合理使用折弯机的初探

合理使用折弯机的初探

徐宁   佘乙菲  

中车南京浦镇车辆有限公司   210031

摘要：

本文介绍折弯机在实际过程中的灵活应用，以及如何合理正确的使用折弯机。

前言：随着中国改革开放步伐的加快和社会主义现代化建设日新月异。铁路运输事业也不例外。由于运行速度的提高，对各厂生产的车辆外观、性能、质量提出了更高的要求。这就要求车辆上的每个部位都要有高质量，然而铁路客车的高质量都需要每个零件的质量去保证。客车的钢结构零件大多采用梁、柱等角形、槽形结构，其加工方法以折弯、压型工艺方法为主，因此如何在折弯、压型等工序中合理灵活应用提高零件质量，保证组装要求成为实际生产过程中的要点。

正文：弯曲（BENDING）是将板料、型材或管材在弯矩作用下弯曲成具有一定曲率和角度的制件成型方法，也是板料冲压中常用的加工方法之一。在生产中，弯曲件的形状很多，如V形、U形等。在铁道车辆制造业中车辆配件中的梁（中梁、边梁、横梁、枕梁）等都是用板料在压力折弯机上用模具弯曲制成。因此通过对折弯机的合理使用，可以使折弯机在生产过程中的用途更为广泛，减少对各种压型模具的投入，节约生产成本，提高效率。

在生产过程中，难免会遇到许多困难，如模具的严重磨损，造成产品的质量达不到要求.新车试制时,对各种新模具的投入等,既影响了生产周期,又大大的提高了生产成本。本文就两个生产实例来阐述折弯机的合理使用，以便和大家共同商讨。.

弯曲分为自由弯曲和校正弯曲。所谓自由弯曲是指弯曲过程终了时凸模、工件、与凹模相互贴合后不再发生冲击作用。校正弯曲是指当凸模、工件、与凹模相互贴合后还有一冲击，对弯曲件起校正作用，使弯曲件的回弹减少。折弯机的弯曲变形过程：是在弯曲的开始阶段，板料自由弯曲，在凸模下行过程中，材料的直边部分与凹模工作表面靠拢，板料的弯曲半径与下模的两支点的距离逐渐减少，弯曲变形区域也逐渐变小。凸模继续下行到某一位置时，板料与凸模三点接触，此后弯曲变形区域继续缩小，半成形弯曲件的两边被凸模向外撑开，逐步贴向凹模工作表面。行程终了时，凸模和凹模对弯曲件进行校正，使工件的圆角、直边、与凹模贴合。折弯用于将板料弯曲成各种形状,如果采用不同形状的模具或通过几次冲压，还可得到较为复杂的各种截面形状，当配备相应的装备时，还可用于剪切和冲孔。

当然折弯压力、模具的选用以及板料展开也十分重要，常用碳钢板材的展开计算、折弯压力、折弯模具选用可适当参考下表：

A、折弯展开料计算公式

1）尺寸注在外表面的交点上：展开L计算方法

L=a+b+π/2×（R+Kt）×（180-β）/90-（R-t）×2ctgβ/2   

或

L=a+b+л/2×ρ（180-β）/90-（R+t）×  2ctgβ/2

2）尺寸注在外表面的切线上展开L计算方法： 

L=a+b+π/2×（R+Kt）×（180-β）/90-2（R+t）   

或

L=a+b+л/2×ρ（180-β）/90-2（R+t）                            

3）尺寸注在半径中心展开L计算方法：

L=a+b+π/2×（R+Kt）×（180-β）  

或

L=a+b+л/2×ρ（180-β）/90

L(弧长)=C/360°×n°(弧L所对圆心角度数)=n3.14R/180°=0.01745× n°(弧L所对圆心角度数)×中心层半径

B：弯曲力计算公式：

V形弯曲件：P1=0.6KBt2бb/(R+t)

P1：不校正的弯曲力（N）；            R:弯曲内半径（mm）；

B：弯曲件的宽度（mm）；     δb:弯曲件材料抗拉强度（N/㎜2 ）；

t:弯曲件材料厚度（mm）；             K：安全系数，可取1.3。

A3钢：抗拉强度δb=440~470（N/㎜2）  抗剪强度τ=310~380（N/㎜2）

铝板：抗拉强度δb=75-110（N/㎜2）     抗剪强度τ=80（N/㎜2）

Q235钢：板厚≤16㎜抗拉强度δb=375~460（N/㎜2）  屈服点δS=235（N/㎜2）

不锈钢抗拉强度δb≥530（N/㎜2）      屈服强度≥210（N/㎜2）

16Mn钢：板厚≤16㎜抗拉强度δb=510~660（N/㎜2）  屈服点δS=345（N/㎜2）

C：折弯模具的选用：

— 、折弯机对回弹件的应用代替液压模具

从弯曲变形过程分析可知，任何弯曲变形都是弹性变形过度到塑性变形，由于金属材料的特性，变形过程中不可避免的存在弹性回复，致使弯曲后工件的形状和尺寸都与加载时变形方向相反的变化，从而造成压弯件的弯曲角度和弯曲半径与模具不一致，并且压型件由于板料厚度因素的影响对于成型后的回弹、调修难以控制和掌握。由于折弯机的上下模之间的间隙可以作调整，所以这一现象能在折弯机上得到基本解决。                   

