鈑金件折彎工藝研究分析

趙琪　謝麗姝

【摘 要】隨著計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃主流的形成，鈑金件折彎工藝的優(yōu)化也隨之得到了迅速的發(fā)展，同時也成為打破國外壟斷突破口的關(guān)鍵。本文主要是由鈑金件折彎工藝的發(fā)展進(jìn)行展開，根據(jù)自主研發(fā)的鈑金件折彎工藝優(yōu)化系統(tǒng)中的功能進(jìn)行介紹，分別是三維繪制和彎曲工序等功能。同時主要對鈑金件折彎工藝的優(yōu)化方法進(jìn)行了深入的研究，以此對國內(nèi)的鈑金件折彎工藝進(jìn)行了指導(dǎo)和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】鈑金件；折彎工藝；優(yōu)化方法；研究

鈑金件折彎工藝中應(yīng)用廣泛的是通用性較好的折彎成形的模具，其工藝簡單且應(yīng)用范圍廣。過去的人工折彎程序不僅效率低下，質(zhì)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如鈑金件折彎工藝所生產(chǎn)的鈑金件。隨著折彎機(jī)的發(fā)展，人們對其自動化要求不斷提高，所以在科技進(jìn)步下，鈑金件折彎工藝自動生成的技術(shù)在不斷的前進(jìn)中。提高國產(chǎn)設(shè)備性能指標(biāo)，打破國外壟斷的局面，使此技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。

1.國內(nèi)外鈑金件折彎工藝的現(xiàn)狀

數(shù)控折彎機(jī)在數(shù)控技術(shù)的發(fā)展一直受到大家的矚目，這是由于數(shù)控折彎機(jī)精度高，質(zhì)量好，大大減輕了工人的勞動力，所以受到了大家的歡迎，并且得到了廣泛的應(yīng)用。鈑金件就是利用模具，通過機(jī)床將展開的材料按要求彎曲一定的程度，其順序和工具的選擇都是一個優(yōu)化選擇的過程。故國內(nèi)外針對這個問題進(jìn)行著不斷的研究。

1.1國外鈑金件折彎工藝現(xiàn)狀

由于產(chǎn)品種類的多樣化和環(huán)境的復(fù)雜性，導(dǎo)致折彎加工的工藝過程非常復(fù)雜。實際上，折彎工藝的優(yōu)化過程就是一個尋求最優(yōu)化的過程，但是由于其排序的規(guī)模巨大，環(huán)境中復(fù)雜因素較多，所以尋求最優(yōu)的過程也變成一個極為復(fù)雜的智能過程。這點(diǎn)國外經(jīng)常運(yùn)用啟發(fā)式規(guī)則來減少搜索的空間，避免盲目的搜索。S.K.Ong和L-J.De.Ⅵ將模糊理論的思想應(yīng)用在鈑金工件折彎的工藝中，來解決各個工序的操作順序問題，通過對每個彎曲程度的賦值，來設(shè)定模糊矩陣，以此利用模糊矩陣得到優(yōu)化順序的方案。還有采用two-page算法來確定工序的順序和工具的選擇，是通過避免碰撞來尋求可行方案，并以最低代價尋到最優(yōu)的彎曲順序。

1.2國內(nèi)鈑金件折彎工藝現(xiàn)狀

近年來，我國也對鈑金件折彎工藝的優(yōu)化投入了深入的研究，利用人工智能技術(shù)等，并結(jié)合CAPP系統(tǒng)，提出了一些卓有成效的方法，對工序順序的選擇起到極大的推動作用。但是大多開發(fā)的系統(tǒng)實用價值低，且都存在一定的局限性，對于三維功能的實現(xiàn)幾乎沒有。我國高校中尤以華中科技取得的成績最好，華中科技大學(xué)從事新型塑性工序的研究已經(jīng)有很長的時間，同時也承擔(dān)了國家科技的相關(guān)科目以研究鈑金折彎工藝的優(yōu)化。并且已經(jīng)開發(fā)出了鈑金件工藝的優(yōu)化系統(tǒng)，且其系統(tǒng)界面友好，總體結(jié)構(gòu)部件完善，對相關(guān)模塊的劃分較全面。美中不足的是對于三維圖形的顯示沒有完善。

2.鈑金件折彎工藝的功能優(yōu)化

由于我國的發(fā)展現(xiàn)狀和國際水平之間的差距，為了促進(jìn)我國鈑金件折彎工藝的進(jìn)一步發(fā)展，打破壟斷。所以對我國的鈑金件折彎工藝的優(yōu)化功能進(jìn)行探究是非常必要的。

2.1三維圖形的輸入方法優(yōu)化

在鈑金件的加工中，由于其形狀的特殊性，對零件圖形進(jìn)行分析時，可以忽略其厚薄不均勻的現(xiàn)象，將彎曲的性質(zhì)看做簡單地彎曲，即彎曲面的接觸面是平面。再者就是折彎件的類型大多是兩側(cè)同時彎曲的不同于盒性的件，其彎曲一般是單面或者自由V型彎曲，鈑金折彎件的形狀可以看做是由一些面組成的不封閉的有界空間的表面。

