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1、F咖 I钣金 钣金变形因素及工艺参数分析研究 山推工程机械股份有限公司材料成型分公司 (山东济宁272073) 徐宗磊李 勇 李贺德靳博李新华 钣金是冲压工艺中最为普遍的成形方法之一， 在成形过程中包含有接触碰撞、摩擦磨损及弹塑性 变形等多种复杂物理现象，常见有起皱、拉裂、回 弹等多种缺陷，对零件形状、尺寸精度及生产效率 有很大影响，因此对钣金变形分析迫在眉睫。 1折弯机结构 折弯机结构如图1所示，折弯机工作通过两个 基于变频器驱动的交流伺服电动机来调整滑块位 移，使用两个伺服电动机驱动后挡料，折弯机通过 调整后挡料架左右前后、滑块上下位移，即可折成 不同形状弯曲件。折弯过程为根据折弯工件要求
2、， 后挡料架首先移动到工件直边定位点处，根据折弯 半径选定上模，移动滑块及上模下压到折弯角度要 附件使用油压机成形时，由于成形精度要求低，制 作模具时可采用相对简单易行的方法制作。如图3 所示的烟箱门压模，因为当时加工条件，此模具的 制作就采用了简单易行的方法，周边采用圆钢充当 上模，字母采用气割以后进行修磨的方法制作。制 作材料使用耐磨性能较好16Mn，成功制作出合格 的产品。 字横 料板 圆钢 f 、 I 厂， f1几 7J 、 ， 图3 76 岛 热加工 ，m ：， 句 I秘邪J。 2 l 图1折弯机结构 1后档料架2工作台3 模4L模5滑块6联轴器7机架 8伺服电动机9传动机构 求处对
3、工件进行折弯，然后回程，重复以上过程直 至折弯工件加工完毕。 在工业锅炉领域，此工艺可以使用在锅炉底 座、烟箱面板、灰门门板、一些盖板及锅炉外包装 的外包装板等。锅炉的烟风道， 一般均采用大块薄 板制作，一一些大型锅炉由于使用钢板较大，在锅炉 运行时，发生共振，产生很大噪声。不得不采用加 厚钢板的方法或在外部焊接扁钢、角钢作为加强筋 补强。如果采用制作起伏的方法进行补强，在不需 要增加钢板厚度的情况下，就可以起到补强效果。 4结语 综上所述，起伏工艺是一种投入不多，可提高 锅炉产品美观程度，提高产品质量，减少材料消 耗，降低生产成本，同时义行之有效的工艺方法。 此工艺在锅炉行业推广，能够为企业
4、带来良好的经 济效益，也可以创造良好的社会效益，具有很好的 推广前景。删 Fa I钣金 (1)工艺参数分析在对工件进行工艺分析 时，首先确定现有设备是否能够完成图样要求，即 工艺可行性分析，判断参数主要有回弹角、工件 尺寸、成形力、工件相对弯曲半径、直边长度、孔 边距等几何特征量，参数确定将为工件生产所需设 备、上下模，毛坯下料及加工参数设置等提供依 据。 回弹角：由于板材在折弯完后，弹性变形回 复，回弹量多少直接影响工件质量。通过回弹值确 定，为后续加工参数控制提供依据，如图6所示。 图6回弹示意 回弹角A ： rt5N o_375盯 135-05 (5 )f tan A = = 2E 其中
5、 A 一一回弹角度； 工件弯曲角度； ，一上模圆角半径； O- 工件屈服强度； JE 工件弹性模量； 卜一板材厚度； 一下模开口大小。 通过回弹角的确定为后续加工参数补偿量提供 依据。 折弯工艺力：折弯工艺力是弯曲工艺设计和选 择设备、设计模具的重要依据，如图7所示。 对于V形弯曲： = 式中 弯曲力计算值； b 展开长度； dr 材料抗拉强度； t材料板厚； 一下模开口大小。 78 参磊 热加工 图7折弯力示意 在实际生产过程中工艺力一般选取F=11 ， 通过工艺力计算确定所选设备。 相对弯曲半径：相对弯曲半径(rf)表征工件 在弯曲时切向弯曲程度大小，f越小，弯曲时变形 程度越大，当，f小
6、到一定程度时，会使工件撕裂或 者折断。 根据经验公式： ，m =kt r=-5VI32 推出 ，Fm。 64kt 式中，弯曲半径； rm 一一最小弯曲半径； 一下模开口； f一板材厚度； k常数，与材料轧制方向有关。 在实际生产过程中一般下模开口大小为板厚的 810倍，通过此可以选定折弯所用上模刀具及 模开口大小。 直边长度、孔边距：通过计算确定工件展开长 度及折弯线位置，根据所选定刀具、下模开口大 小，确定直边长度及孔边距的要求。根据折弯线到 工件边线或者到孔边线距离大于下模开口一半的原 则，即 L 2+ (修止系数) 通过以上计算确定下料时，是否需要增加余料 及孔，是否处于变形区域范围内，
7、最终确定整个上 件工序。通过以上工艺分析确定工件是否可以进行 加工，并就选定设备，上下模及所需工序。 (2)加工参数分析折弯过程中，加工参数选 择直接决定加工产品是否能够满足图样要求尺寸精 度及形状精度。对数控折弯机而言，在折弯过程中 主要参数包括滑块行程、后挡料定位。通过滑块行 程控制能够得到工件要求折弯角度。通过后挡料定 位确定成形工件折弯区域的准确性。 后挡料定位：通过后挡料定位值以保证折弯位 置准确性。对于不同折弯情况，后挡料板定位值如 附表所示，弯曲示意见图8。 6+ ，2 口+ ，2 折弯线 图8弯曲示意 后挡料板定位置 定位点 定位值 I l X=a+ml2 丝 。J I X=a
8、+ml2+t2 -m2 2 、 当a90。， X=a+m2+t2cot(a2)-hcota 帅”尼机 I Il t口l 当a90。， cot口2一 “ X=a+m2+t2cot(a2) 其中 为定位值，a为直边长度，m为弯曲圆 角展开长度修正值，h为后挡料板高度，f为板材厚 度。 滑块下压量：滑块下压量为折弯机折弯深度。 工件折弯角度由折弯机折弯深度来决定。折弯深度 (，)与所选模具、弯曲角度、板厚、材质、弯曲 半径、回弹量有关，如图9所示。 折弯理论下压量y： ：Vcot(a2) 图9下压量示意 FaM嘣 I钣金 变薄量 ： = 圆角过渡修正量 ： = sm口I Zl 回弹角补偿量： 5时
9、y一 1+c。t( 2)】 y=二_芏 _二二 二 ，f5时， ， 、 一 cot y= 二= 上 因此，折弯实际深度值为： Y=Yl 一 l， 其中 一一折弯角度； 下模开口； 折弯深度； 卜折弯半径； 变薄系数； 一材料简化系数； 中性层系数； 卜板材厚度。 4结语 通过对钣金过程中变形分析，得到以下结论： 钣金过程中容易发生变形区域主要集中板材弯曲外 皮处。钣金过程中工件变形主要因素为板材弯曲部 位局部变薄、发生回弹及发生翘曲和扭转现象。对 工艺参数进行分析，确定钣金件折弯时所用设备、 模具等。对加工参数进行理论分析，为实际加工过 程中参数设定提供依据。MW (20131203) 参磊 蛰 79
