江苏金方圆数控机床有限公司 225127
摘要：随着加工工艺的发展，应运而生了液压折弯机、数控折弯机等通用弯曲成形设备，在一定程度上提升了钣金折弯件的质量和生产效率。在折弯加工过程中，零件的结构形式以及外形尺寸往往会受到板料折弯机结构和尺寸的制约，因此，在对零件进行设计时，需要综合考虑到板料折弯机结构和尺寸等因素，这样才能确保零件的加工符合施工工艺的要求。本文对钣金自动化折弯技术进行了分析。
关键词：钣金；折弯；自动化
1 钣金自动化折弯工艺设计参数
1.1 弯内弯角半径
在钣金结构加工过程中，如果加工材料的厚度已经确定，材料外部所受到拉应力与其弯曲半径成反比例关系，材料的弯曲半径越小时，其拉应力就会越大。依照这样的原理，钣金材料在加工过程中，需要确定其弯曲半径，并结合实际情况进行调整，如果弯曲半径过小，一旦钣金材料的拉应力超过材料本身的承受范围，很有可能导致加工件出现断裂的现状，严重影响到材料的加工质量。因此，在对弯曲件结构进行工艺设计时，需要考虑折弯内弯角的半径大小，并且结合材料所能够承受的拉应力选择合适的内弯角半径，这样能够有效避免由于折弯内弯角半径过小而造成的加工件断裂问题，从而在最大程度上避免对加工件构成损坏。
1.2 弯边最小高度
在钣金结构加工工艺设计过程中，不仅需要考虑钣金材料的工艺孔以及工艺槽，而且还需要综合工艺孔、缺口以及工艺槽等因素，这样能够有效避免钣金加工环节，由于材料弯曲而出现裂纹以及材料宽度发生变化的问题。在对钣金的工艺槽缺口进行设计时，如果钣金材料为内嵌式弯曲形式，则在对钣金的折弯长度进行设计时，需要注意折弯长度、折弯半径、材料厚度、以及工艺槽的宽度之间有一定的关联。在材料折弯过程中会出现多道弯边，对此，需要加强弯边最小高度控制，在对第一道弯边的最小高度进行控制时，应该综合考虑模体V 行槽槽口宽度。
2 钣金折弯结构工艺性设计
2.1 合理选用折弯模具
2.1.1 下模
合适的折弯模具对钣金件的成型至关重要，折弯模具可以被分为两类，即上模具以及下模具。在对折弯模具进行选择时，应该注意以下几点：①在折弯刀具和下模过程中，不仅需要考虑钣金件材料材质特征和厚度，而且还应该综合考虑折弯尺寸，避免在进行折弯加工环节，折弯件和刀具之间发生碰撞，导致钣金件变形。②通常情况下，普通折弯机配套下模具槽口为“V”型，在模具选择环节，应该注意板厚与模具的槽口的宽度为正比关系。在钣金折弯结构工艺设计过程中，如果要求薄板的折弯圆角比较大，则应选择槽口宽度较大的模具，同时，还应该结合实际加工尺寸定制下模的槽口尺寸以及形状。
2.1.2 上模
折弯上模中所涉及的刀具形式有很多种，包括直刀、压平刀、大弯刀以及小弯刀等等，其中，直刀主要被应用于折板厚度小于3 的钣金零件加工中，压平刀主要被应用于折弯边缘压平折弯件加工中，另外，小弯刀和大弯刀分别被应用于折纵深度较小以及折纵深度较大的U 型钣金零件加工中。由此可见，在上模选择方面，必须综合考虑钣金件实际折弯加工情况，这样才能保证钣金件的加工质量和加工效率。在实际钣金件折弯环节，为了保证零件孔的精确性，对于折弯后难加工的孔可以先加工预孔进行钣金件折弯，再进行扩孔，在折弯线上设置工艺缝，其长度和孔径长度保持一致，进而防止钣金件孔变形。
2.2 折弯
