由于鈑金折彎成形零件具有結構緊湊、質量輕巧、承載能力大、加工簡單和生產效率高等優點，其在機車車體、轉向架等骨架上得到了越來越廣泛的應用。數控折彎工藝采用間隙成形，且具有各種不同開口角度模具，可以得到精度很高的各種復雜壓型零件，具有傳統的壓力成形工藝無可比擬的優勢。采用該工藝不再需要針對不同規格的壓型件設計專用的配套模具，能夠滿足產品種類多、更新快、新產品試制周期短的要求。因此，擁有一套成熟的數控折彎成形工藝，可以為新項目的快速投產、新車型的開發、新設計思想的貫徹提供充分的保障。

工藝參數的選擇與確定

對于鈑金件的數控成形，工藝參數一般需要從以下幾個方面進行考慮。

展開尺寸的計算

中性層的位置不僅與彎曲半徑、板厚、中性層內移系數等有關，而且還與彎曲方法、模具結構、彎曲件形狀及其尺寸標注等多種因素有關。因此，壓型件中性層的位置是無法精確確定的。實際應用中一般采取近似值計算。

傳統展開尺寸L的計算公式為L＝a＋b＋l(見圖1)。式中，a，b為直線段；r為彎板內弧半徑；l為圓弧段長，l＝π(180°－β）(r＋tk)／180°，式中，t為鋼板厚度，β為張角，k為中性層系數，其具體取值參照表1。

圖1 角形件傳統標注

表1 中性層位置系數k的值

圖2 角形件尖角標注

設計圖紙常采用尖角標注(圖2)，為了便于計算，我們推出了以下展開計算公式：L＝c＋d＋v，式中，v為補償值，β=0°～90°時，v＝π(180°-β/180°) (r＋2tk)－2(r＋t)；β=90°～165°時，v＝π(180°－β/180°）(r＋tk)－2(r＋t)tan[(180°－β)/2]；當β=90°時，v＝(1.57k－2)t－0.43r；當165°＜β＜180°時，v＝0，L＝c＋d。從近幾年的反復驗證來看，一般情況采用該公式計算的展開料精度能滿足設計要求。

折彎模具的選用

數控折彎采用間隙折彎工藝，不管板料的厚度如何，其內弧半徑約等于模具開口距的0.156倍，這是床的固有折彎半徑。只有當上模半徑大于機床固有半徑時，所得折彎件的內弧半徑才近似于上模半徑。當然，無論是取固有半徑還是上模半徑，產品的最終成形半徑還要考慮與材質、板厚、下模開口等因素有關的回彈量問題。通常情況下，成形件的最后成形半徑會比理論值偏大。

⑴下模的選用。

數控折彎機折彎的工作壓力一般可以根據板材厚度、模具開口寬度、材料抗拉強度估算，當開口距越大，所需工作壓力則越小；開口距越小，則折彎力矩也越小，因而所需的壓力越大。折彎半徑與下模開口也有著密切的關系，下模開口寬度改變，則折彎半徑隨之改變。小開口距產生的半徑較小，大開口距產生的半徑較大，回彈量隨之增大。另外，板料折彎是彈性變形與塑性變形共存的過程，在折彎過程中，會存在一定的彈性變形，外力去除后，工件會有一定程度的回彈，對于大開口下模來說這種現象更為明顯。因此折彎下模的選擇原則是：確保板料壓形時最短邊的折彎位置大于下模開口的一半且折彎時不開裂，工作壓力符合機床要求的情況下，盡量選用小開口的折彎下模。但對于很薄板材，而零件內弧半徑又很大的配件來說，需要大開口的壓型下模才能避免壓型時材料被擠傷。

對于抗拉強度較高的板料，則模具開口至少應10倍于板厚，這樣不僅能確保折彎力，更能增大彎曲半徑以減少折彎層斷裂的可能性。

⑵上模的選用。

對于數控折彎機來說，確定了下模后上模的選用就顯得容易了。上模的大小并不對工作壓力起作用，而且對于間隙折彎來說，上模的角度并不會影響零件成形后的角度。只有上模半徑大于下模的固有半徑時，上模的半徑才會起作用。因此可根據下模估算的固有半徑及零件的內弧半徑選用上模。若所選下模的固有半徑小于零件的內弧半徑，需盡量選擇比零件內弧半徑小1～2mm，或等于零件內弧半徑的上模。

