淺談鈑金件彎曲質(zhì)量控制

文／陳雨·蘇州長風(fēng)航空電子有限公司

導(dǎo) 語

本文首先分析了鈑金件彎曲中回彈和裂紋問題的質(zhì)量控制，其次針對實際加工中常用的不銹鋼和鋁板兩種材料彎曲時的質(zhì)量控制進行了闡述。

彎曲是指把板材、棒材、管材或型材加工成具有一定角度和形狀的零件的成形方法，是鈑金沖壓加工中的常見工序。一般說來，彎曲工序需要保證鈑金件彎曲部位的圓角半徑、零件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸等幾大方面。實際加工中，鈑金件彎曲的質(zhì)量問題最常見的為回彈，其次是裂紋，其他還包括翹曲、扭曲、尺寸偏移、孔偏移等問題，本文主要針對加工產(chǎn)生最多的回彈和裂紋問題進行分析，并給出質(zhì)量控制措施。

鈑金零件彎曲質(zhì)量控制分析

鈑金件彎曲回彈質(zhì)量控制

彎曲成形過程中，毛坯在外載荷的作用下會產(chǎn)生塑性和彈性兩種形式的變形。一旦外部載荷撤除，產(chǎn)生的彈性變形會即刻消失，而塑性變形還能繼續(xù)保持。零件由于彈性變形的存在，形位尺寸會產(chǎn)生與加載方向相反的變形，這個變形就是回彈。回彈量的大小影響因素較為復(fù)雜，要確保回彈過程中的質(zhì)量控制，就要分析其影響因素。

⑴影響回彈的因素及控制對策

1)材料選擇

材料選擇取決于材料的力學(xué)性能，也就是說，材料的屈服極限越高，彈性模量越小，則彎曲后回彈越大，加工硬化現(xiàn)象越嚴(yán)重，回彈量也越大。因此為防止材料對回彈的影響，工藝設(shè)計人員應(yīng)盡量選擇屈服點小、彈性模量大、硬化指數(shù)小的材料。

2)鈑金件的結(jié)構(gòu)

鈑金件彎曲時，相對彎曲半徑r/t，當(dāng)此數(shù)值較小時，零件內(nèi)、外表面切向變形的總應(yīng)變值較大，產(chǎn)生的彈性應(yīng)變就相應(yīng)減小，回彈量較小，反之則大。因此鈑金件彎曲時，相對半徑必須超出比例系數(shù)，但應(yīng)盡量選擇較小的系數(shù)值。此外，在確保鈑金件使用的前提下，可以在彎曲區(qū)域壓制加強筋，從而增加零件界面慣性力矩，從而抑制回彈的產(chǎn)生。

3)零件工藝性原因

鈑金件彎曲時，彎曲角度越大，變形區(qū)長度越大，回彈角也越大；此外，實際生產(chǎn)中，施加的彎曲力越大，變形越大，則回彈量越小；最后，采用無底凹模進行自由彎曲時，回彈量較大，反之采用校正彎曲時，模具采用V形件進行校正，則回彈量較小。

針對以上因素，工藝可以利用回彈角的規(guī)律，在模具設(shè)計時計算好補償，在調(diào)試修模后，使彎曲件回彈得到補償。此外，模具在結(jié)構(gòu)設(shè)計時可以采用以下措施：其一，針對彎曲模凸模的根腳部位，可以設(shè)計成凸起的結(jié)構(gòu)，這個部位可以讓彎曲結(jié)束后，凸模的作用力更好地集中在彎曲部位，受到擠壓的零件內(nèi)部會產(chǎn)生切向的變形，緩解回彈的問題；其二，針對彎曲模的凹模部分，可使用柔軟的橡膠材料或聚氨酯材料代替原有材料，其后調(diào)節(jié)凸模的壓入深度來保證回彈。

4)其他因素

彎曲件的回彈還受到零件形狀、板材厚度偏差、板材性能波動、模具間隙和模具圓角半徑等多種因素的影響。

彎曲裂紋問題及對策

鈑金件彎曲過程中，如果板材厚度較厚、彎曲半徑較小，且板材中毛刺較大的一面位于彎曲面的外側(cè)，如果板材本身的塑性不高，下料過程中毛坯會產(chǎn)生過多的冷作硬化層，這些都會導(dǎo)致零件彎曲部位產(chǎn)生裂紋。針對此問題，彎曲過程中可以在模具方面進行改進，適當(dāng)?shù)卦黾油鼓５膱A角半徑值。如果對彎曲尺寸沒有影響，彎曲內(nèi)側(cè)應(yīng)盡量使用毛刺的一面，對材料進行熱處理增加塑性。此外，對于材料的纖維方向應(yīng)做好標(biāo)注，折彎的方向應(yīng)與纖維方向呈直角。