折弯顺序指的是钣金料在折弯机上模或下模的压力作用下，首先经过弹性变形，然后再进入塑性变形的生产工艺。在折弯工艺中，需要注意综合考虑加工零件尺寸以及材料厚度，选择适宜的刀具和刀槽，在生产过程中，还应该注意尽量避免产品与刀具相碰撞，避免造成产品变形，另外，选用下模需要根据材料的厚度来确定。在折弯工艺中，零件容易发生局部畸形，从而对零件的外观质量造成不良影响。除此以外，还需要注意的是，如果需要大批量折弯，则还应该对生产工艺进行仔细验证，通过多次试折弯，对零件尺寸进行检测，判断是否能够达到图样中的要求。根据延伸后得到结果，工艺人员精确尺寸后明确折弯顺序，以避免批量产品报废，造成损失。
2.3 工艺孔、槽和缺口
为了防止材料发生宽度变宽和裂纹现象，在进行结构设计时，必须优化工艺孔、槽和缺口计，具体而言，应该注意以下几点：①内嵌弯边当弯曲边为内嵌弯边时，设计长为L（L≥t＋r＋L/2）宽为B（最好与数控冲模具尺寸一致）的工艺槽或缺口，其中：t 指的是薄板材料厚度；L 表示折弯长度；r 指的是折弯半径；B 指的是缺口或工艺槽的宽度。②为了有效提高钣金材料加工的美观性和牢固性，在成交的顶端位置可以进行工艺孔设计，可以从实际材料的应用出发对工艺孔直径范围进行设计。③在钣金结构工艺设计过程中，优化弯边最小高度设计：如果第三道弯边最小高度同向折弯，则第二道弯边高度一般比第一道弯边高度稍大，与此同时，第三道弯边高度应该大于第二道弯边高度，在此过程中需要注意的是，通常情况下，第三道弯边高度应该大于第一道、第二道弯边高度之和。除此以外，如果多道弯边零件设计多道折弯边，则应该综合考虑上述几种设计形式，并准确判断弯曲成形的可行性。除此以外，还需要注意的是，如果弯曲件附近有孔，则在弯曲的过程当中，孔可能会发生变形，因此，在具体的设计环节，必须采取有效措施避免这一问题，确保孔分布在变形区以外，孔边线至弯曲半径R 中心距离。
3 金属钣金折弯自动化技术分析
（1）金属钣金折弯所需5个相关尺寸（见图1） 钣金厚度尺寸t、折弯机上刀口顶尖处R角半径r、折弯机下刀口凹槽深度尺寸d、折弯机下刀口的上开口最大尺寸b、折弯机下刀口的上开口处R角半径r′。
（ 2 ） 金属钣金在折弯成形过程中5 个阶段（ 根据钣金下平面压入下刀口凹槽时的深度值d p） 0<d p<r+t(见图2)、d p=r+t(见图3)、 r+t<d p<r+t+r(见图4)、d p=r+t+r′(见图5)、dp>r+t+r′ (见图6)。
图5 图6
（3）机器人折弯动作算法原理
在折弯机折压金属钣金时，上刀口下降至不同深度范围时，机器人动作位置参考点所产生的相对几何关系式也不同。机器人折弯工作时始终在监控刀口下降的位移位置，根据上刀口压入下刀口凹槽内的不同深度值选择对应的几何关系式进行计算，将钣金成形过程中参考位置点发生的位移偏移量计算出来，并再次赋值给新的参考位置点，并随即向新的参考位置点移动达到跟随的效果，至到机器人监测到上刀口压入深度值大于等于预先设定的下刀口凹槽深度尺寸为止，一个完整的折弯动作结束。
4 结语
综上所述，在钣金作业过程中，对折弯结构工艺进行优化设计具有十分重要的作用，不仅能够有效保证产品加工质量，而且还有利于规范和指导钣金加工工作。因此，在进行钣金加工过程中，必须对钣金件折弯结构工艺进行科学合理的设计，这样才能保证生产工艺符合钣金加工实际需要。
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[3]沈彦利. 浅析钣金折弯构件工艺设计[J]. 技术与市场, 2017, 24(11):166-166.
论文作者:钱亮
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/17
标签：钣金论文; 工艺论文; 加工论文; 半径论文; 材料论文; 刀口论文; 弯曲论文; 《防护工程》2018年第31期论文;