提高彎曲件折彎精度的工藝措施探析

于 榮

(陜西宇航科技工業(yè)公司，陜西 西安 710025)

隨著鈑金件加工設(shè)備，尤其是數(shù)控設(shè)備的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品、電氣模塊的機(jī)柜、機(jī)箱以及控制臺(tái)等都大量的采用了薄板沖壓加工而成的鈑金結(jié)構(gòu)形式。這種方式不但有效降低了產(chǎn)品的質(zhì)量和體積，同時(shí)還提高了產(chǎn)品的外觀效果，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。因此，鈑金件在設(shè)備，尤其是箱體設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。而彎曲件在鈑金件中占有很大的比例，其彎曲精度對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的使用和性能等都產(chǎn)生直接影響，對(duì)整個(gè)產(chǎn)品起至關(guān)重要的支撐作用。總的來(lái)講，彎曲件的折彎精度主要包括尺寸精度、角度精度以及形位精度三個(gè)方面。下面將以鈑金件在液壓折彎?rùn)C(jī)上采用間隙折彎法以及彎曲件板式結(jié)構(gòu)的彎曲作為分析的對(duì)象，探討了彎曲件折彎精度的控制工藝措施。

1 間隙折彎法精度控制策略分析

1.1 間隙折彎工藝分析

間隙折彎加工過(guò)程中，主要是利用上、下模之間的間隙來(lái)進(jìn)行加工的。在彎曲加工過(guò)程中，上、下模之間并不會(huì)接觸，因此應(yīng)該盡量的避免定位與加工在行程的底部。同時(shí)，合理的調(diào)整上模進(jìn)入下模的開(kāi)口深度來(lái)獲得所需要的彎曲角度。所以，利用這種過(guò)量折彎方法能夠在模具上獲得多種開(kāi)口角度大于下模實(shí)際開(kāi)口角度的角度。

1.2 間隙折彎法中影響折彎精度的相關(guān)因素

(1)機(jī)床的撓曲變形影響。由于加工過(guò)程中存在負(fù)載不均勻的問(wèn)題，長(zhǎng)時(shí)間的加工之后容易導(dǎo)致機(jī)床出現(xiàn)撓曲變形的問(wèn)題。例如，若折彎?rùn)C(jī)的工作長(zhǎng)度為3200mm時(shí)，而兩個(gè)左右對(duì)稱分布的油缸在機(jī)床兩側(cè)，噸位達(dá)到100t，但存在負(fù)載時(shí)，上下滑塊的移動(dòng)就容易產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致中間部分的滑塊實(shí)際位移量減少，進(jìn)而使得被加工工件在整個(gè)長(zhǎng)度方向上產(chǎn)生的角度不一致，通常而言是中間角度比兩端的角度大。而這種角度的不一致將直接影響到工件尺寸的精度。

(2)板材的不均勻問(wèn)題。若被加工的材料在厚度上存在著較大的變化，在采用間隙折彎加工方法時(shí)，將導(dǎo)致上滑塊的實(shí)際位移量在整個(gè)加工長(zhǎng)度方向上引起角度誤差。而且板材通過(guò)軋制之后一般會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中的問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)不均性的回彈，這也是一種導(dǎo)致彎曲件精度誤差的一個(gè)重要因素。

(3)回彈。在間隙折彎時(shí)，由于彎曲應(yīng)力的變化，板料會(huì)產(chǎn)生回彈，最大的彎曲應(yīng)力產(chǎn)生在材料彎曲部分的外表面。要得到滿意的折彎角度需實(shí)施“ 超量折彎”，但在實(shí)際折彎時(shí)，可能同時(shí)存在各種方向的彎曲，造成各部分回彈量不同，引起折彎角度精度的不一致。

(4)工件展開(kāi)料的計(jì)算精度。由于工件的展開(kāi)尺寸是根據(jù)不同工件的尺寸計(jì)算而得到的，其展開(kāi)尺寸的精度將對(duì)工件的計(jì)算精度產(chǎn)生直接影響。在計(jì)算的過(guò)程中一般采用折彎系數(shù)的方法予以獲得。該折彎系數(shù)屬于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)零件的具體形狀、尺寸以及板材材料的不同而有所差別，但是在實(shí)際的計(jì)算時(shí)一般都采用同一個(gè)值。同時(shí)，下料時(shí)的加工誤差也會(huì)引起展開(kāi)料的尺寸精度，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)和理論值不同的實(shí)際值，使得尺寸精度受到影響。

1.3 提高間隙折彎法折彎精度的工藝措施

(1)克服由于材料不均勻而導(dǎo)致折彎時(shí)出現(xiàn)的精度誤差。為了能夠減小由于材料不均勻而導(dǎo)致的折彎精度誤差，在選材的時(shí)候就應(yīng)該盡量選擇那些質(zhì)地均勻的板材。這可以通過(guò)對(duì)材料采購(gòu)環(huán)節(jié)來(lái)予以控制，例如選擇一個(gè)可靠的材料供應(yīng)商進(jìn)行長(zhǎng)期供應(yīng)，保證材料的供應(yīng)質(zhì)量的穩(wěn)定性，便于選擇一個(gè)穩(wěn)定的工藝參數(shù)進(jìn)行加工。