在對鈑金件的輸入應(yīng)該遵循直觀和快速的特點(diǎn)，操作簡單且修改容易，同時還要根據(jù)折彎件的形狀特性，選擇特定的三維圖形描述法，對鈑金折彎件進(jìn)行優(yōu)化操作。

2.2鈑金件的旋轉(zhuǎn)和自動展開

對圖形的變換一般都是以點(diǎn)為基礎(chǔ)，將圖形的每一個點(diǎn)進(jìn)行變換，從而產(chǎn)生新的圖形。我們在對圖形進(jìn)行變換時，由于其采用的奇次坐標(biāo)，我們可以很方便的對圖形實現(xiàn)變換。鈑金件的旋轉(zhuǎn)主要利用對坐標(biāo)矩陣的變換來得到實現(xiàn)。其旋轉(zhuǎn)類型分為繞X軸旋轉(zhuǎn)、繞Y軸旋轉(zhuǎn)和繞Z軸旋轉(zhuǎn)，來完成鈑金件的旋轉(zhuǎn)功能，實現(xiàn)彎曲件的旋轉(zhuǎn)功能。

鈑金件的原始狀態(tài)是平板，平板的狀態(tài)是通過對彎曲件的彎曲計算得到的。我們對常用的立體通常利用平面方程法進(jìn)行表示。首先對彎曲件的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要包括坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。在處理的過程中，需要物體表面到空間的信息，這些信息主要是通過頂點(diǎn)的坐標(biāo)和圖形所在的平面方程。其一般的表示形式為：AX+BY+CZ+D=0.一種X、Y、Z是平面的坐標(biāo)，A、B、C、D是描述平面的特征系數(shù)，這點(diǎn)可以利用平面的點(diǎn)坐標(biāo)得出。通過兩個平面的交線得到折彎線，而折彎件就是不同的折彎線相連所構(gòu)成的，然后將各個層面的節(jié)點(diǎn)通過旋轉(zhuǎn)變換到中心面上。

2.3工藝分析與計算

彎曲件需要有良好的工藝性才可以簡化折彎的工藝過程，同時提高效率、節(jié)省原料。所以在進(jìn)行加工之間，要對彎曲件的工藝性進(jìn)行判斷檢測。這個過程主要是由有經(jīng)驗的設(shè)計人員在計算機(jī)的幫助下自動完成的。工藝參數(shù)的確定是加工設(shè)備、模具和材料選擇的重要依據(jù)，主要包括回彈角的確定、工件尺寸的大小、原件的展開長度和彎曲的力度等。

鈑金件在塑性時常常伴隨著彈性變形，所以在工件彎曲完成后就會發(fā)生回彈的現(xiàn)象，回彈的多少直接影響彎曲件的質(zhì)量，所以回彈角的確定非常重要。彎曲件的尺寸大小是確定最后形狀的必要條件，所以設(shè)計人員在進(jìn)行加工前，要對原件的展開尺寸進(jìn)行詳細(xì)的計算。

2.4折彎工序的排序選擇

彎曲件的彎曲工序是鈑金件加工的最重要的過程之一，而工序的排序是關(guān)系到工藝規(guī)劃的關(guān)鍵步驟，對以后簡化工序等有重要的作用。所以合理的工序順序選擇是提高工作效率的關(guān)鍵。在自由折彎中，工序的選擇要根據(jù)工件自身的特點(diǎn)，保證與床身和模具之間不會發(fā)生干擾。再者就是要滿足彎曲件的精度要求，在定位點(diǎn)選擇時要考慮到精度的需求，使得尺寸偏差累計到?jīng)]有精度要求的彎曲段中。

3.總結(jié)

隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)控折彎機(jī)的自動化水平越來越高。但是由于鈑金件本身彎曲過程的復(fù)雜性，要想在目前的基礎(chǔ)上更近一步需要加大研究的力度，并且在應(yīng)用前要進(jìn)行實際的驗證工作來得到驗證優(yōu)化的程度?？紤]到現(xiàn)在國內(nèi)外對鈑金件彎曲工藝的重視程度在不斷的加大，所以外來的鈑金彎曲工藝有希望進(jìn)一步加強(qiáng)功能，數(shù)控折彎機(jī)的精度控制也越來越好，其工作的效率和水平都會取得突破性的進(jìn)展。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]李娜，李青，李福欣等.鈑金件折彎工藝分析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2014，52（3）：70-73.

[2]劉睿，荊志峰.多角度成形的鈑金件彎形工藝剖析[J].紡織機(jī)械，2011，（3）：44-46.

[3]于榮.提高彎曲件折彎精度的工藝措施探析[J].湖南農(nóng)機(jī)，2012，39（3）：62-63.