折彎?rùn)C(jī)制造精度對(duì)板材折彎精度影響規(guī)律的理論分析

陸志全，李 塹，孫 穎

（1.常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州213164；2.河海大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 常州213002；3.江蘇亞威機(jī)床股份有限公司，江蘇 江都225200）

0 引言

板料折彎?rùn)C(jī)是一種使用廣泛的板材加工設(shè)備。板料折彎?rùn)C(jī)使用相對(duì)簡(jiǎn)單的通用折彎模具即能折出各種各樣的復(fù)雜零件，配備相應(yīng)的工藝設(shè)備，還可以完成沖槽、淺拉伸、沖孔、壓波紋等工藝。另外，它還具有模具簡(jiǎn)單、通用性好、調(diào)整和更換方便等特點(diǎn)，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種板料成形工藝。現(xiàn)代制造技術(shù)是一個(gè)國(guó)家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的重要手段之一，而作為現(xiàn)代制造技術(shù)的一個(gè)重要分支，精密機(jī)械制造技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究也受到經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視。精密和超精密加工技術(shù)的發(fā)展和推廣，提高了整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的加工精度和技術(shù)水平，并普遍提高了機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和競(jìng)爭(zhēng)力。相關(guān)產(chǎn)業(yè)對(duì)折彎加工的精度要求越來(lái)越高，提高折彎精度已成為折彎?rùn)C(jī)研發(fā)中一個(gè)亟待解決的課題。

折彎?rùn)C(jī)的折彎精度是決定板件折彎質(zhì)量的首要因素。板料加工誤差的存在影響后續(xù)的裝配、增加試修模以及成形后校形的工作量，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，制約著漸進(jìn)折彎成形的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，尤其是對(duì)用高強(qiáng)度高回彈鋼板成形大型工件的應(yīng)用[1-2]。因此分析板料折彎?rùn)C(jī)加工誤差產(chǎn)生的機(jī)理，找出影響加工誤差的主要因素，提出提高折彎?rùn)C(jī)加工精度的有效方法與措施，對(duì)提高板料折彎?rùn)C(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力與附加值有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文以江蘇亞威機(jī)床股份有限公司PBH110-3100 型數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)為研究對(duì)象，依據(jù)彈性力學(xué)理論，建立折彎誤差的分析模型，分析機(jī)床制造精度對(duì)金屬板材折彎精度的影響規(guī)律。

1 板材折彎精度定義及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14349-93，折彎?rùn)C(jī)工作精度檢驗(yàn)主要包含試件折彎角度及直線度兩部分內(nèi)容[3]，如表1 所示。

工作精度檢驗(yàn)時(shí)對(duì)試件的要求：

（1）試件長(zhǎng)度：工作臺(tái)長(zhǎng)度＜2000mm 時(shí)為工作臺(tái)長(zhǎng)度；工作臺(tái)長(zhǎng)度＞2000mm～3200mm 時(shí)為2000 mm；工作臺(tái)長(zhǎng)度＞3200mm 時(shí)為3000mm。

（2）試件寬度不應(yīng)小于100mm。

（3）試件厚度：公稱力≤l000kN 為2mm；公稱力＞1000～2500kN 為3mm；公稱力＞2500～6300kN 為4mm。

（4）試件材料為A3 鋼板，其抗拉強(qiáng)度σb≤450 MPa。

表1 板料折彎?rùn)C(jī)折彎精度檢驗(yàn)

2 工作臺(tái)平面度（縱向）對(duì)折彎精度的影響分析

2.1 工件折彎角度精度

當(dāng)工作臺(tái)縱向存在平面度誤差時(shí)，其會(huì)影響上模刀具進(jìn)入下模槽口的深度，深度偏差ΔH 的大小和工作臺(tái)縱向平面誤差a 的大小相等。工作臺(tái)平面度（縱向）對(duì)折彎角度誤差的影響見(jiàn)圖1[4]。

