基于力學模型的鈑金折彎結構研究

史海波

（安普科技有限公司，常州 213200）

基于力學模型的鈑金折彎結構研究

史海波

（安普科技有限公司，常州 213200）

作為行業中的技術支撐，鈑金制造工藝與時俱進，吸收先進技術，完善力學結構，改善相應操作，以達到當今產業以及行業的需求。本文主要從鈑金折彎加工中的難點出發，提出一類力學模型在鈑金加工中的應用，并提出相應的加工方案。

力學模型 鈑金折彎 結構

引言

鈑金加工技術是一類等厚度金屬板材的剪沖折焊粘等加工工藝，主要包括剪板、沖壓、切板、復合、折板、焊接、拼接、成型等加工技術。一般來說，鈑金加工工廠必備的設備有剪板機、沖壓機床、折彎機床等機床。其中，折彎工藝是對鈑金加工的進一步結構完善，為設計制造結構復雜的五金工序提供了強大的技術支撐。折彎工藝必須考慮折彎件材料的強度以及材料的塑性，在保證折彎件不損壞的前提下，完成相應的折彎變形，最后形成所需要的復雜結構件的形狀，滿足對應的強度、力學性能等需要。復雜結構的鈑金加工在電子電路、儀器儀表、精密儀器等結構中得到廣泛使用。

日前，政府發布了相關制造業的發展計劃。作為行業中的技術支撐，鈑金制造工藝與時俱進，吸收先進技術，完善力學結構，改善相應操作，以期達到當今產業以及行業的需求。本文主要以鈑金折彎加工中的難點出發，提出一類力學模型在鈑金加工中的應用，隨后提出相應的加工方案。

1 鈑金折彎加工難點

在鈑金加工中，當折彎加工材料強度大時，板材的塑性性能較強，折彎時必須考慮材料受到的各種力。此外，材料導熱性差，會導致板材折彎過程中折彎區域受熱集中導致的材料發生塑性形變，且高溫往往集中折彎受力方向，從而影響板材的后續使用。由于不銹鋼以及一些高溫合金不銹鋼為奧氏體組織，快速折彎會使部分硬化現象明顯，導致材料發生嚴重的缺陷。

一般，還會出現下列情況。

（1）帶斜邊的折彎邊應避開變形區。當對帶斜邊的板材進行鈑金加工時，首先明確板材對應斜邊的變形區域，劃定變形范圍。隨后對板材進行折彎加工時，操作人員需要適當避開變形區域。如遇到無法避開的情況，需要當即避開斜邊部位，以免加工出無法使用的板材。

（2）當遇到打死邊的設計時，需要根據材料的厚度計算打死邊的死邊長度。一般死邊最小長度滿足：L≥3.5t+R。其中，t為材料厚度，R為打死邊前道工序的最小內折彎半徑，L為死邊的最小長度。

（3）設計時需要添加的工藝定位孔。為保證毛坯在模具中準確定位，防止彎曲時毛坯偏移而產生廢品，應預先在設計時添加工藝定位孔。特別是多次彎曲成形的零件，均必須以工藝孔為定位基準，以減少累計誤差，保證產品質量。

（4）標注彎曲件相關尺寸時，要考慮工藝性。換句話來說，需要考慮加工工藝的順序。當材料先沖孔后折彎時，折彎容易保證尺寸精度，而且加工十分簡單。若是尺寸精度要求十分高，則需要先折彎后加工孔。這種工序較為麻煩，無法達到高效簡單的加工過程。

（5）適當規避彎曲件的回彈。影響回彈的因素有材料的機械性能、壁厚、彎曲半徑以及彎曲時的正壓力等多種因素。其中，折彎件的內圓角半徑與板厚之比越大，回彈就越大。一般從設計上就可以抑制回彈，如利用改進結構讓回彈角變小，在彎曲區壓制加強筋，不僅可以提高工件的剛度，也有利于抑制回彈。

2 折彎技術模型

2.1 折彎技術的應用

折彎技術目前被普遍用于復雜機械構件的加工領域，為技術的進步以及經濟的發展提供了強大的基礎支撐。折彎技術是機械制造中的一項重要技術，是許多精密復雜產品制造不可缺少的加工方法。折彎是鈑金加工復雜零部件中常見的技術，復雜結構的鈑金加工在電子電路、儀器儀表、精密儀器等結構中得到廣泛的使用。為了進一步減少配合工序，考慮組件受力問題，彎折部位通常采用相應的模型達到一定的通用性能。本文將提出一種力學模型來解決折彎過程中的一些精度問題。

2.2 力學模型

折彎機床在進行鈑金折彎工藝時，受到來自各個方向的力以及力矩的作用。但是，在進行理論計算的過程中，設計人員僅僅考慮到單一的彎曲應力或是力矩作用，導致實際加工出來的折彎結構誤差大，不滿足精密裝配的要求，對一些領域的發展帶來了阻礙。所以，提出一種模型來解決復合應力情況。

模型構想如圖1所示。找到折彎過程中的各處應力，類比千斤頂的理論力學模型，將各處應力垂直擬合到對應的兩個方向或是一個方向，其中可以忽略一些微小的理論應力或是變形。

圖1 構想的模型

所提到的最終的兩個復合應力方向可以如圖呈90°垂直，也可以呈任意的一個角度，最終形成兩個垂向的力。當結構彎折還需要相應的力矩時，利用右手螺旋定則，以x向或是y向為基準，存在有一定的復合力矩。

最后，可以采用Mises屈服準則，得到正應力x與剪應力y滿足的塑性方程：

要達到以上模型的擬合，必須達到以下要求：

假設折彎材料是理想情況下的彈性材料，才能保證得到這類基礎模型。

必須保證折彎材料處于相對靜力學的條件下，才能得到與理論相差無幾的實際應用，并保證折彎過程中各方面誤差的精密計算。

誤差相較于彎折應力以及力矩而言十分小，才能保證在中性層的應力分析中有較為理想的結果。

綜上所述，此模型的應用可以保證折彎機床在進行鈑金折彎工藝時受到的多種力以及力矩，使得理論計算以及實際加工匹配度達到較小的誤差范圍，滿足精密裝配的要求，為在電子電路、儀器儀表、精密儀器等結構中復雜結構的鈑金加工技術發展提供了重要的技術支持。

3 總結

本文主要以鈑金折彎加工中的難點出發，提出了一類力學模型在鈑金加工中的應用，并提出相應的加工方案。作為行業中的技術支撐，鈑金制造工藝與時俱進，吸收先進技術，完善力學結構，改善相應操作，達到了當今產業以及行業的需求，更為國家制造業的飛速發展奠定了基礎。

Research on Bending Structure of Sheet Metal based on Mechanical Model

SHI Haibo
(amp Technology Co. Ltd, Changzhou 213200)

As the industry's technical support, sheet metal manufacturing process with the times, absorb advanced technology, improve the mechanical structure, improve the corresponding operation, in order to achieve the needs of today's industries and industries. In this paper, from the point of the sheet metal bending process, this paper puts forward a kind of mechanical model in sheet metal processing, and puts forward the corresponding processing program.

mechanical model, sheet metal bending, structure