数控板料折弯工艺

数控板料折弯工艺板料折弯机是一种金属板料冷加工成形机。

在冷态下它可利用所配备的通用模具(或专用模具)，将金属板材折弯成各种几何截面形状的工件，如图7-16所示。

图7-16各种成形工件截面。

数控板料折弯机是利用数控系统对滑块行程(凸模进入凹模深度)和后挡料器位置进行自动控制，以实现对折弯工件的不同折弯角度和折弯边宽度的折弯成形。

数控板料折弯工艺的优点：（1）生产率高。

（2）能提高折弯件精度。

这是因为开发数控折弯机时，已考虑了各种提高折弯精度的措施；（3）调整简单。

操作者只需编好程序，就能自动实现机器的全部调整工作；（4）节省中间堆放面积；（5）减轻劳动强度。

1．板料折弯方法（1）自由折弯自由折弯法是最普遍使用的方法。

自由折弯是利用凹模开口处的两棱边和凸模顶端的棱边进行折弯，由凸模进入凹模的深度确定折弯角度[参看图7-17(a) 、( b)]。

自由折弯所需折弯力较小，模具受力较缓和，能延长模具使用寿命，其缺点是板料的厚度和机械性能的不一致性以及钢板轧制方向等都会造成折弯角度的变化。

板料厚度不大时，自由折弯角度误差为±(1～1.5o)，弯曲半径R ≥t(板厚)。

（2）校正折弯校正折弯是凸模对工件的圆角和直边进行精压。

在凸模向下运动过程中，毛坯角度会小于凹模角度而产生负回弹[参看图7-17(c)]；到了行程终了时，凸凹模对毛坯进行校正，使其圆角、直边、弯曲半径全部与凸模靠紧[图7-17(d)]。

可见，校正折弯能有效地克服回弹作用，从而可获得很高的折弯精度。

校正折弯角误差为±15ˊ；可得到很小的折弯半径，即R(a) (b)(c) (d)图7-17板料弯曲过程(a)自由折弯 (b)自由折弯角度由凹模深度确定(c) 校正折弯的负回弹 (d) 校正折弯行程终了时板料形状采用校正折弯时，凹模开口距对折弯板料厚度的合适比例为6:1。

