基于側(cè)向折彎零件設(shè)計的鈑金技術(shù)運用探究

薛 飛

（日立樓宇設(shè)備制造（天津）有限公司，天津 301802）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，各種先進的技術(shù)和設(shè)備越來越多地被應(yīng)用，極大地推動了生產(chǎn)加工工藝的發(fā)展。鈑金零件作為機械零件中的重要組成部分，在機械行業(yè)的多個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。而鈑金零件中的側(cè)向折彎零件，是數(shù)控鈑金加工中的重點和難點，一般的數(shù)控鈑金機床都不會提供相應(yīng)的側(cè)彎加工模具及加工方法。

1 鈑金技術(shù)的特點

鈑金指針對金屬薄板（一般厚度小于6 mm）的一種綜合冷加工工藝，包括剪切、沖、折、焊接、拼接、鉚接、成型等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控鈑金、激光切割等工藝被廣泛應(yīng)用，使得鈑金零件的生產(chǎn)效率大大提高，甚至實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)。

就目前的發(fā)展情況來看，數(shù)控鈑金機床在設(shè)計、使用過程中，通常并不會提供適用于本企業(yè)產(chǎn)品的專用的側(cè)向折彎模具以及鈑金加工工藝。因此，生產(chǎn)企業(yè)需要在充分考慮自身工藝技術(shù)和數(shù)控鈑金機床性能的前提下，對側(cè)向折彎零件以及相應(yīng)的鈑金技術(shù)進行分析和設(shè)計，同時必須對其通用性、可維護性和可擴展性進行評估，使其能夠更加高效地完成零件的加工工作，同時便于維護和管理，并能夠根據(jù)實際需求進行升級和改造，最終實現(xiàn)零件的批量化生產(chǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2 基于側(cè)向折彎零件設(shè)計的鈑金技術(shù)運用

一般情況下，鈑金件的加工包含2種工序：（1）先落料，后加工；（2）先完成側(cè)彎角的壓制工作，然后落料。由于加工工序的差異，需要的加工模具也存在較大的不同。根據(jù)相關(guān)工藝分析，側(cè)向折彎零件一般不可能一次成型，其加工的難點在于零件側(cè)面的壓型成角。如果采用第1種加工工序，則后續(xù)工序就無法采用簡單的方法進行料的進給，從而需要采用復(fù)合模具進行加工，其結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜。而如果采用第2種加工工序，則可以使用成本相對較低的級進模具進行零件的設(shè)計加工，其基本工序主要包括以下幾個步驟：對定位基準孔進行沖剪→壓凸位→沖出壓型處位置→壓出兩端彎角→壓出型角→整體落料。

下面結(jié)合某微波爐門體側(cè)向折彎零件的設(shè)計，對鈑金折彎技術(shù)的實際運用進行簡單分析。

2.1 零件工藝分析

該微波爐門體零件采用的是厚度為0.6 mm的薄鋼板，由于是微波爐的外觀元件，直接關(guān)系著其美觀性，因此對于質(zhì)量的要求相對較高，要做到精確設(shè)計。零件成型后，整體外觀尺寸為366 mm×258 mm，高度為18.8 mm。在加工過程中，零件需要經(jīng)過沖孔、彎曲、側(cè)向折彎以及落料等工序。綜合考慮零件的精準度、美觀性以及加工的經(jīng)濟性，決定使用復(fù)合模具來實現(xiàn)零件的成型過程。這是因為受技術(shù)條件的限制，如果盲目追求一次成型，則難度較大，故采用2套復(fù)合模具共同完成零件的設(shè)計和加工。

2.2 加工參數(shù)計算

在對模具進行設(shè)計前，需要準確計算各種相關(guān)參數(shù)，以確保模具的精準度。下面對其進行詳細介紹。

2.2.1 彎曲力的計算

一般來說，常見的加工彎曲力包括直角接觸、V形接觸以及U形接觸等。下面以U形接觸為例，對其彎曲力進行計算。接觸結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 U形接觸

