零件折彎干涉問題分析與舉措研究

江春林

（遼寧瑞豐專用車制造有限公司，遼寧海城 114200）

0 引言

鋼板折彎件可提高零件的剛性與截面抗彎力矩，但折彎件的結(jié)構(gòu)形式與外形尺寸往往受到折彎機上下模、滑塊的結(jié)構(gòu)和尺寸限制。為了使設(shè)計出的折彎件滿足設(shè)備和工藝性要求，加工時不與折彎機的模具、滑塊發(fā)生干涉，設(shè)計人員在設(shè)計之初就要首先考慮折形的結(jié)構(gòu)形式與尺寸，工藝人員在工藝分析時，必須再次判定和確定其截面形式及對應(yīng)尺寸的合理性。

1 折彎設(shè)備的概況

1.1 上模

上模是折彎機重要部件之一，主要有直臂式與曲臂式的結(jié)構(gòu)。我公司的直臂式根據(jù)不同的模柄結(jié)構(gòu)可分為圖1～3所示三種；曲臂式的模具根據(jù)喉深不同，我公司常用如圖4～5兩種。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

1.2 下模

折彎機的下模主要分為單V形、整體形（N形）與鑲塊鑲嵌形等結(jié)構(gòu)，如圖6～8所示。單V形主要用于具有分段式模具的折彎機；整體形（N形）是常用的一種下模結(jié)構(gòu)，它具有多個V形槽的下模體；鑲嵌式結(jié)構(gòu)的下模主要用于大于90°的自由折彎，通過增加或減少不同厚度的鑲塊來實現(xiàn)不同的下模開口。

圖6 單V形

圖7 整體形

圖8 鑲塊鑲嵌形

1.3 滑塊

滑塊部分由滑塊、油缸及機械擋塊微調(diào)結(jié)構(gòu)組成。左右油缸固定在機架上，通過液壓使活塞桿帶動滑塊上下運動，機械擋塊由數(shù)控系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)數(shù)值?？梢姡瑝K與上模和機床導(dǎo)軌相連，由工作油缸帶動上下往復(fù)運動，完成板料折彎。

2 折彎件干涉的分析

對于2次或2次以上的折彎件，經(jīng)常出現(xiàn)零件與模具相碰而干涉。當(dāng)零件外形尺寸足夠大時，還會出現(xiàn)折彎件與滑塊相碰而干涉。因此，折彎件干涉的主要形式有：折彎件與上模、折彎件與下模及折彎件與滑塊3類干涉。

2.1 折彎件與上模干涉

此處干涉是指折彎件與上模輪廓包含的區(qū)域發(fā)生了遮蔽，判斷某一次折彎是否產(chǎn)生干涉可以看作對于某一折彎點，彎曲前和彎曲后的彎曲件是否與上述輪廓發(fā)生遮蔽。下面具體分析折彎件與上模的干涉類型，其不外乎以下4種情況：

1）零件的結(jié)構(gòu)尺寸局限引起的與直模、彎模干涉，如圖9～10所示。

2）折三邊或四邊的箱型零件，如圖11所示，先前已折彎的折彎邊會限制最后一道折彎的運動，如圖12所示。

3）折彎件在加工過程中，由于本身工藝設(shè)計的問題，可導(dǎo)致在加工的過程中發(fā)生折彎順序不當(dāng)引起的折彎干涉。如圖13，折彎工序為先折彎2處后折彎1處，方案可行；而工序為先折彎1處后折彎2處，工件與模具發(fā)生干涉，該方案不可行，如圖14。

4）上模選擇不當(dāng)引起的折彎干涉。采用彎模才能折彎的零件，卻選擇了直模。

圖9 與直模干涉

圖10 與彎模干涉

圖11 箱形零件

圖12 折彎干涉

圖13 不干涉

圖14 與模具干涉

2.2 折彎件與下模干涉

下模置于工作臺上，此處干涉是指折彎件與下模和工作臺輪廓包含的區(qū)域發(fā)生了遮蔽，下模干涉的判斷一般在折彎前進行。

與下模干涉的零件主要表現(xiàn)為“Z”形件，Z形折彎又稱為斷差，如圖15，根據(jù)成形角度分為直邊斷差和斜邊斷差。其關(guān)鍵尺寸由斷差高度h決定，h值由V形槽中心到下模體邊緣的最小距離B、折彎圓角半徑R、板厚t所決定（如圖16），即

圖15 “Z”形件

圖16 “Z”形件折彎

2.3 折彎件與滑塊干涉

折彎干涉一般發(fā)生在折彎件與模具之間，但也有因折彎零件的寬度、高度尺寸過大，折彎時超過了上模的高度，也可能發(fā)生折彎件與滑塊干涉，如圖17所示。

2.4 其它的折彎干涉類型

除了上述所列舉的3種干涉類型外，還可能存在同時與上模、下模干涉的折彎件，如“π”形件；也有可能由于本身工藝設(shè)計的問題，折彎順序選擇不當(dāng)造成自身干涉，如“W”形件。

