板材件折彎中余料增加的方法與應(yīng)用

■山推工程機(jī)械股份有限公司 丁志遠(yuǎn)，李勇，李賀德，徐宗磊

板材件折彎中余料增加的方法與應(yīng)用

■山推工程機(jī)械股份有限公司 丁志遠(yuǎn)，李勇，李賀德，徐宗磊

摘要：板材件在折彎過程中由于工藝尺寸的要求，有些工件的折彎線到料邊距離較小需要增加余料，在折彎完成后去除；有些工件距折彎線較近的地方有長(zhǎng)孔或圓孔，為防止折彎過程中孔的變形，需要增加余料；有些工件邊緣形狀不規(guī)則，需要增加余料折彎完成后割除。針對(duì)以上幾種典型需要增加余料的情況，以及如何在實(shí)際生產(chǎn)中更好地提高效率和改善產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行介紹。

板材在折彎過程中，首先經(jīng)過彈性變形，然后進(jìn)入塑性變形，內(nèi)側(cè)受壓縮小，外側(cè)受拉伸大，最終達(dá)到所要求尺寸，如圖1所示。

當(dāng)彎邊高度較小時(shí)，彎邊在折彎模具上的支持長(zhǎng)度過小，不易形成足夠的彎矩，很難得到準(zhǔn)確的形狀。當(dāng)彎曲角為90°時(shí)，應(yīng)使彎曲邊高度h>2δ，同時(shí)還要考慮直角邊寬與下模開口寬度關(guān)系，如圖2所示。有些工件在設(shè)

計(jì)時(shí)為滿足使用要求，使h<2δ，造成折彎無法完成；有些工件因設(shè)備模具限制，需選用較大下模開口折彎，支持長(zhǎng)度無法達(dá)到，也不能完成折彎。因此在制訂工藝時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)增加余料。

如圖3所示，工件一條邊線與折彎線成一銳角，板材與下模開口的實(shí)際接觸面積在折彎線兩端不一致，造成折彎時(shí)邊線端部扭曲變形，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

有些預(yù)先加工好孔的板料，如果孔位于彎曲變形區(qū)內(nèi)，那么孔在折彎后會(huì)發(fā)生變形。如附表所示，工件距折彎線較近的地方有長(zhǎng)孔或圓孔，為使折彎順利進(jìn)行，在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定了孔邊緣到彎曲內(nèi)邊的距離。我公司生產(chǎn)的工件需要折彎的板厚通常為1.5～30mm，有許多不能滿足折彎要求，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，設(shè)計(jì)工藝時(shí)需增加余料。

1. 邊線靠近折彎線

如圖4所示，某U形工件，長(zhǎng)4115mm，折彎直邊高度為60mm，板厚12 mm，折彎內(nèi)半徑為R15mm，計(jì)算出折彎線為48mm，彎曲邊高度h＞2δ，即h>24mm，同時(shí)根據(jù)折彎?rùn)C(jī)模具狀態(tài)最小選用下模開口100mm，48<100/2=50（mm），折彎線小于一半開口大小且下模凹槽帶有R15mm圓弧，綜合以上兩點(diǎn)，不能滿足折彎要求，因此需增加余料，將尺寸60mm增加到80mm，折彎后銑削加工去除。

2. 斜邊靠近折彎線

當(dāng)折彎件直邊帶有斜角時(shí)，不應(yīng)使斜線達(dá)到變形區(qū)，為防止彎曲開裂，斜角處直邊部分的最小高度H=（2～4）t，且>3mm。

如圖5所示，某一加強(qiáng)筋板，其特點(diǎn)為折彎一側(cè)為斜邊，成形后達(dá)到90°角，使用時(shí)緊貼在相互垂直的兩工件之間，起到加強(qiáng)作用。如果直接按圖樣展開設(shè)計(jì)工藝，折彎時(shí)折彎線不易確定且斜角靠近折彎線部分板料懸空，達(dá)不到要求尺寸，90°難以保證。

