板材件折彎中余料增加的方法與應用

■山推工程機械股份有限公司 丁志遠，李勇，李賀德，徐宗磊

板材件折彎中余料增加的方法與應用

■山推工程機械股份有限公司 丁志遠，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則，需要增加余料折彎完成后割除。針對以上幾種典型需要增加余料的情況，以及如何在實際生產中更好地提高效率和改善產品質量進行介紹。

板材在折彎過程中，首先經過彈性變形，然后進入塑性變形，內側受壓縮小，外側受拉伸大，最終達到所要求尺寸，如圖1所示。

當彎邊高度較小時，彎邊在折彎模具上的支持長度過小，不易形成足夠的彎矩，很難得到準確的形狀。當彎曲角為90°時，應使彎曲邊高度h>2δ，同時還要考慮直角邊寬與下模開口寬度關系，如圖2所示。有些工件在設

計時為滿足使用要求，使h<2δ，造成折彎無法完成；有些工件因設備模具限制，需選用較大下模開口折彎，支持長度無法達到，也不能完成折彎。因此在制訂工藝時應考慮適當增加余料。

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際接觸面積在折彎線兩端不一致，造成折彎時邊線端部扭曲變形，影響產品質量。

有些預先加工好孔的板料，如果孔位于彎曲變形區內，那么孔在折彎后會發生變形。如附表所示，工件距折彎線較近的地方有長孔或圓孔，為使折彎順利進行，在設計時規定了孔邊緣到彎曲內邊的距離。我公司生產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，為保證產品質量，設計工藝時需增加余料。

1. 邊線靠近折彎線

如圖4所示，某U形工件，長4115mm，折彎直邊高度為60mm，板厚12 mm，折彎內半徑為R15mm，計算出折彎線為48mm，彎曲邊高度h＞2δ，即h>24mm，同時根據折彎機模具狀態最小選用下模開口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，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

當折彎件直邊帶有斜角時，不應使斜線達到變形區，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，某一加強筋板，其特點為折彎一側為斜邊，成形后達到90°角，使用時緊貼在相互垂直的兩工件之間，起到加強作用。如果直接按圖樣展開設計工藝，折彎時折彎線不易確定且斜角靠近折彎線部分板料懸空，達不到要求尺寸，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　加強筋板及使用狀態

圖6　加強筋板增加余料及割除

產品試制時采用方板折彎和紙質樣板劃線切割外形，效率低，且紙質樣板不易保存，質量難以保證。根據工件特點，多次進行改善，特意設計了增加余料的方式 ，既能夠滿足使用要求，又可以方便地去除余料。如圖6所示，其設計思路是，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，可方便使用折彎機的后擋料機構確定折彎線。成形后，首先順延斜邊畫一條線段，然后手示機器人按線段切割，利用機

器人的仿形功能實現批量加工。

3. 長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的長孔，長孔下邊緣距離變形區域一端為28.5mm，工藝設計要求為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，工件質量較好，缺點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，連接長孔圓弧的端點劃出兩條線段，割余料時按線段加工即可，缺點為，靠近折彎圓弧處的板材局部扭曲變形。尺寸65mm外側增加，內側減小，質量較差。根據實際使用情況，選擇適當的增加余料方式，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孔類似。如推土機油箱某一折彎件，圓孔邊緣靠近折彎線，加余料時與折彎線平齊畫一條線，封堵小部分圓即可，折彎完成后，使用機器人割除。對于要求較為嚴格的圓孔，為保證精度要求，一般采用先加工小孔折彎后再擴孔達到要求（見圖10）。

用有些工件的橢圓孔兩端靠近折彎線，兩側都需要增加余料，如圖11所示，為保證長軸和短軸的尺寸，在孔中間開一條1倍板厚的缺口，方便劃線，現場加工如圖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

孔邊緣到彎曲內邊的設計要求　　　　　　　　　　　　　（mm）

4. 結語

我公司生產的工件特點為小批量、多品種，工件形狀各式各樣，為適應多變的市場需求，通過積累大量的板材件成形工藝，總結了添加余料的常用方式，在設計新工藝時有一定的指導意義。本文介紹了三種增加余料的方式并結合具體事例加以說明，對不能滿足折彎工藝的產品通過巧妙增加余料并去除，提高了生產效率，改善了產品的質量。

20150714