文／張春雨、彭華、李京、李敬梓·一汽解放汽車有限公司

導(dǎo) 語(yǔ)

我們通常定義的中厚板類產(chǎn)品所指的料厚，一般為4～15mm。對(duì)于商用車企業(yè)來(lái)說(shuō)，車架類中厚板加工主要分為以下幾種：冷彎、數(shù)控沖孔、沖壓、折彎加工及下料切割等，其中中厚板折彎工藝已應(yīng)用多年趨于成熟，并且根據(jù)行業(yè)的發(fā)展逐漸朝著自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化方向發(fā)展，已經(jīng)涌現(xiàn)出了相當(dāng)多的折彎新式模具結(jié)構(gòu)、工藝方法、檢測(cè)方法。與傳統(tǒng)折彎模式對(duì)比，無(wú)論是在效率、精度，還是操作難度、勞動(dòng)強(qiáng)度、制造成本等方面，均有了很大的突破。相比其他加工工藝，折彎工藝生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短、成本低，因其柔性加工特點(diǎn)被各企業(yè)青睞，可以預(yù)見(jiàn)，這種柔性加工工藝將得到持續(xù)發(fā)展和應(yīng)用。

中厚板折彎是指改變板材或板件角度的加工，如將板材彎成V形、L形等。目前我們的車架類折彎產(chǎn)品，例如如圖1所示車架連接板主要采用的是折彎?rùn)C(jī)加工，我們主要產(chǎn)品里V形、L形的厚板連接板居多，材質(zhì)以500L比較常見(jiàn)，抗拉強(qiáng)度普遍在500～750MPa之間，而中厚板因?yàn)椴馁|(zhì)及料厚特點(diǎn)，通常制件重量都在10～35kg，制件板寬、長(zhǎng)度更是根據(jù)各公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)而變化頗多，這對(duì)加工效率、成本包括工人的勞動(dòng)強(qiáng)度都有很大挑戰(zhàn)。很多零件是承載件及連接件，對(duì)零件精度有較高要求，因此在前期的折彎工藝排布都需要加以考慮。

圖1 車架連接板

折彎件質(zhì)量要求

折彎件有V形，U形，Z形及其他較復(fù)雜的折彎形狀。我們一般遵循以下要求：

⑴折彎零件各部分尺寸、角度、直線度精度。

⑵折彎零件孔的位置度準(zhǔn)確性。

⑶折彎后的零件不應(yīng)有翹曲或扭曲松筋現(xiàn)象。

⑷折彎零件表面應(yīng)無(wú)明顯劃痕、折彎壓痕現(xiàn)象。

影響折彎質(zhì)量的主要因素

模具

折彎模具是用來(lái)折彎加工的主要工裝，通常折彎工件的形狀和尺寸取決于模具精度。模具的精度越高，裝配越精準(zhǔn)，折彎件精度也越高。此外，模具定位的結(jié)構(gòu)及精度對(duì)工件尺寸的精度都有較大影響。

板材性能

折彎板材性能對(duì)折彎件質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

1)實(shí)際生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)，即使不同批次、不同廠家的材料，都會(huì)存在性能波動(dòng)，應(yīng)力及回彈情況也各不相同，直接導(dǎo)致了折彎件的精度不穩(wěn)定。

2)材料的厚度在上下公差范圍內(nèi)的波動(dòng)也是影響精度的原因，即使采用同一折彎模進(jìn)行折彎，所得到的工件尺寸與形狀也有所差異。厚度大的，折彎時(shí)阻力大，回彈小；厚度小的回彈就大，影響了工件的精度，并且易產(chǎn)生翹曲及扭彎現(xiàn)象。

工藝

折彎工序增多時(shí)，各工序的累積誤差會(huì)增大，此外，工序前后安排順序不同也會(huì)對(duì)精度有很大影響。通常遵循先短邊后長(zhǎng)邊、先外圍后中間、先局部后整體的順序。應(yīng)當(dāng)考慮模具與工件干涉情況，合理安排折彎順序，折彎順序不是一成不變的，要根據(jù)折彎的形狀或工件上的障礙物適當(dāng)調(diào)整加工順序。