可以通過下式計算彎曲力：

式中，P為工件彎曲時需要對其施加的壓力（N）；C為與工件彎曲相關(guān)的系數(shù)；B1為彎曲件的寬度（mm）；t為工件的厚度（mm）；σb為工件原料的抗拉強度（N／mm2）；r為工件的彎曲半徑（mm）。

根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)資料和實踐經(jīng)驗，在U形接觸彎曲中，C的取值約為1.0～1.3。結(jié)合工件材料自身的機械性能，取σb＝400 N／mm2。帶入公式，可以得出P的準確數(shù)值，為工件的加工提供可靠參數(shù)。

2.2.2 彎曲件的展開尺寸

側(cè)向折彎零件的展開尺寸主要包括工件的直線部分以及彎曲部分，直線部分并不需要進行計算，直接使用相應(yīng)的工具進行測量即可得出準確數(shù)值，因此只需要對彎曲部分進行計算即可。一般情況下，計算彎曲件展開尺寸主要有公式法和計算機仿真法2種方法。這里以圖1中的U形件為例，對公式法的相關(guān)計算進行分析。

采用的公式為：式中，A為圓角部分的展開長度（mm）；Kt為中性層系數(shù)；α為彎曲件圓角部分的圓心角。

則根據(jù)公式，結(jié)合實際情況，彎曲件展開后的整體寬度為：

式中，a2、A1、A2、b1均為圓角區(qū)不同部分的展開寬度（mm）。

而彎曲件展開后的整體長度也可以使用同樣的方法進行計算：

2.2.3 彎曲回彈計算

彎曲回彈是指卸載后零件的彎曲角形狀以及尺寸會出現(xiàn)相應(yīng)變化的現(xiàn)象。通常情況下，零件回彈的程度可以用彎曲后工件自身的實際彎曲角與模具彎曲角之間的差值（回彈角）來表示。彎曲件的回彈角如圖2所示。

圖2 彎曲件的回彈角

確定回彈角可以采用以下幾種方法：

（1）公式計算法。如圖2所示，凸模的圓角半徑以及彎曲角度可以根據(jù)以下公式進行計算：式中，r凸為凸模的圓角半徑（mm）；r0為工件自身的圓角半徑（mm）；E為材料自身的彈性模數(shù)，這里根據(jù)實際情況取190 MPa；σs為工件材料的屈服強度，這里取20 MPa；t為材料厚度（mm）；α0為工件的彎曲角度（°）；α為回彈角度（°）。

（2）CAE回彈模擬。指利用Dynaform計算機軟件，對工件的回彈進行模擬。在實際操作中，首先要在UG中建立零件的片體數(shù)模，將數(shù)模導(dǎo)入Dynaform軟件中，進行網(wǎng)格劃分、材料定義、數(shù)據(jù)加載等相關(guān)操作，為模擬工作做好前期準備。然后利用軟件中的LS-Dyna求解器，實現(xiàn)工件的成型模擬。

3 結(jié)語

側(cè)向折彎零件的整個加工流程包括拉伸、彎曲、落料等，在實際操作中，要確保各個工序之間的正常銜接，精確計算和控制好各項參數(shù)，以免影響零件加工質(zhì)量?？偠灾瑢ο嚓P(guān)技術(shù)人員而言，基于側(cè)向折彎零件設(shè)計的鈑金技術(shù)十分重要，其直接關(guān)系著產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，因此要高度重視。

［1］邢薇，張雅杰.側(cè)向折彎零件設(shè)計中的鈑金技術(shù)分析［J］.科技與企業(yè)，2012（11）

［2］石峰，羅志亮.側(cè)向彎折零件設(shè)計中的鈑金技術(shù)分析［J］.科技傳播，2013（4）

［3］邢占雨，王陽.機床鈑金零件基礎(chǔ)構(gòu)造與其工藝［J］.硅谷，2014（1）