3 折彎干涉問題的解決措施

從以上分析的幾類干涉類型，主要由折彎件本身的設(shè)計結(jié)構(gòu)、選擇的折彎順序及選配的折彎模具3種原因所引起，我們可分別從設(shè)計和工藝上提出解決措施。

3.1 設(shè)計措施

1）更改折彎件的長寬比。大部分折彎干涉，都是由于設(shè)計的零件長寬比過大，我們知道對于用普通直模的折彎件，其長寬比小于1，用彎模的折彎件（折彎內(nèi)圓角為R2或R5），其長寬比不大于1.625。設(shè)計時，必須使零件的長寬比在上述兩種范圍之內(nèi)，否則折彎干涉。

2）更改槽形件的兩邊高度差。當(dāng)折彎邊高度相等的槽形件折彎干涉時，可考慮將折彎邊更改為一高一低的零件，同時，施以正確的折彎順序（先折彎短邊，后折彎長邊）的方法，如圖13與圖14所示，可避免折彎干涉。

3）更改折彎件的折彎角度。在滿足設(shè)計的條件下，增大折彎邊間的夾角，在使用相同模具的情況下，相當(dāng)于間接增大了長寬比，擴大了折彎機的加工范圍。如在保持底部寬度尺寸與高度尺寸不變的情況下，將圖18更改為圖19的結(jié)構(gòu)，可消除干涉。

圖17 與滑塊干涉

4）在滿足最小折彎半徑與設(shè)計強度的條件下，更改板厚或材料以便使用彎模進行折彎。如若B-4/Q345B槽形件的結(jié)構(gòu)尺寸限制了折彎，但用彎模折彎不會干涉，因B-4/Q345B最小折彎半徑為R10（R10的模具為直模），不能使用彎模，因此，可考慮將B-4/Q345B更改為B-5/Q235B，可在不更改結(jié)構(gòu)尺寸的前提下實現(xiàn)折彎。

5）更改為拼焊結(jié)構(gòu)。折彎件可拆分為兩個“L”形或一個“L”與平板拼焊。但需考慮前期坡口制造成本、焊接變形、工件的整體強度與外觀質(zhì)量等的影響，需慎重選擇。

圖18

圖19

3.2 工藝措施

1）在既能用彎模，又能用直模折彎的零件，盡量選用彎模，其增大折彎件的長寬比，最大限度地減低折彎干涉的可能性。

2）對于“Z”形件，根據(jù)式（1）選擇合適的下模。

3）對于箱型折彎件，采用等長或略小于折彎線的分段模具，使已折彎的邊避開模具，實現(xiàn)折彎。

4）使用合理的折彎順序。對于工件與床身干涉的零件，如高度不等的槽形件，一定是先折彎短邊后折彎長邊，如圖13；對于工件自身結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致干涉的零件，如“W”形件，如圖20所示，當(dāng)折彎工序為“1→3→2”時，方案可行。而當(dāng)折彎的工序為“1→2”時，工件自身發(fā)生干涉；另對于槽形件之間、“Z”形件之間或槽形件“Z”形件構(gòu)成的復(fù)雜折彎件，尤其注意采用適當(dāng)?shù)恼蹚濏樞?，否則前道工序影響后道工序加工。

5）采用特殊方式折彎。對于高寬比過大的零件折彎干涉，如圖21所示，可采取在折彎件的反面某一位置處預(yù)壓一定的角度α（此角度的大小為經(jīng)驗值，也可通過一定的模擬計算得到，最終目的是消除折彎干涉），在完成兩高度直邊的折彎后，利用模具將預(yù)壓的角度α校正到180°，如圖 22 所示。

圖20 工件自身干涉

圖21 干涉

圖22 特殊折彎方法

6）更改折彎模具結(jié)構(gòu)。在直模上，折槽形件時其長寬比最大不能超過1∶1。這是因為模具為左右對稱結(jié)構(gòu)，模擬折彎時，會發(fā)現(xiàn)其運動軌跡就是一個矩形的對角線，長寬比超過1∶1，零件會折彎干涉，如圖23。要解決這一類問題，我們提出采用不對稱的結(jié)構(gòu)模具，即使α≠β，但α+β=78°。α與β的數(shù)值可通過CAD折彎模擬獲得，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，我們可制作不對稱結(jié)構(gòu)的上、下模，如圖24。

圖23 對稱的模具

圖24 不對稱的模具

4 結(jié)語

通過對折彎件干涉的分析，得出零件加工是否干涉與模具、滑塊結(jié)構(gòu)形式和尺寸均有關(guān)；與自身設(shè)計的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)；也與選擇的折彎先后順序、相鄰邊寬有一定的關(guān)系。因此，對于具體的折彎件，需要結(jié)合折彎機、模具等設(shè)備狀況具體分析，找出不同的解決措施。

［1］劉永生.折彎零件結(jié)構(gòu)極限尺寸的確定［J］.無線電通信技術(shù)，1993（3）：44-52.

［2］褚國榮.U形件折彎模具的改進設(shè)計［J］.金屬加工：冷加工，2010（24）：48-49.

［3］丁靜.鈑金件折彎工藝優(yōu)化系統(tǒng)研究［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2004.