圖1 工作臺(tái)平面度誤差對(duì)折彎角度誤差的影響示意圖

上模刀具進(jìn)入下模槽口的深度偏差ΔH 為：

工件的折彎角度為：

則折彎工件的角度偏差為：

2.2 工件折彎直線度精度

當(dāng)工作臺(tái)存在平面度誤差時(shí)，其平面度誤差對(duì)折彎工件直線度誤差的影響如圖2 所示。

折彎工件的直線度誤差的大小與縱向平面度誤差的大小相等。即：

圖2 工作臺(tái)平面度誤差對(duì)折彎直線度誤差的影響示意圖

2.3 工件折彎邊線精度

工作臺(tái)平面誤差對(duì)邊線精度無(wú)影響。

3 工作臺(tái)平面度（橫向）對(duì)折彎精度的影響

工作臺(tái)橫向平面度對(duì)折彎精度的影響與其縱向平面度對(duì)折彎精度的影響類似。

3.1 工件折彎角度精度

工件的折彎角度誤差為：

3.2 工件折彎直線度精度

工件的折彎直線度誤差為：

3.3 工件折彎邊線精度

工作臺(tái)橫向平面度對(duì)折彎邊線長(zhǎng)度的精度無(wú)影響

4 滑塊行程對(duì)工作面的垂直度對(duì)折彎精度的影響

4.1 工件折彎角度精度

滑塊行程對(duì)工作面的垂直度對(duì)折彎精度的影響如圖3 所示。

圖3 滑塊行程對(duì)工作面的垂直度對(duì)折彎精度的影響

當(dāng)滑塊行程對(duì)工作臺(tái)面的垂直度偏差為t 時(shí)，滑塊進(jìn)入模具的深度H′為：

折彎工件的折彎角度為：

折彎工件的折彎角度誤差為：

4.2 工件折彎直線度精度

當(dāng)滑塊行程對(duì)工作臺(tái)面的垂直度偏差為t 時(shí)，折彎工件的直線度誤差為：

4.3 工件折彎邊線精度

當(dāng)滑塊行程對(duì)工作臺(tái)面的垂直度偏差為t 時(shí)，上模偏移折彎中心線的距離S1為：

可求出：

實(shí)際折彎邊線長(zhǎng)度L′為：

折彎邊線長(zhǎng)度誤差為：

5 結(jié)論

分析可得PBH110－3100 型數(shù)控板料折彎?rùn)C(jī)制造精度的各因素對(duì)工件折彎精度的影響如表2 所示。

從分析表中可以得出折彎角度偏差約為工作臺(tái)面平面度的3 倍，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)上模具安裝面的平面度的要求較低，其產(chǎn)生的折彎角度誤差較大，折彎?rùn)C(jī)生產(chǎn)廠家可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際適當(dāng)提高工作臺(tái)平面度。而折彎角度受滑塊行程對(duì)工作面垂直度的影響不大。工作臺(tái)平面度會(huì)直接反映到折彎的直線度偏差上來(lái)，折彎直線度誤差受滑塊行程對(duì)工作面垂直度的影響較小。

表2 各因素對(duì)折彎精度的影響力分析

[1]潘殿生，潘志華，阮康平.折彎?rùn)C(jī)機(jī)械補(bǔ)償裝置數(shù)值模擬結(jié)構(gòu)分析[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2009，44（3）：29-31.

[2]宋 黎，楊 堅(jiān)，黃天澤.板料彎曲成形的回彈分析與工程控制綜述[J].鍛壓技術(shù)，1996，（1）：18-22.

[3]趙國(guó)偉.板料成形回彈的數(shù)值模擬與影響因素[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2005，40（3）.

[4]李 塹，王金榮，冷志斌，等.折彎?rùn)C(jī)機(jī)械補(bǔ)償機(jī)構(gòu)接觸應(yīng)力的有限元分析[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2011，46（5）：30-32.