郭啟榮

（山東省濟南市中車山東機車車輛有限公司，山東 濟南 250022）

本文通過對鈑金折彎成形過程的分析，通過對折彎工件從下料到成形過程和結(jié)果的分析，結(jié)合數(shù)控折彎機工作原理，總結(jié)折彎件常見缺陷，通過采取工藝措施，提高了折彎件尺寸精度和質(zhì)量，降低了工件返修率，總結(jié)出一些較實用的折彎工藝，為更好地實現(xiàn)鈑金件折彎成形和同行業(yè)設(shè)計和工藝人員提供參考。

1 折彎成形原理

折彎機分普通折彎機和數(shù)控折彎機兩種。當前國內(nèi)各生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)國家鐵路貨車高質(zhì)量發(fā)展要求，在實際生產(chǎn)中一般用數(shù)控折彎機折彎，其基本原理就是利用折彎機的折彎刀(上模)、V形槽(下模)，對工件進行折彎和成形。

圖1 折彎原理示意圖

折彎過程選用恰當?shù)牡毒叻浅ｊP(guān)鍵，折彎刀具分為上折彎刀和刀槽兩種，即上模和下模。折彎機配有通用的下模與專用下模，所有槽口均為“V”形，一般情況下，當折彎厚度t≤3mm時，下槽寬V=(6-8)×t,當t≥3mm時，V=(8-12)×t，如選擇較小的底模V型槽折彎，易使板材展開尺寸出錯，并且容易使配件產(chǎn)生較大壓痕，影響配件成形質(zhì)量。

折彎上模主要有直刀、鵝頸刀（大彎刀）、小彎刀、圓弧刀等各式刀具，也可以根據(jù)零件實際情況定制專用的刀具。直刀主要用于折彎厚度t≤3mm的零件，小彎刀主要用于折彎縱深比較小的“U”形件，鵝頸刀主要用于折彎縱深比較大的“U”形件，壓平刀為主要用于折彎零件的反向返修。

2 折彎展開尺寸計算

①鋼材在常溫狀態(tài)下彎曲時的拉伸或壓縮的規(guī)律：彎曲半徑R與鋼板厚度t之比大于5時，鋼板在彎曲的時候，外層受到拉應(yīng)力，內(nèi)層受到壓應(yīng)力，從拉到壓之間有一既不受拉力也不受壓力的過渡層—中性層。不論是型鋼或板材的彎曲，在下料計算時，都是采用分段計算法，即直線部分加上彎曲部分，而計算的重點在彎曲部分。②如果是彎制小于或等于90°的折角彎曲件，可近似的用內(nèi)側(cè)直邊相加，來計算長度。所謂折角彎曲件，就是工件內(nèi)側(cè)為兩直邊，角部沒有圓弧或圓弧極小。③如果是彎制大于或等于90°的圓角彎曲件，其長度計算是；如果R（折彎圓弧）與t（板材厚度）之比大于5時，按照中心層不變動計算；反之則應(yīng)視R與t之比來決定。

彎曲中心角α是彎曲件圓角變形區(qū)圓弧所對應(yīng)的圓心角。理論上彎曲變形區(qū)局限于圓角區(qū)域，直邊部分不參與變形，似乎變形程度只與相對彎曲半徑R與t有關(guān)，R與t之比根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，可以用k值表示，k值為中性層移動系數(shù)，見表1：

表1 彎曲件R與t之比數(shù)據(jù)及中性層移動系數(shù)

圓角部分料長計算公式為：πα/180°(R+kt）(α≤90°）；

當α=90°時，可以簡化為π/2(R+kt）；

如果是彎制小于90°的圓角彎曲件，圓角部分計算公式為：L=π（180° -α）(R+kt）/180°，式中k值見上表，當R/t＜0.5時，k值可近似的取0.25～0.35。

此折彎系數(shù)的確定在實際生產(chǎn)中的重要性在于，解決工藝人員憑經(jīng)驗確定折彎系數(shù)和不同工藝人員編制工藝文件確定的折彎系數(shù)不一致的問題，同時也為計算機輔助編制工藝（包括工藝文件自動編制，展開料的自動計算，材料消耗定額自動計算等）提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3 折彎機工作噸位計算

工作噸位就是指折彎時的折彎壓力。通常，工作噸位可按下表進行計算選擇，并在加工參數(shù)中設(shè)置，折彎壓力近似計算公式：P=650S2L/1000v，其中各參數(shù)的單位，P—kN S—mm L—mm V—mm。

圖2 折彎機工作參數(shù)示意圖

表2 折彎壓力對照表

①表中數(shù)值為板料長度為1米時的折彎壓力.例S=4mm L=1000mm V=30mm查得P=350kN；②本表按強度σb＝450N/mm2的材料為依據(jù)計算的，在折彎其它不同材料時，折彎壓力為表中數(shù)據(jù)與下列系系數(shù)的乘積；青銅（軟）：0.5；不銹鋼：1.5；鋁（軟）：0.5；鉻鉬鋼：2.0。