技术要求：（1）用样板检测间隙不大于0.75mm

         （2）保证尺寸98+1，两边等高≤1 mm

         （3）平面度≤1 mm

该产品材料16Mn以前是用整体压型模具在油压机上压制，由于该模具的使用时间过长，磨损严重，间隙增大，致使在压型过程中工件的回弹增大，尺寸及角度难以得到保证，而且调修困难。如果要维修或重新加工一套模具，就会影响生产周期。最后通过在折弯机上折弯，解决了这一问题，既保证尺寸，又保证了角度，具体压制方法如下：

1、激光割制检测样板，

2、以折弯展开计算公式计算工件展开长度L=295.6以及折弯线，折弯顺序1→2→4→3（1、4为正折，2、3为反折）。

3、选择170T折弯机。上、下模：考虑到折弯圆弧的回弹，上模选用R13、下模选用V=60mm，并用一块与工件板厚、材质都相同的废料试压角度和尺寸。折弯前首先测量板厚，一边压一边调试间隙，并用样板检测，当角度、尺寸和圆弧都达到要求时，就可进行生产。同时要注意，在压制过程中，由于材料受挤压拉伸而伸长，挤压的次数越多，伸长量就相应增大，所以要从工件的一端往另一端压制，以保证零件的整体尺寸，最后把伸长的料留在一方，用钢直尺量出其实际尺寸，以便在下一次投料时记录其展开长度的准确性。

当然弯曲件的回弹也是无法避免。弯曲件圆角区内弹：塑性变形使弯曲件离开模具后发生形状与尺寸变化的现象，这种现象叫回弹，回弹的大小通过角度回弹量和曲率回弹量来表示。角度回弹量是指模具闭合状态时工件的弯曲角和弯曲后工件实际角度之差。

减少回弹量的措施：

（一）、从工艺上采取措施：

1、硬材料（冷作硬化）弯曲前需进行退火处理，降低其硬度，弯曲后再进行淬火。

2、采用校正弯曲，并在操作时多次行程冲击校正。

（二）从模具结构上采取措施：

对于一般材料，当弯曲半径大于材料厚度时，可控制凸模和凹模的几何形状与尺寸，使回弹量得到补偿。

二、折弯机在新车试制时的应用

在新车试制中，折弯机的用途就更为广泛，如CL242构架零件横梁U型板。

技术要求：（1）用内样板检测间隙≤1mm

         （2）单边高度尺寸153±0.5mm

         （3）两边高度尺寸差≤1 mm

         （4）宽度100±0.5mm

该产品材料为P275NL1。由于内圆弧为R12，成型宽度太小，折弯边又太高，在折弯机原有的胎模上压制不出来，因为在压制过程中折弯的边会顶在折弯机的上模上，造成工件严重变形，而且是没有规律的变形，如角度被顶开，靠近立边的底边弯曲。

由于该产品是试验产品，所以如果要制作模具，就会造成浪废，增加成本。经过反复思考，各种方法的试验，最后发现在折弯机原有的模具上改变压制方法，也能压制出符合技术要求的截面形状。

1、选择320T折弯机。选用上模圆弧R5、下模V=40mm的模具。调整折弯机的定位挡块止挡188.5mm，在材料的中心反方向折出一道浅角度角度174°。         

2、考虑到折弯圆弧的回弹，选用上模圆弧R10、下模V=60mm的模具调整定位挡块止挡145.9mm，折出两立边。

3、选用上模圆弧R5、下模V=40mm的模具。调整定位挡块零件中心，折弯角度172°预先设置回弹量，控制回弹把最先折出的浅角度压平。

随着现代化发展，数控折弯机精度的保证、模具设计的提高，解决了原有老式的折弯机的局限性。

在机车制造中，大部分的梁、架、柱等都是经折弯机压制而成，折弯机的模具简单，装卸方便、快捷。而且是一种模具就能压制多种不同的产品，只要采用不同的工艺措施，充分挖掘设备的潜能，能减少制作压型模具昂贵的成本投入。合理有效的使用折弯机，不但缩短了生产周期，而且提高了生产效率，更为工厂在市场竞争中奠定了良好的基础。

参考文献:《铆工工艺》、《冲压模具设计手册》

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