工件形狀及尺寸對(duì)精度的影響

形狀不對(duì)稱和外形尺寸較大的折彎件回彈的偏差會(huì)明顯增大。

影響回彈的主要因素

⑴材料的力學(xué)性能

材料的力學(xué)性能指的是材料的抗剪強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度和材料屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)率。由于材料的種類、牌號(hào)不同，它的力學(xué)性能也不一樣，并且伴隨批次不同有波動(dòng)。

⑵材料表面質(zhì)量

板材厚度、表面質(zhì)量對(duì)回彈有較大影響。若材料表面不平，凹凸或有異物，在彎曲時(shí)將會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，對(duì)回彈有較大影響。

⑶相對(duì)折彎半徑R/T

R：折彎上刀半徑T：材料厚度

相對(duì)折彎半徑R/T值越大，則回彈值越大。因?yàn)镽/T值較大時(shí)，變形程度很小，折彎斷面中心部分會(huì)出現(xiàn)很大的彈性區(qū)，伴隨回彈值就大。所以一般都選擇相對(duì)小的相對(duì)折彎半徑。但過(guò)小的折彎半徑易使彎曲處破裂，必須均衡考慮。

⑷折彎角

折彎角越大表示變形區(qū)越大，回彈值就越大。但折彎角與折彎半徑的回彈值無(wú)關(guān)。

(5)設(shè)備精度及折彎速度影響

例如，在U形件折彎過(guò)程中，由于折彎?rùn)C(jī)噸位大小、工作速度等因素的不同，都會(huì)使折彎尺寸發(fā)生變化。

無(wú)壓痕折彎刀具的應(yīng)用

傳統(tǒng)折彎?rùn)C(jī)上模主要分為直刀、彎刀、尖刀幾類，下模主要有V形、U形等結(jié)構(gòu)。而傳統(tǒng)的折彎方式由于下模R角和板料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)往往會(huì)在制件兩側(cè)產(chǎn)生壓痕，折彎件與下刀接觸而滑動(dòng)，在折彎工序完成后，接觸點(diǎn)發(fā)生位置移動(dòng)就產(chǎn)生了折彎壓痕。其壓痕寬度約為0.414倍凹模V形槽的寬度，會(huì)對(duì)涂裝后表面質(zhì)量有著很大影響，而無(wú)壓痕技術(shù)經(jīng)過(guò)發(fā)展及應(yīng)用體現(xiàn)出了很好的作用，也出現(xiàn)了相當(dāng)多的無(wú)壓痕折彎模具結(jié)構(gòu)，如圖2所示。如滾軸式無(wú)壓痕模具可以很好的起到減輕壓痕甚至消除壓痕的作用，經(jīng)過(guò)改良甚至可以應(yīng)用于特種高強(qiáng)厚板折彎。

圖2 無(wú)壓痕折彎模

折彎自動(dòng)化

我們所加工的板材基本都是中厚板，折彎件的重量從幾公斤到幾十公斤，長(zhǎng)度從零點(diǎn)幾米到平均三米左右，長(zhǎng)期生產(chǎn)工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率會(huì)出現(xiàn)衰減，所以引入機(jī)械手及自動(dòng)上下料裝置以實(shí)現(xiàn)如圖3所示的自動(dòng)上下料及折彎加工，折彎自動(dòng)化是我們以后的主要發(fā)展方向，這對(duì)于一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)也是長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。無(wú)論是從成本、效率、產(chǎn)品一致性還是企業(yè)尋求能提高效率、建立更強(qiáng)大、更經(jīng)得起未來(lái)考驗(yàn)的業(yè)務(wù)模式的考慮，自動(dòng)化方案都是一種理想、可靠的方案。在折彎自動(dòng)化領(lǐng)域，過(guò)去10年里有了長(zhǎng)足發(fā)展，各類企業(yè)開(kāi)始應(yīng)用這類技術(shù)。對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)說(shuō)，機(jī)械、軟件和機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步使折彎自動(dòng)化更加實(shí)用。

圖3 折彎自動(dòng)化

檢測(cè)自動(dòng)化

傳統(tǒng)的折彎精度檢測(cè)主要靠角度尺或者相關(guān)線下檢具等，精度及效率都存在一定問(wèn)題。另一方面企業(yè)也要求提高折彎工件的加工質(zhì)量并降低廢品率，如圖4所示折彎?rùn)C(jī)激光角度測(cè)量系統(tǒng)有了廣泛需求及應(yīng)用。

