提高弯曲件折弯精度的工艺措施探析

2012-01-25于荣

时代农机 2012年3期

于荣

(陕西宇航科技工业公司，陕西西安 710025)

随着钣金件加工设备，尤其是数控设备的不断发展，电子产品、电气模块的机柜、机箱以及控制台等都大量的采用了薄板冲压加工而成的钣金结构形式。这种方式不但有效降低了产品的质量和体积，同时还提高了产品的外观效果，降低了产品的生产成本。因此，钣金件在设备，尤其是箱体设备中得到了广泛的应用。而弯曲件在钣金件中占有很大的比例，其弯曲精度对整个产品的使用和性能等都产生直接影响，对整个产品起至关重要的支撑作用。总的来讲，弯曲件的折弯精度主要包括尺寸精度、角度精度以及形位精度三个方面。下面将以钣金件在液压折弯机上采用间隙折弯法以及弯曲件板式结构的弯曲作为分析的对象，探讨了弯曲件折弯精度的控制工艺措施。

1 间隙折弯法精度控制策略分析

1.1 间隙折弯工艺分析

间隙折弯加工过程中，主要是利用上、下模之间的间隙来进行加工的。在弯曲加工过程中，上、下模之间并不会接触，因此应该尽量的避免定位与加工在行程的底部。同时，合理的调整上模进入下模的开口深度来获得所需要的弯曲角度。所以，利用这种过量折弯方法能够在模具上获得多种开口角度大于下模实际开口角度的角度。

1.2 间隙折弯法中影响折弯精度的相关因素

(1)机床的挠曲变形影响。由于加工过程中存在负载不均匀的问题，长时间的加工之后容易导致机床出现挠曲变形的问题。例如，若折弯机的工作长度为3200mm时，而两个左右对称分布的油缸在机床两侧，吨位达到100t，但存在负载时，上下滑块的移动就容易产生挠曲变形，导致中间部分的滑块实际位移量减少，进而使得被加工工件在整个长度方向上产生的角度不一致，通常而言是中间角度比两端的角度大。而这种角度的不一致将直接影响到工件尺寸的精度。

(2)板材的不均匀问题。若被加工的材料在厚度上存在着较大的变化，在采用间隙折弯加工方法时，将导致上滑块的实际位移量在整个加工长度方向上引起角度误差。而且板材通过轧制之后一般会出现应力集中的问题，会导致出现不均性的回弹，这也是一种导致弯曲件精度误差的一个重要因素。

(3)回弹。在间隙折弯时，由于弯曲应力的变化，板料会产生回弹，最大的弯曲应力产生在材料弯曲部分的外表面。要得到满意的折弯角度需实施“ 超量折弯”，但在实际折弯时，可能同时存在各种方向的弯曲，造成各部分回弹量不同，引起折弯角度精度的不一致。

(4)工件展开料的计算精度。由于工件的展开尺寸是根据不同工件的尺寸计算而得到的，其展开尺寸的精度将对工件的计算精度产生直接影响。在计算的过程中一般采用折弯系数的方法予以获得。该折弯系数属于经验数据，根据零件的具体形状、尺寸以及板材材料的不同而有所差别，但是在实际的计算时一般都采用同一个值。同时，下料时的加工误差也会引起展开料的尺寸精度，会产生一个和理论值不同的实际值，使得尺寸精度受到影响。

1.3 提高间隙折弯法折弯精度的工艺措施

(1)克服由于材料不均匀而导致折弯时出现的精度误差。为了能够减小由于材料不均匀而导致的折弯精度误差，在选材的时候就应该尽量选择那些质地均匀的板材。这可以通过对材料采购环节来予以控制，例如选择一个可靠的材料供应商进行长期供应，保证材料的供应质量的稳定性，便于选择一个稳定的工艺参数进行加工。

(2)折弯加工过程中应该尽量消除由于材料回弹而导致的精度影响。在实际的折弯加工过程中，因为不同工件的加工形状是不一样的，因此需要采用不同的弯曲程度。而材料回弹能够形成一个影响尺寸精度的综合效果。因此，一个消除回弹的有效方式就是适当的加大折弯加工过程中的压力，并使加载的时间加长。同时，对那些加工精度要求较高的工件而言，在下料的时候就可以将整个板材的边缘部分除去。这是因为材料的边缘和中间轧制出现不一致时，将导致整个材料出现不一致的问题，并严重的影响到整个工件的弯曲精度。另外，还有一种有效减少材料回弹的方法，那就是在折弯加工之前，在工件的一边预先折叠一个小边，这个小边的角度可以是90°，也可以是180°的弯曲，然后再对其他边进行折叠。这时，只要保证工件的尺寸达到一定的精度之后就能够对提高精度起到积极的作用。

再次，在选择下模开口的角度时，要选择一个能够满足折弯件加工要求的下模宽度。假若下模的开口过宽，将导致被加工工件的内弯曲圆角过大，压力减小，而回弹量却增加。当开口宽度过小时，将导致压力过大而引起负载过大的问题。因此，对于一般的工件而言，应该选用那种内弯圆角半径与材料厚度相当的材料，通过它们来控制下模的开口宽度。

(3)减小机床自身的挠曲变形。减小机床自身的挠曲变形程度是一个提高工件折弯精度的简易途径，其根本的出发点就是确保上下滑块的变形一致。通过这种一致性来保证工件在全长获得一个较好的一致角度。而实现这个目的的工艺措施就是在上模上方设置一个斜锲结构，用它来对机床的上模块导致的挠曲误差进行补偿。在操作的时候，在折弯加工之前将上滑块调整成为一个中间凸出的弧线，之后在施加负载之后，上滑块变形而成为一条直线，达到基本与实际位移一致的目的。由于材料的变形问题，在每一次加工精度较高的零件时，都应该对上滑块进行预习的调整，通过不断的试弯、调整、测量以及再试弯的循环方式，得到最后要求的尺寸精度。

2 弯曲件板式结构的弯曲精度控制工艺策略分析

影响弯曲件板式结构的折弯加工因素与上面采用间隙法折弯加工的因素基本相同，主要是金属回弹、加工件挠度的影响。在加工的过程中应该根据自身的加工特征来对这种加工方式的精度进行控制。

(1)针对回弹问题而进行的工艺控制。当材料发生塑性弯曲变形时，毛坯在外载荷作用下将发生塑性变形和弹性变形。而除掉外载荷之后，毛坯中的塑性变形将得到保留，而弹性变形则会消失，使得形状与尺寸都发生和加载过程相反的变化。

针对回弹产生的机理，可以充分的利用回弹的规律，在工件接近纯弯曲时，通过调整行程来压紧上模板，对弯曲部分的受力情况进行调整；同时，结合改变模具相关角度以及工艺圆角大小的方式，对折弯模具的形状进行适当的修改，进而得到一个合适的V型夹角和合理的折弯深度。

(2)挠度的影响与控制工艺措施。弯曲件的挠度就是弯曲件在和加工压力垂直的方向上产生的一种翘曲变形，图1所示。弯曲件由于在弯曲线的外侧在受拉伸力的作用之下，产生一个压缩变形，之后在内侧形成一个相反的应力和应变，导致完全件形成一个所谓的“马鞍形”。在通常情况下，这个弯曲线的长度在宽度的5倍以上，其长度与板宽的比例越大时，其翘曲的高度也随之增加。当弯曲线的长度达到板厚的8倍时，翘曲度还可以控制为零。而当Ht在6~7倍之间时，翘曲率最大可以达到21000，而大于6~7倍时，翘曲率将在11000之下。