圖1　折彎過程

圖2　直邊彎曲高度

圖3　斜邊彎曲

圖4　U形工件

圖5　加強(qiáng)筋板及使用狀態(tài)

圖6　加強(qiáng)筋板增加余料及割除

產(chǎn)品試制時(shí)采用方板折彎和紙質(zhì)樣板劃線切割外形，效率低，且紙質(zhì)樣板不易保存，質(zhì)量難以保證。根據(jù)工件特點(diǎn)，多次進(jìn)行改善，特意設(shè)計(jì)了增加余料的方式 ，既能夠滿足使用要求，又可以方便地去除余料。如圖6所示，其設(shè)計(jì)思路是，在工件的邊緣增加一小塊三角形余料，一直邊與折彎線平齊并與工件的斜邊相交，可方便使用折彎?rùn)C(jī)的后擋料機(jī)構(gòu)確定折彎線。成形后，首先順延斜邊畫一條線段，然后手示機(jī)器人按線段切割，利用機(jī)

器人的仿形功能實(shí)現(xiàn)批量加工。

3. 長(zhǎng)孔或圓孔靠近折彎線

（1）某一U形工件，如圖7所示，兩端折彎成90°，一折彎邊處存在175mm×65mm的長(zhǎng)孔，長(zhǎng)孔下邊緣距離變形區(qū)域一端為28.5mm，工藝設(shè)計(jì)要求為S≥2δ+R，查附表得，S≥63mm，28.5mm<63mm，不能滿足工藝要求，因此需要增加余料。

長(zhǎng)孔增加余料的方式主要有兩種。如圖8a所示，此種方式折彎變形可完全去除，工件質(zhì)量較好，缺點(diǎn)為需要制作專用樣板劃線；如圖8b所示，此種方式不需要專用樣板，連接長(zhǎng)孔圓弧的端點(diǎn)劃出兩條線段，割余料時(shí)按線段加工即可，缺點(diǎn)為，靠近折彎圓弧處的板材局部扭曲變形。尺寸65mm外側(cè)增加，內(nèi)側(cè)減小，質(zhì)量較差。根據(jù)實(shí)際使用情況，選擇適當(dāng)?shù)脑黾佑嗔戏绞?，本件選用圖8b。圖9為去除余料后的工件。

（2）圓孔增加余料方式和長(zhǎng)孔類似。如推土機(jī)油箱某一折彎件，圓孔邊緣靠近折彎線，加余料時(shí)與折彎線平齊畫一條線，封堵小部分圓即可，折彎完成后，使用機(jī)器人割除。對(duì)于要求較為嚴(yán)格的圓孔，為保證精度要求，一般采用先加工小孔折彎后再擴(kuò)孔達(dá)到要求（見圖10）。

用有些工件的橢圓孔兩端靠近折彎線，兩側(cè)都需要增加余料，如圖11所示，為保證長(zhǎng)軸和短軸的尺寸，在孔中間開一條1倍板厚的缺口，方便劃線，現(xiàn)場(chǎng)加工如圖12所示。

圖7　U形板折彎

圖8　U形板增加余料

圖9　U形板去除余料

圖10　圓孔增加余料

圖11　橢圓孔增加余料

圖12

孔邊緣到彎曲內(nèi)邊的設(shè)計(jì)要求　　　　　　　　　　　　　（mm）

4. 結(jié)語

我公司生產(chǎn)的工件特點(diǎn)為小批量、多品種，工件形狀各式各樣，為適應(yīng)多變的市場(chǎng)需求，通過積累大量的板材件成形工藝，總結(jié)了添加余料的常用方式，在設(shè)計(jì)新工藝時(shí)有一定的指導(dǎo)意義。本文介紹了三種增加余料的方式并結(jié)合具體事例加以說明，對(duì)不能滿足折彎工藝的產(chǎn)品通過巧妙增加余料并去除，提高了生產(chǎn)效率，改善了產(chǎn)品的質(zhì)量。

20150714