折弯板厚一般小于2㎜。

否则将增加很大的折弯力。

比如，板厚t =3㎜，σb = 4500MPa，凹模开口宽度为15㎜时，自由折弯力350kN／m。

校正折弯力为1050～1750kN/m，而模具允许的压力一般为1000～1200kN/m。

（3）三点折弯现在，我们考虑用数控压力机加工此零件，它只需编出程序，一次装夹定位，即可完成全部加工。

其编程时间最多二、三个小时，加工时间仅几分钟，且加工精度高。

三点折弯的工作原理见图7-18，在图示剖面内，凹模入口处的圆角与其柱销表面组成（1，2，3）三点，由这三点精确地确定折弯角度γ。

若改变可调节的柱销Z的高度，就可以得到不同的折弯角度。

位于凸模S和滑块之间的液压垫F，是为了补偿滑块和工作台的挠曲变形，使板料在冲弯过程中沿着凹模全长接触到这三个点。

液压垫压力在整个折弯长度上均匀分布，使凸模的折弯力在折弯全长上也是均布的。

整个凸凹模由若干100㎜和50㎜宽的分块模具组成。

每块凸模为弹性支承，因此能自动适应凹模的折弯直线度和保证恒定的压力分布，这样就提高了折弯角度的精度和折弯角棱边的直线度。

三点折弯法的折弯角度误差为±15′，相当于校正折弯的精度。

折弯厚度可达20㎜。

当板厚超过3㎜时，三点折弯法是得到精确折弯的唯一方法。

这是因为，除此以外，要想获得同样的折弯精度，只有采用校正折弯，但其折弯力将超过模具所能承受的压力极限。

图7-18三点折弯法示意图2．板料折弯机的选择若采用数控板料折弯工艺，首先应解决如何选用理想设备的问题。

国内外数控板料折弯机几乎都是液压传动的。

常用的有以下三种结构型式：上动式即滑块带动凸模向下运动。

为了保证滑块工作行程和回程时，不因滑块承受偏载和左右油缸管道阻力的差异造成滑块相对于工作台倾斜，从而影响工件成形质量，通常都配备滑块运动同步控制系统。

上动式易于配备机械或液压同步控制系统。

机械同步装置结构简单、造价低，且能获得一定的同步精度，但承受偏载能力较差，因此只适合于中小型液压板料折弯机。

液压同步系统有机械液压伺服同步系统、电液伺服同步系统以及电子数字阀控制同步系统。

这类同步系统的同步精度高，适合于要求高折弯精度的板料折弯机。

但技术复杂，造价高。

下动式即滑块安装在机床下部，并带动凹模向上运动。

工作油缸安置于滑块中央位置，公称力小时为单缸，公称力大时为三缸。

由于工作油缸集中于滑块中部，使滑块与横梁变形一致，凸凹模具之间的间隙在滑块全长上比较均匀，故工件折弯精度较高。

滑块回程靠自重，因而液压系统简单。

下动式的优点是重量轻、结构紧凑、便于维修；缺点是同步精度不高；单作用缸解决滑块倾斜问题有困难；精确控制凸模进入凹模深度较难；不适用于冲切；且工作台上的凹模带着工件向上运行，操作者不易操作。

三点折弯式是根据前述中的三点折弯法工作原理工作的，三点折弯机优点在于折弯精度高，工艺用途广，并具备有四边成形机的功能。

但机床结构复杂，成本高，目前售价相当于上动式二轴数控板料折弯机的二倍。

3．模具数控板料折弯工艺中第二个要考虑的是模具问题。

（1）通用模具在自由折弯或校正折弯中普遍常用的模具称为通用模具。

参看图7-19所示，凸模安装在滑块上，凹模连同模座安装在工作台上。

图7-19模具安装图1-滑块 2-压板 3-凸模 4-凹模 5-模座 6-工作台(2)三点板料折弯机的模具三点折弯机模具与传统折弯机模具有很大区别，前者是根据三点折弯法原理设计的。

凸凹模基本模块宽度为lOO㎜，还有若干块宽度为50～95㎜，每块宽度尺寸相差5㎜的标准中间块，可组合成各种尺寸的弯边向下或向上的四边折弯工件。

凸模种类繁多，可归为三类，一是尖头形，如图7-22(g)中⑤所示，适用于折弯板厚小于2㎜；二是鹅颈形，如图7-22(g)中⑥⑦⑧⑨⑩用于折弯中厚钢板；三是平端形，如图7-22(g)中所示，主要用于压扁、校正折弯工艺。

图7-22(d)用于四边双弯边左边带角的工件，凸模宽度75～80㎜；图7-22(e)用于四边双弯边右边带角的工件，凸模宽度75～175㎜；其中有宽度为50㎜的中间模块；图7-22(f)是利用凸模夹持器校正折弯边的工艺状态；图7-22(g)中，夹持器①②、凸模⑤⑥⑦为标准件，其余为专用件。

凹模开口尺寸是至关重要的折弯参数，它与折弯板厚和折弯力有密切关系。

在相同的板厚前提下，开口尺寸愈大，所需折弯力愈小；板厚愈厚，所需开口尺寸愈大。

图7-23(e)是各种不同开口尺寸的凹模，适用于不同的板厚和折弯角度。

(a)凸模截面图；(b)基本模块；(c)中间模块；(d)左边带角模块；(e)右边带角模块和中间块；(f)校正、压边工艺；1-夹持器 2-凸模 3、4-工件 5-凹模(g)标准和专用凸模图7-22凸模及其夹持器4．折弯精度(1) 影响折弯精度的因素数控板料折弯机的工作精度不仅包括设备本身的静态精度和动态精度，同时还与模具的形状、加工误差、折弯件坯料尺寸的误差及弯曲弹复等都有很大关系。