零件折彎工藝性分析及工藝問題處理

槽形件的折彎工藝性分析及問題處理

⑴工藝性分析。

實際生產中，因機床本身和模具的結構特點，常會碰到一些，如圖3所示的槽形件(其中c≥b)，不能判斷折彎時是否會與上?；驒C床產生干涉的問題。為了能夠對此類槽形件工藝性進行快速判斷，結合壓型上模和機床的外形，我們進行了一系列的分析與計算。例如：圖4為鵝頸形上模第一段的截面示意圖，a的最大值為a1max。同理，可得出所有壓型上模和機床各段(圖5)對槽形件尺寸a、b的要求及a、b關系式。通過這些，不僅可以成功解決以往只能依靠現場模擬判斷槽形件工藝性的問題，而且可以讓技術人員隨時、隨地進行槽形件工藝性的快速分析。此外，它也為實現計算機自動判斷工藝性提供了理論依據。

圖3 槽形件

圖4 鵝頸形上模截面示意圖

圖5 壓型上模和機床截面分段圖

⑵特殊槽形件的處理。

不滿足a，b關系式的槽形件，不能采取正常工藝成形。當零件受載荷強度要求不高時，可采取預彎成形工藝。預彎的角度ψ如圖6a所示，通過分析零件截面外形和上模截面形狀獲得，且越大越好。采用這種成形工藝可避免制作新模具，大大降低生產成本。如圖6c所示配件，實際生產中與機床發生了干涉，經用戶單位同意，采用預彎成形工藝，該配件才得以順利制作，其成形過程如圖6a、圖6b、圖6c所示。

圖6 槽形件預彎成形示意圖

長、大、厚零件的折彎工藝性分析及問題處理

根據實際生產情況來看，長、大、厚成形件常常會出現壓形開裂、船形、鼓肚子等問題。其中，開裂和船形是最為常見的兩種問題。下料前充分考慮零件的工藝性往往能從根本上控制這些問題。

⑴壓型開裂。

壓型開裂常常發生在壓型區域的兩端，特別是壓型線靠近缺口、板又較厚時這種現象極為常見。對于5A06-0鋁材的壓型，此類問題更是突出。根據現場經驗，有以下幾種途徑可以較為成功地控制這類問題：

1)下料時按壓型線垂直于材料紋理方向進行下料，特別是對于5A06-0鋁材的壓型，尤其要注意。

2)將壓型部位兩端打磨成圓弧，并精整以降低直角所帶來的應力集中。

3)普通鋼材可在壓型兩端采用火焰加熱，溫度控制在750℃左右，即鋼板顏色變成“櫻紅色”時再進行折彎。

4)16Mn低合金結構鋼對缺口較敏感，拉伸時極易開裂，設計時應盡量將缺口偏離折彎線。

5)當零件的折彎線處于寬窄交界處時，為了使彎曲時易于變形，防止交界處開裂，通常在彎曲寬窄處增添止裂孔。當折彎相對半徑很小時，為防止彎曲端部開裂，在彎曲端部增添止裂孔。

6)5A06-0類的鋁材設計時應盡量取較大的半徑。

⑵船形。

長、大、厚零件在下料后會存在較大的內應力。特別是火焰下料的配件，還會存在一個熱影響區。此時在熱影響區板料的纖維收縮變短，而在板料的中間纖維伸長。壓型受力打破了原有的平衡，內應力很快便釋放出來，成形出來的零件也就出現了船形。因此在成形前對板料進行應力釋放是控制船形問題的關鍵。采用工藝放量，下料后使用平板機進行反復平板，一方面消除切割帶來的變形，另一方面可消除內應力；然后再將工藝放量進行刨邊去除。生產中可能還會在加工后出現內應力不平衡的情況，如SS9型機車底架梁體在進行平板、刨邊、刨坡口進行壓型后便出現了這類問題，而且尺寸偏差較大，經分析確定是加工后產生了較大的內應力，采用加工后再增加一道平板的工序后，問題解決了。另外對于這種情況在成形時，可以通過適當地加大壓力，減少回彈，延長壓型時間、保壓以減少應力的釋放進行控制。

彎曲力矩偏小的工藝處理

在進行折彎工藝分析時，必須考慮零件的彎曲力矩。為保證足夠的彎曲力矩，根據板厚對壓型邊高≤5t的邊需進行放量折彎(板越厚需要的壓型邊高越長)后再去除放長量。

數控折彎機成形工藝存在的不足

盡管數控機床通過程序控制來折彎板料，但是因為數控機床本身的精度和加工材料的誤差，并不能保證得到滿意的折彎角度。在折彎過程中通過各種操作速度使板料得到所需的折彎角度，或調整上模伸入下模的開口深度得到所需的折彎角度時，都應盡可能使用量角器或樣板進行檢測，直到角度達到要求為止。實際成形中材料性質、變形速度等都可能影響材料的折彎成形性，另外板厚誤差也嚴重影響了展開料的計算，因此很多時候還得采用誤差跟蹤或試驗的方法進行修正。

結束語

隨著數控折彎機工藝日漸成熟，折彎產品質量有了很大的提高，確保了我公司DJ4型機車的順利制作，并為更好機型的機車制作提供了有力保障。

——摘自《鈑金與制作》 2015年第6期