圖4 折彎在線檢測(cè)

在實(shí)際生產(chǎn)中，各種生產(chǎn)因素的波動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)的折彎件尺寸發(fā)生偏差，這導(dǎo)致了二次返修甚至廢品的產(chǎn)生。企業(yè)在尋求一種能完成在線精度檢測(cè)并能將折彎偏差反饋給操作系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，激光在線測(cè)量系統(tǒng)可通過(guò)設(shè)置在工作臺(tái)前后位置的攝像頭實(shí)時(shí)檢測(cè)工件的角度，同時(shí)控制折彎的行程，最終獲得穩(wěn)定、高質(zhì)量的折彎產(chǎn)品。其主要特點(diǎn)體現(xiàn)在以下方面：

⑴能適用于不同開(kāi)口的下模寬度，大幅度減少激光在線測(cè)量工作對(duì)于折彎效率的影響，在數(shù)據(jù)回彈補(bǔ)償工作模式下，整套系統(tǒng)增加的額外折彎時(shí)間對(duì)加工效率沒(méi)有任何影響。

⑵適應(yīng)更小的工件幾何外形，加工范圍更寬。折彎角度精度更高，可支持的折彎角度范圍擴(kuò)展至60度至170度范圍。另外，在自動(dòng)化加工過(guò)程中使用激光在線測(cè)量系統(tǒng)后，在主動(dòng)回彈補(bǔ)償模式下，一旦生產(chǎn)因素發(fā)生波動(dòng)，無(wú)需停止操作或重新調(diào)整參數(shù)，整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線將能持續(xù)生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的折彎產(chǎn)品，提高自動(dòng)化加工的效率和加工穩(wěn)定性。

折彎輔助設(shè)備

隨著折彎技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)多采用數(shù)控折彎?rùn)C(jī)。廠家對(duì)折彎精度要求越來(lái)越高，折彎?rùn)C(jī)的功能部件越來(lái)多樣化。各設(shè)備廠家都努力提高機(jī)床的自動(dòng)化程度。目前大部分工廠是人工托料，普通小料只需一個(gè)人操作一臺(tái)折彎?rùn)C(jī)即可，但涉及到大幅面鈑金的時(shí)候，往往需要4～6人才能操作一臺(tái)折彎?rùn)C(jī)。也有折彎?rùn)C(jī)廠家自帶托料架，但往往不能做到其翻轉(zhuǎn)和板料同步，在折彎過(guò)程中，常有板料和托料架不能緊密貼合，導(dǎo)致折彎過(guò)程中料板發(fā)生翹曲，穩(wěn)定性差且有安全隱患。如圖5所示，隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)就是其中一種較為復(fù)雜的輔助加工設(shè)備，在板料折彎過(guò)程中，該機(jī)構(gòu)必須能夠?qū)崿F(xiàn)始終托住不斷上翻的板料，與折彎數(shù)控程序?qū)崿F(xiàn)同步以免板料因重力下垂,影響折彎質(zhì)量。可增加旋轉(zhuǎn)托板，減少大尺寸工件旋轉(zhuǎn)方向的難度及工件翹曲所帶來(lái)的安全隱患。

圖5 輔助托架

折彎件常見(jiàn)的質(zhì)量缺陷及工藝措施

我們?cè)谏a(chǎn)中經(jīng)常碰到各種各樣的折彎缺陷需要解決，比如折裂、壓痕等問(wèn)題。材料經(jīng)剪切或沖裁后，在邊緣常出現(xiàn)毛刺或細(xì)小加工裂紋，加工所帶來(lái)應(yīng)力集中容易導(dǎo)致折裂缺陷，對(duì)此采取的工藝措施為：

⑴經(jīng)剪切或沖裁后的板料，折彎時(shí)要求剪切面向里，即處于受壓狀態(tài)，成形效果較好。

⑵折彎前對(duì)板料進(jìn)行去毛刺處理，折彎后可對(duì)折裂處使用手工砂輪機(jī)修磨。

結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了我公司在中厚板折彎實(shí)際生產(chǎn)中所采用的一些工藝措施，及基于未來(lái)發(fā)展方向所采用的一些自動(dòng)化設(shè)備等，希望能給同行提供一些可借鑒的幫助。