作用。無論是在航空航天方面，飛機(jī)、火箭等飛行器的機(jī)身的制造，還是高鐵、汽車等車身的制造，鈑金都是其中最重要的加工方法。鈑金折彎過程是鈑金加工中最常見的工序之一，折彎過程中對(duì)金屬薄板的強(qiáng)度和塑形有著較高的要求[1]，尤其是折彎為圓筒件更加是鈑金加工過程中較難的一個(gè)部分。為保證整個(gè)折彎過程的工藝的合理性和最終成型的圓筒件的尺寸和精度。眾多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。其中，史海波[2]在力學(xué)模型的基礎(chǔ)上對(duì)鈑金折彎結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究；趙子文[3]研究了鈑金折彎的結(jié)構(gòu)的工藝性設(shè)計(jì)；李青[4]對(duì)鈑金折彎工藝性過程中的加工方法進(jìn)行了分析和探討。

筆者主要針對(duì)鈑金折彎過程中的圓筒件的加工進(jìn)行了加工設(shè)備的改進(jìn)，在原有的折彎機(jī)的基礎(chǔ)上，通過一個(gè)簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可快速、簡(jiǎn)易的實(shí)現(xiàn)圓筒件地加工，從而避免了原有的操作難和設(shè)備貴的問題。同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元仿真，對(duì)其加工過中的應(yīng)力分布和變形量進(jìn)行了分析，從而對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化。

1 鈑金折彎現(xiàn)有加工工藝

鈑金折彎加工圓筒件的現(xiàn)有加工工藝主要是采用圓形件彎曲模進(jìn)行加工[5]，對(duì)于相對(duì)較大的圓筒(直徑d>20 mm)，其彎曲方法一般采用兩道工序彎曲成型的加工方法，首先將金屬薄板使用專用模具折彎為三個(gè)120°的圓弧組成的波浪形，波浪形的尺寸必須先經(jīng)過試模的修正，然后再將其折彎為圓筒形，如圖1所示。這種加工方法雖然可以保證其加工的尺寸要求和精度，但是其操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，因此在實(shí)際的生產(chǎn)中應(yīng)用并不廣泛。

其中，圖1b)中1為凸模；2為凹模；3為定位板。

鈑金折彎圓筒件的加工方法還可以通過一次彎曲成型模的方法進(jìn)行加工[6]，這個(gè)加工方法主要是使凹模帶擺動(dòng)，這樣金屬薄板就可以通過兩側(cè)的定位板和帶擺動(dòng)的凹模上端進(jìn)行定位，然后將金屬薄板先加工為U形，此時(shí)凸模繼續(xù)向下，是凹模發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就將金屬薄板加工折彎為圓筒，如圖2所示。這種加工方法而成的圓筒件尺寸精度較低，模具的結(jié)構(gòu)也相對(duì)于更加復(fù)雜，容易出現(xiàn)加工問題。

2 鈑金折彎圓筒件的工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)有的圓筒件加工方法，在一次彎曲成型模具的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)在常用的折彎機(jī)，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的金屬板材折彎機(jī)構(gòu)，如圖3所示。

該結(jié)構(gòu)為專門為折彎圓筒狀的鈑金件所設(shè)計(jì)的，在使用過程中它搭配著傳統(tǒng)折彎機(jī)使用，利用支撐板和折彎機(jī)相連接，將金屬薄板和支撐板壓實(shí)在折彎機(jī)中，然后將轉(zhuǎn)動(dòng)架轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒圍繞成型滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就可以使金屬薄板成型為一個(gè)圓筒件。圓筒件的尺寸隨著成型滾筒的尺寸變化而發(fā)生變化，在成型不同直徑大小的圓筒件的時(shí)，只需要將成型滾筒和轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒進(jìn)行調(diào)換，這樣即可得到不同尺寸的圓筒件。在金屬薄板成型為圓筒件的過程中，當(dāng)所需轉(zhuǎn)動(dòng)力比較大時(shí)，單獨(dú)依靠人力轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)架的轉(zhuǎn)動(dòng)是不能達(dá)到時(shí)，可在加長桿連接處安裝加長桿，這樣可以節(jié)省人力，使操作更加簡(jiǎn)單。該結(jié)構(gòu)實(shí)際使用過程中如圖4所示。

在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，將金屬薄板折彎為圓筒件使用該結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工相對(duì)于傳統(tǒng)的圓筒件折彎成型的方法，在結(jié)構(gòu)上相對(duì)傳統(tǒng)的折彎設(shè)備，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加的簡(jiǎn)單，操作更加方便；在效率上，這結(jié)構(gòu)成型圓筒件的加工效率相對(duì)與傳統(tǒng)的圓筒件的加工方法有著相當(dāng)大的提高，但是在圓筒件成型后質(zhì)量上，相對(duì)于傳統(tǒng)的二次彎曲成型的方法，該設(shè)備的成型圓筒件無法進(jìn)行回彈量的控制，加工工件的精度較差，不適用于對(duì)精度要求過高的成型加工與生產(chǎn)。

3 結(jié)論

該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是為進(jìn)行折彎成型圓筒件的加工，其具備以下特點(diǎn)，可以使其大范圍的應(yīng)用在實(shí)際的產(chǎn)生過程中。1)該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)與傳統(tǒng)的圓筒件的成型方法，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作方便，經(jīng)濟(jì)性好，適用于金屬薄板折彎為圓筒件加工生產(chǎn)。2)該結(jié)構(gòu)搭配傳統(tǒng)折邊機(jī)使用，并不需要專用圓筒件彎曲模具和設(shè)備，而且生產(chǎn)效率高，可以進(jìn)行對(duì)精度要求不高的批量加工。