板料折弯件的精度除受机床工作精度影响外，还受钢板弯曲回弹的影响。

材料的弯曲变形是由弹性变形过渡到塑性变形，在塑性变形中不可避免的有弹性变形存在，致使工件的弯曲半径和折弯角度与所要求的尺寸不一致，称之回弹。

影响回弹的因素:①材料的机械性能回弹角与材料的屈服极限σs成正比，和弹性模数E成反比；②材料的相对弯曲半径弯曲半径R与板厚t的比值为相对弯曲半径。

R/t表示弯曲带内的材料变形程度，当其他条件相同时，回弹角随R/t值的增大而增大；③折弯件的形状一般U形回弹量小于V形的；④折弯方法自由折弯回弹量最大，校正折弯回弹量最小，压底折弯处于两者之间；⑤材料轧制后的纤维组织当折弯线与材料的轧制纤维方向垂直时，回弹量小；当折弯线与材料辗压纤维方向平行时，回弹量大。

（2）提高折弯精度的措施提高折弯精度的措施，可初步归纳为6个方面：①凸模进入凹模深度的控制②滑块和工作台的挠度补偿③模具微调④折弯角度的自动测量⑤钢板厚度自动测量⑥采用三点折弯法可有效地提高折弯精度。

5．折弯工艺力的确定折弯工艺力分为以自由折弯为基础的工艺力和三点折弯工艺力。

（1）自由折弯和校正折弯工艺力在确定工艺力之前须了解如下几个概念和参数：模具比凹模开口宽度W与板料厚度t的比值称为模具比。

折弯半径(内半径) 在自由折弯时，不管板料厚度如何，最适宜的折弯半径约等于凹模开口距的0.156倍。

折弯半径小于或等于板料厚度时，弯曲层很容易断裂，因此要得到较小的折弯半径，就应采用校正折弯法。

自由折弯工艺力计算公式：P=式中P——每米所需折弯力(kN)；σb——材料抗拉极限强度(Pa)；t——折弯板料厚度(㎜)；l——折弯板料长度(m)；W——凹模开口宽度(㎜)；C——弯曲系数(见表7-7)。

i为模具比，i＝ W、t含义同上。

校正折弯工艺力计算公式：T=10F×K× ×式中T——每米所需要的折弯力(kN)；σb -——材料抗拉极限强度(MPa)；t——折弯板料厚度(㎜)；K——校正折弯常数，取1.55；F——折弯力系数(见表7-8)。

（2）三点折弯工艺力钢板抗拉极限强度为4500MPa时，每米需要折弯力的近似值是：T=4500 1.3式中T——每米所需要的折弯力(kN)；t——折弯板料厚度(㎜)；W——凹模开口宽度(㎜)。

6．加工实例图7-24是我国某纺织机械厂采用三点折弯工艺加工的零件，其工艺效果十分明显。

图7-24(a)所示零件材料为2㎜的不锈钢板，全长3m，分两侧共14道折弯成形工序，按要求成形后其不锈钢表面不得有任何拉毛、划伤，其盖和槽体成形后安装时上下成形轮廓应完全吻合。

该零件按传统工艺分别在160t，80t折弯机和315t油压机上用两套通用模具和一套精制的专用整形模经多次互转加工，并经三次人工修整工序，用12.2h加工完成，最后尚须抛光处理。

用数控三点折弯机加工，仅用15min在一台机床一次全部折弯成形，效率为常规折弯工艺的49倍，而且无须成型模具准备，大大缩短了互转周期，成批加工精度稳定，产品质量远比常规工艺高。

(a)不锈钢异形槽体 (b)组合穿线槽体 (c)不锈钢罗拉图7-24 三点折弯工艺加工的部分典型零件图7-24(b)零件的材料为LY8，厚度t＝12㎜，要求由四块板折弯拼合成φ106㎜×φ130㎜×3110㎜圆筒，内圆经弧面样板检查，接触面不得少于2/3，接触点均布，四块结合缝<0.3㎜，且内圆弧面压成48条沿全长2㎜×1.5㎜(宽×深)的V型均布的穿线槽，槽上钻有5839个φ5㎜及φ2㎜孔，该件曾多次寻求外协加工未成，后采用数控三点折弯工艺成功地解决了。

图7-24(c)所示零件，原用冷拔铝合金异型管制造，成本高昂，后改造为厚度t＝0.7㎜的不锈钢折弯罗拉，全长940㎜，经24道折弯成形工序，不仅要求同时保证其内圆、外圆直径公差，还要保证内、外圆同轴度为0.2㎜，该零件采用数控三点折弯工艺获得成功，对纺织机械中大量罗拉技术改造具有重大意义。