4 影響折彎件成形質(zhì)量因素和解決方案

4.1 折彎邊高度尺寸過小

最小折彎邊尺寸一般H≥2t+R，如果折彎邊太小，否則容易扭曲變形，尤其當折彎邊為斜邊時，最容易發(fā)生因折彎邊太小而造成扭曲變形的情況

4.2 折彎件孔拉伸變形

為了避免孔位分布在折彎變形區(qū)內(nèi)，孔邊距離（折彎后外邊至孔邊的最近距離）一般應(yīng)保證L≥3倍料厚。對于平行于彎曲線的長腰形孔，為保證折彎精度和防止孔位變形，孔邊距離一般應(yīng)L≥4倍料厚。如果孔位必須要分布在變形區(qū)內(nèi)時，為保證精度，一般采用先加工小孔折彎后再擴孔，以達到要求，也可在折彎位置沖工藝孔或缺口來轉(zhuǎn)移變形區(qū)。

4.3 折彎件發(fā)生干涉

當折彎工件發(fā)生干涉或抗刀現(xiàn)象時，強制施加外力會導(dǎo)致工件折彎角度達不到要求。對此采取的工藝措施為：對于干涉現(xiàn)象，采用折彎反變形法，第一刀工序先在工件中間折鈍角，第二、三刀工序進行兩邊折彎，第四刀工序反壓中間（第一刀反面）至平；對于抗刀現(xiàn)象，可更換直板上刀，使用彎刀進行折彎。

4.4 折彎件折彎處斷裂

一是經(jīng)剪切或沖裁后的工件，折彎時保證剪切面向里，即處于受壓狀態(tài)，成形效果較好；二是當纖維方向與折彎線方向平行時，易撕裂，需增加折彎圓角半徑，至少為板材最小彎曲半徑的1.7倍；當組織纖維方向與折彎線垂直時，折彎圓角半徑可為最小彎曲半徑；也將工件折彎處進行退火熱處理或換用塑性好的材料；三是工件折彎線沿其某一邊緣線進行壓彎處理，會出現(xiàn)帶料撕裂，在折彎工件上拐角處沿折彎線方向增加工藝孔，其工藝孔直徑約為板厚的1.5倍～2.0倍。

4.5 折彎件回彈

角度補償法，若工件折彎角度為90°，折彎機下槽（V形）開口角度可選擇87°或88°；在彎曲終了時進行加壓校正，延長折彎機上模、工件、下槽的接觸時間，以增加下槽圓角處的塑性變形程度，使拉壓區(qū)纖維的回彈趨勢互相抵制，從而減少回彈。

4.6 折彎件凸起或者鼓包

對部分工件質(zhì)量要求較高的，圓角凸起會影響焊接或裝配尺寸精度，需去除。若采用熱切割設(shè)備下料，工藝人員在板件展開下料時，對下料圖以折彎線為中心作向里凹圓弧，去掉多余板料。對沒有進行板料切割凹圓弧的工件，在折彎完成后進行手工修磨至要求的尺寸精度，若裝配精度要求較高，需對工件進行銑邊處理。

4.7 折彎件壓痕或滑傷

但是對于304L、12Cr17Mn6Ni5等一些特殊材質(zhì)，外觀鏡面，需采取一定措施；對于碳素鋼材質(zhì)，增大折彎下槽寬度，使其成形圓角半徑增大，減小下槽對工件的擠壓；對于特殊不銹鋼材質(zhì)，壓彎前做準備工作，在折彎機下槽上鋪紙隔離或可使用防壓痕墊和這防劃傷下模。

4.8 折彎邊為異形邊無法定位

中薄板件可選擇激光切割機或者精細等離子切割機下料，直接在工件上割出折彎標記割縫，此割縫對薄板影響較小，能后期修復(fù)；中厚板板件可切割一件和原異形件相同的工件作為劃線工裝樣板，厚度要求一般為2mm～4mm，寬度30mm～50mm，固定在后檔尺上用于折彎定位；也可設(shè)置輔助定位耳片，耳片與零件最高點平齊，折彎后通過氣切等方式去除耳片，實現(xiàn)零件折彎成形。

5 結(jié)束語

本文從展展開料尺寸計算、折彎刀具選擇、折彎噸位計算、折彎過程中常發(fā)生的問題及解決方案等幾個方面重點進行論述，從工藝技術(shù)角度出發(fā)，對折彎工件常見缺陷及工藝性問題預(yù)防提出合理解決措施，分析總結(jié)出了較實用折彎工藝，形成一份具有指導(dǎo)意義的論文傳遞給工藝人員，將其做為鈑金零件工藝準備過程中一份指導(dǎo)資料，為降低零件加工成本、提高零件質(zhì)量及生產(chǎn)效率做出貢獻。