鈑金折彎圓筒工藝設計

侯和龍，劉榮偉，倪 雪，孫楊鋒，朱 樂，劉雅聰

(1.承德石油高等專科學校 工業技術中心，河北 承德 067000；2.河鋼承鋼 能源事業部，河北 承德 067000)

鈑金加工是針對金屬薄板的一種綜合的冷加工工藝。隨著科學技術水平的提高，制造業不斷地發展，但是在金屬加工工藝中，鈑金加工仍然是必備的一環，在其中仍有著不可或缺的作用。無論是在航空航天方面，飛機、火箭等飛行器的機身的制造，還是高鐵、汽車等車身的制造，鈑金都是其中最重要的加工方法。鈑金折彎過程是鈑金加工中最常見的工序之一，折彎過程中對金屬薄板的強度和塑形有著較高的要求[1]，尤其是折彎為圓筒件更加是鈑金加工過程中較難的一個部分。為保證整個折彎過程的工藝的合理性和最終成型的圓筒件的尺寸和精度。眾多學者進行了大量的研究。其中，史海波[2]在力學模型的基礎上對鈑金折彎結構進行了研究；趙子文[3]研究了鈑金折彎的結構的工藝性設計；李青[4]對鈑金折彎工藝性過程中的加工方法進行了分析和探討。

筆者主要針對鈑金折彎過程中的圓筒件的加工進行了加工設備的改進，在原有的折彎機的基礎上，通過一個簡易結構的設計，可快速、簡易的實現圓筒件地加工，從而避免了原有的操作難和設備貴的問題。同時在結構設計之后，對該結構進行了有限元仿真，對其加工過中的應力分布和變形量進行了分析，從而對結構進行了改進和優化。

1 鈑金折彎現有加工工藝

鈑金折彎加工圓筒件的現有加工工藝主要是采用圓形件彎曲模進行加工[5]，對于相對較大的圓筒(直徑d>20 mm)，其彎曲方法一般采用兩道工序彎曲成型的加工方法，首先將金屬薄板使用專用模具折彎為三個120°的圓弧組成的波浪形，波浪形的尺寸必須先經過試模的修正，然后再將其折彎為圓筒形，如圖1所示。這種加工方法雖然可以保證其加工的尺寸要求和精度，但是其操作復雜，生產效率低，因此在實際的生產中應用并不廣泛。

其中，圖1b)中1為凸模；2為凹模；3為定位板。

鈑金折彎圓筒件的加工方法還可以通過一次彎曲成型模的方法進行加工[6]，這個加工方法主要是使凹模帶擺動，這樣金屬薄板就可以通過兩側的定位板和帶擺動的凹模上端進行定位，然后將金屬薄板先加工為U形，此時凸模繼續向下，是凹模發生轉動，這樣就將金屬薄板加工折彎為圓筒，如圖2所示。這種加工方法而成的圓筒件尺寸精度較低，模具的結構也相對于更加復雜，容易出現加工問題。

2 鈑金折彎圓筒件的工藝設計

根據現有的圓筒件加工方法，在一次彎曲成型模具的基礎上，利用現在常用的折彎機，設計了一個簡易的金屬板材折彎機構，如圖3所示。

該結構為專門為折彎圓筒狀的鈑金件所設計的，在使用過程中它搭配著傳統折彎機使用，利用支撐板和折彎機相連接，將金屬薄板和支撐板壓實在折彎機中，然后將轉動架轉動帶動轉動滾筒圍繞成型滾筒轉動，這樣就可以使金屬薄板成型為一個圓筒件。圓筒件的尺寸隨著成型滾筒的尺寸變化而發生變化，在成型不同直徑大小的圓筒件的時，只需要將成型滾筒和轉動滾筒進行調換，這樣即可得到不同尺寸的圓筒件。在金屬薄板成型為圓筒件的過程中，當所需轉動力比較大時，單獨依靠人力轉動轉動架的轉動是不能達到時，可在加長桿連接處安裝加長桿，這樣可以節省人力，使操作更加簡單。該結構實際使用過程中如圖4所示。

在實際的生產過程中，將金屬薄板折彎為圓筒件使用該結構進行加工相對于傳統的圓筒件折彎成型的方法，在結構上相對傳統的折彎設備，結構設計更加的簡單，操作更加方便；在效率上，這結構成型圓筒件的加工效率相對與傳統的圓筒件的加工方法有著相當大的提高，但是在圓筒件成型后質量上，相對于傳統的二次彎曲成型的方法，該設備的成型圓筒件無法進行回彈量的控制，加工工件的精度較差，不適用于對精度要求過高的成型加工與生產。

3 結論

該結構的設計主要是為進行折彎成型圓筒件的加工，其具備以下特點，可以使其大范圍的應用在實際的產生過程中。1)該結構設計相對與傳統的圓筒件的成型方法，結構設計簡單，操作方便，經濟性好，適用于金屬薄板折彎為圓筒件加工生產。2)該結構搭配傳統折邊機使用，并不需要專用圓筒件彎曲模具和設備，而且生產效率高，可以進行對精度要求不高的批量加工。