(2)折彎加工過(guò)程中應(yīng)該盡量消除由于材料回彈而導(dǎo)致的精度影響。在實(shí)際的折彎加工過(guò)程中，因?yàn)椴煌ぜ募庸ば螤钍遣灰粯拥?，因此需要采用不同的彎曲程度。而材料回彈能夠形成一個(gè)影響尺寸精度的綜合效果。因此，一個(gè)消除回彈的有效方式就是適當(dāng)?shù)募哟笳蹚澕庸み^(guò)程中的壓力，并使加載的時(shí)間加長(zhǎng)。同時(shí)，對(duì)那些加工精度要求較高的工件而言，在下料的時(shí)候就可以將整個(gè)板材的邊緣部分除去。這是因?yàn)椴牧系倪吘壓椭虚g軋制出現(xiàn)不一致時(shí)，將導(dǎo)致整個(gè)材料出現(xiàn)不一致的問(wèn)題，并嚴(yán)重的影響到整個(gè)工件的彎曲精度。另外，還有一種有效減少材料回彈的方法，那就是在折彎加工之前，在工件的一邊預(yù)先折疊一個(gè)小邊，這個(gè)小邊的角度可以是90°，也可以是180°的彎曲，然后再對(duì)其他邊進(jìn)行折疊。這時(shí)，只要保證工件的尺寸達(dá)到一定的精度之后就能夠?qū)μ岣呔绕鸬椒e極的作用。

再次，在選擇下模開(kāi)口的角度時(shí)，要選擇一個(gè)能夠滿足折彎件加工要求的下模寬度。假若下模的開(kāi)口過(guò)寬，將導(dǎo)致被加工工件的內(nèi)彎曲圓角過(guò)大，壓力減小，而回彈量卻增加。當(dāng)開(kāi)口寬度過(guò)小時(shí)，將導(dǎo)致壓力過(guò)大而引起負(fù)載過(guò)大的問(wèn)題。因此，對(duì)于一般的工件而言，應(yīng)該選用那種內(nèi)彎圓角半徑與材料厚度相當(dāng)?shù)牟牧?，通過(guò)它們來(lái)控制下模的開(kāi)口寬度。

(3)減小機(jī)床自身的撓曲變形。減小機(jī)床自身的撓曲變形程度是一個(gè)提高工件折彎精度的簡(jiǎn)易途徑，其根本的出發(fā)點(diǎn)就是確保上下滑塊的變形一致。通過(guò)這種一致性來(lái)保證工件在全長(zhǎng)獲得一個(gè)較好的一致角度。而實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的工藝措施就是在上模上方設(shè)置一個(gè)斜鍥結(jié)構(gòu)，用它來(lái)對(duì)機(jī)床的上模塊導(dǎo)致的撓曲誤差進(jìn)行補(bǔ)償。在操作的時(shí)候，在折彎加工之前將上滑塊調(diào)整成為一個(gè)中間凸出的弧線，之后在施加負(fù)載之后，上滑塊變形而成為一條直線，達(dá)到基本與實(shí)際位移一致的目的。由于材料的變形問(wèn)題，在每一次加工精度較高的零件時(shí)，都應(yīng)該對(duì)上滑塊進(jìn)行預(yù)習(xí)的調(diào)整，通過(guò)不斷的試彎、調(diào)整、測(cè)量以及再試彎的循環(huán)方式，得到最后要求的尺寸精度。

2 彎曲件板式結(jié)構(gòu)的彎曲精度控制工藝策略分析

影響彎曲件板式結(jié)構(gòu)的折彎加工因素與上面采用間隙法折彎加工的因素基本相同，主要是金屬回彈、加工件撓度的影響。在加工的過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)自身的加工特征來(lái)對(duì)這種加工方式的精度進(jìn)行控制。

(1)針對(duì)回彈問(wèn)題而進(jìn)行的工藝控制。當(dāng)材料發(fā)生塑性彎曲變形時(shí)，毛坯在外載荷作用下將發(fā)生塑性變形和彈性變形。而除掉外載荷之后，毛坯中的塑性變形將得到保留，而彈性變形則會(huì)消失，使得形狀與尺寸都發(fā)生和加載過(guò)程相反的變化。

針對(duì)回彈產(chǎn)生的機(jī)理，可以充分的利用回彈的規(guī)律，在工件接近純彎曲時(shí)，通過(guò)調(diào)整行程來(lái)壓緊上模板，對(duì)彎曲部分的受力情況進(jìn)行調(diào)整；同時(shí)，結(jié)合改變模具相關(guān)角度以及工藝圓角大小的方式，對(duì)折彎模具的形狀進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模M(jìn)而得到一個(gè)合適的V型夾角和合理的折彎深度。

(2)撓度的影響與控制工藝措施。彎曲件的撓度就是彎曲件在和加工壓力垂直的方向上產(chǎn)生的一種翹曲變形，圖1所示。彎曲件由于在彎曲線的外側(cè)在受拉伸力的作用之下，產(chǎn)生一個(gè)壓縮變形，之后在內(nèi)側(cè)形成一個(gè)相反的應(yīng)力和應(yīng)變，導(dǎo)致完全件形成一個(gè)所謂的“馬鞍形”。在通常情況下，這個(gè)彎曲線的長(zhǎng)度在寬度的5倍以上，其長(zhǎng)度與板寬的比例越大時(shí)，其翹曲的高度也隨之增加。當(dāng)彎曲線的長(zhǎng)度達(dá)到板厚的8倍時(shí)，翹曲度還可以控制為零。而當(dāng)Ht在6~7倍之間時(shí)，翹曲率最大可以達(dá)到21000，而大于6~7倍時(shí)，翹曲率將在11000之下。

圖1 撓度變形

除了上面的相關(guān)措施之外，當(dāng)前還有根據(jù)板材的力學(xué)性能而采取的折彎角自動(dòng)測(cè)量與回彈量補(bǔ)償?shù)却胧?，在這里不再一一敘述。

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