兩種常見材料鈑金件彎曲質(zhì)量控制措施

不銹鋼板彎曲質(zhì)量控制

不銹鋼材料是一種屈服點和硬度都較高的材料，很容易產(chǎn)生冷作硬化的效果，因此彎曲時有如下特征：第一，由于不銹鋼屬于高碳鋼，其導(dǎo)熱性能和延展率都比較低，因此彎曲變形的過程需要更大的外力，且回彈也更大；第二，較低的延展率讓不銹鋼材料零件的彎曲半徑R必須大于普通的碳鋼材料，否則彎曲處很容易產(chǎn)生裂紋；第三，由于不銹鋼材料本身容易產(chǎn)生冷作硬化，因此折彎時應(yīng)使用硬度較高的刀具，刀具材料一般選擇工具鋼、使用前進行淬火熱處理，保證刀具硬度在60HRC以上，且表面粗糙度要保證在Ra3.2μm以內(nèi)。

因此，不銹鋼板材彎曲質(zhì)量控制要點如下：其一，單位尺寸下，不銹鋼板材厚度尺寸越大，彎曲角也應(yīng)盡量增加，所需的折彎力也越大，單邊的折彎余量也要增加，如此才能防止彎曲中產(chǎn)生裂紋等質(zhì)量問題；其二，根據(jù)圖紙給出的材料厚度及彎曲半徑、彎曲角度，精確計算不銹鋼板材的展開尺寸，特別要注意材料的厚度公差范圍，保證折彎后的產(chǎn)品能夠滿足最終的彎曲精度要求，提高折彎的一次成形率；其三，由于不銹鋼材料的屈服強度大，回彈也較大。不銹鋼的回彈問題確實是生產(chǎn)中的難題，跟很多原因有關(guān)。針對這個現(xiàn)象，彎曲過程中若要保證角度到位，折彎時使用的刀具角度就應(yīng)小于實際彎曲角度。其次是材料的硬度，硬度越大，回彈越大。此外還和彎曲半徑與材料厚度比值有關(guān)，比值越大，回彈越大。不同牌號的不銹鋼的回彈也有差異，其中301比304回彈大，相同前提下，304回彈比301小2度。最后，還有成形方式的差異也會導(dǎo)致回彈的不同，一步成形的回彈比多次成形的回彈要大。回彈值可在試模后修正，注意每次回彈有角度回彈和半徑回彈，實際生產(chǎn)中要保證彎曲質(zhì)量，應(yīng)具體情況具體分析。

鋁板彎曲質(zhì)量控制

鋁板彎曲后的回彈問題不再贅述，但如果彎曲過程中開裂問題比較明顯，或者彎曲后通過陽極氧化的表面處理就爆裂，首先與鋁板的硬度有關(guān)，如果鋁板硬度太高，就很容易開裂，比如我們公司常用到的T狀態(tài)鋁板。那么就要預(yù)先熱處理到O狀態(tài)，熱處理的方式有退火和淬火，其區(qū)別在于淬火后的零件需要在四小時內(nèi)完成彎曲，否則空氣中的時效會使得材料恢復(fù)成硬狀態(tài)；而退火后的材料一直為軟狀態(tài)。此外，在加工工藝上，淬火的難度大于退火。其次，是鋁板的厚度影響，材料厚度越厚，彎曲的加工難度越大，應(yīng)盡量運用薄一點的鋁板。此外，彎曲R的大小也受到其影響，R角越大，加工難度越小。因此，在符合裝配要求的前提下，可適當(dāng)加大R數(shù)值。最后，鋁板的紋理方向，也就是我們平時所說的纖維方向，彎曲方向要與纖維方向一致，不能平行。需要拉絲的鋁零件，在工序允許的前提下，最好是彎曲后再拉形，否則會添加彎曲開裂的概率。

結(jié)束語

總而言之，在鈑金件彎曲的質(zhì)量控制方面，還有很多需要注意的地方，實際加工中，應(yīng)根據(jù)實際情況，參照標(biāo)準(zhǔn)，合理分析，從而做出質(zhì)量合格的零件。