钣金折弯圆筒工艺设计

侯和龙，刘荣伟，倪 雪，孙杨锋，朱 乐，刘雅聪

(1.承德石油高等专科学校 工业技术中心，河北 承德 067000；2.河钢承钢 能源事业部，河北 承德 067000)

钣金加工是针对金属薄板的一种综合的冷加工工艺。随着科学技术水平的提高，制造业不断地发展，但是在金属加工工艺中，钣金加工仍然是必备的一环，在其中仍有着不可或缺的作用。无论是在航空航天方面，飞机、火箭等飞行器的机身的制造，还是高铁、汽车等车身的制造，钣金都是其中最重要的加工方法。钣金折弯过程是钣金加工中最常见的工序之一，折弯过程中对金属薄板的强度和塑形有着较高的要求[1]，尤其是折弯为圆筒件更加是钣金加工过程中较难的一个部分。为保证整个折弯过程的工艺的合理性和最终成型的圆筒件的尺寸和精度。众多学者进行了大量的研究。其中，史海波[2]在力学模型的基础上对钣金折弯结构进行了研究；赵子文[3]研究了钣金折弯的结构的工艺性设计；李青[4]对钣金折弯工艺性过程中的加工方法进行了分析和探讨。

笔者主要针对钣金折弯过程中的圆筒件的加工进行了加工设备的改进，在原有的折弯机的基础上，通过一个简易结构的设计，可快速、简易的实现圆筒件地加工，从而避免了原有的操作难和设备贵的问题。同时在结构设计之后，对该结构进行了有限元仿真，对其加工过中的应力分布和变形量进行了分析，从而对结构进行了改进和优化。

1 钣金折弯现有加工工艺

钣金折弯加工圆筒件的现有加工工艺主要是采用圆形件弯曲模进行加工[5]，对于相对较大的圆筒(直径d>20 mm)，其弯曲方法一般采用两道工序弯曲成型的加工方法，首先将金属薄板使用专用模具折弯为三个120°的圆弧组成的波浪形，波浪形的尺寸必须先经过试模的修正，然后再将其折弯为圆筒形，如图1所示。这种加工方法虽然可以保证其加工的尺寸要求和精度，但是其操作复杂，生产效率低，因此在实际的生产中应用并不广泛。

其中，图1b)中1为凸模；2为凹模；3为定位板。

钣金折弯圆筒件的加工方法还可以通过一次弯曲成型模的方法进行加工[6]，这个加工方法主要是使凹模带摆动，这样金属薄板就可以通过两侧的定位板和带摆动的凹模上端进行定位，然后将金属薄板先加工为U形，此时凸模继续向下，是凹模发生转动，这样就将金属薄板加工折弯为圆筒，如图2所示。这种加工方法而成的圆筒件尺寸精度较低，模具的结构也相对于更加复杂，容易出现加工问题。

2 钣金折弯圆筒件的工艺设计

根据现有的圆筒件加工方法，在一次弯曲成型模具的基础上，利用现在常用的折弯机，设计了一个简易的金属板材折弯机构，如图3所示。

该结构为专门为折弯圆筒状的钣金件所设计的，在使用过程中它搭配着传统折弯机使用，利用支撑板和折弯机相连接，将金属薄板和支撑板压实在折弯机中，然后将转动架转动带动转动滚筒围绕成型滚筒转动，这样就可以使金属薄板成型为一个圆筒件。圆筒件的尺寸随着成型滚筒的尺寸变化而发生变化，在成型不同直径大小的圆筒件的时，只需要将成型滚筒和转动滚筒进行调换，这样即可得到不同尺寸的圆筒件。在金属薄板成型为圆筒件的过程中，当所需转动力比较大时，单独依靠人力转动转动架的转动是不能达到时，可在加长杆连接处安装加长杆，这样可以节省人力，使操作更加简单。该结构实际使用过程中如图4所示。

在实际的生产过程中，将金属薄板折弯为圆筒件使用该结构进行加工相对于传统的圆筒件折弯成型的方法，在结构上相对传统的折弯设备，结构设计更加的简单，操作更加方便；在效率上，这结构成型圆筒件的加工效率相对与传统的圆筒件的加工方法有着相当大的提高，但是在圆筒件成型后质量上，相对于传统的二次弯曲成型的方法，该设备的成型圆筒件无法进行回弹量的控制，加工工件的精度较差，不适用于对精度要求过高的成型加工与生产。

3 结论

该结构的设计主要是为进行折弯成型圆筒件的加工，其具备以下特点，可以使其大范围的应用在实际的产生过程中。1)该结构设计相对与传统的圆筒件的成型方法，结构设计简单，操作方便，经济性好，适用于金属薄板折弯为圆筒件加工生产。2)该结构搭配传统折边机使用，并不需要专用圆筒件弯曲模具和设备，而且生产效率高，可以进行对精度要求不高的批量加工。