侧向弯折零件设计中的钣金技术分析

摘要 本文针对侧向弯折零件的加工的特点，介绍了侧向弯折零件的模具设计和零件加工过程。采用数控机床加工侧弯类钣金工件，需要进行加工工序选择、加工设备参数计算、成型模具设计等环节。通过本文对侧弯类钣金工件的加工技术的分析，有助于提高相关人员加工特殊类型产品的能力。

关键词 侧向弯折；数控钣金加工；加工工艺

中图分类号TG385 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）85-0186-02

0 引言

侧向弯折零件加工是数控钣金加工工艺中的难点。普通数控钣金加工机床不会提供成形的侧弯加工模具和加工方法。因此，加工企业必须根据生产需要，自行设计弯折模具和加工工艺并在生产实践中加以检验，最终实现侧弯类钣金零件的批量生产。

本文对侧弯零件侧弯成形过程和模具结构进行了详细地分析，提出了侧弯类零件加工工序、加工设备相关参数的计算法方法以及零件侧向弯折成型机构的设计方法。这些设计结论通过了计算机仿真分析和实际验证。如果侧弯零件加工方法得以推广，一定可以提高了工作效率，降低工作强度，缩短特殊类钣金零件加工的周期。

1 侧向弯折零件钣金加工工艺设计

一般说来，设计一套完整、切实可行的加工工艺流程是比较复杂的。首先需要对加工对象进行分析，决定采用的加工工序。然后，设计侧弯模具，需要通过相关计算求得多种技术参数，最后设计成形机构，完成侧向弯折零件的钣金加工工艺流程。下面对各个环节将逐一加以介绍。

1.1 侧向弯折零件加工工序分析

一般钣金件的加工工序有两种，一种是先落料，后加工；二是先完成侧弯角压制，后落料。两种加工工序不同需要采用不同的加工模具组合。因为对于侧弯工件加工，不可能采用单一模具加工完成。如选用第一种加工方法，下面的工序就无法用简单的方法来实现料的进给。故可以选用复合模为最终模具结构，结构比较复杂。如果选择第二种加工工序，可以选用成本较低的级进模具来实现零件的成形。通过比较分析，本文选择先压制成形，再落料的加工工序。具体工序分为：冲剪定位基准孔；压凸位；冲出压形处位置；压两端弯角；压成形角；整体落料。

1.2 加工参数计算

在设计加工模具之前，需要计算各种相关参数。主要涉及到的参数有：弯曲力、工件展开尺寸计算、工件弯曲回弹角度等参数。下面详细介绍这些参数计算方法。

1）弯曲力计算。

常见加工弯曲力以直角、V形、U形接触为主，本文选择U形接触为例，如图1所示。一般弯曲力P公式大致如公式（1），公式详细内容参见文献[1]

（1）

其中，B分别为工件宽度，t为厚度，r为弯曲半径，为抗拉强度。

公式（1）表明弯曲力与工件的宽度、厚度以及抗拉强度成正比，与弯曲半径成反比。

2）侧弯工件展开尺寸计算。

侧弯工件展开尺寸主要包括工件直线部分和弯曲部分。工件展开尺寸比较难以计算的部分是弯曲部分，一般有两种计算方法，一种是公式法，另一种是计算机仿真法。公式法主要靠手工计算展开长度，以图1的U形弯折为例，弯折总长L的公式如下：

L=L1直+L2直+L3直+2L弯 （2）

其中，L1直=L1-（t+r） ，L3直=L3-（t+r），L2直=L2-2*（t+r），L弯=。α为弯曲中心角，为应变中性层的曲率半径，一般曲率半径可通过查表法求得。t，r含义同公式（1），L1 、L2 、L3分别是包含弯角圆弧在内的直线总长。

计算机仿真计算展开长度主要利用Pro/E软件计算。Pro/E计算展开长度比较简单，在平整壁侧面创建折弯壁时，会出现选取“半径”的命令菜单，要求设计人员选择折弯半径或输入精确的折弯半径，然后，点击“展开”后，系统会自动展开，得到精确的展开图。一般Pro/E系统提供的工件半径只有两种，分别是1倍工件板厚和2倍工件板厚。这两种值用途很小，加工工件时折弯半径几乎没有和系统提供值相等的情况。因此，使用软件计算折弯半径通常要输入具体的弯折半径。但是需要注意的是，即使将实测的折弯半径输入到软件中得到的展开值也是不准确的。主要是软件将钣金工件的金属延伸量也包含在计算之内，因此，只能通过试凑法，试凑折弯半径。具体过程如下，首先计算好U形折弯的三个直线段的长度。然后，将工件板厚值作为弯折半径输入到软件中，一般情况下得到的工件展开值会比实际值大。因此，将弯折半径减小，再次通过软件计算展开值，直到准确为止。具体可见参考文献[2]已经试凑好的数据表格。

3）回弹弯曲角的计算

由于金属有弹性形变，使用模具压制弯折角后，金属可能出现反弹。因此，在加工时一定要修正加工弯折角度。弯折角度的计算，主要有三种方法，分别是公式法、查表法和计算机软件仿真法。如果不是钣金工件加工油较高精度要求的话，一般采用查表法。如果需要高精度加工，可以先通过软件仿真，一般可使用Pro/E或Dynaform软件皆可。当然，有时可以将两种方法一起使用，例如先用查表法查得大概回弹角的值，然后在使用仿真软件进行仿真，两种值综合之后，得到的最终值是比较精确的。

1.3 侧向弯折模具设计和成形机构

弯折模具主要是通过斜滑块机构来实现侧弯角成形。侧向弯折成形机构主要由折弯凹模、弯折凸模、定位板、斜楔和内滑块组成。侧弯角主要利用两边滑块凸模及成形凹模来完成的。当完成了侧弯角的成形之后，纵向移动中间斜滑块就能完成卸料，对于一般较小的加工工件移动距离不超过15mm[3]。

为了准确设计模具，可以采用三维图形软件辅助设计，例如Pro/E。建立三位立体图像可以清楚了解模具内部结构，也可以验证内部机构部件运行时是否相互干扰。计算机辅助设计是提高模具设计的有力辅助工具。

2 结论

整个侧弯零件加工工艺流程由拉伸、弯曲、落料等工序组成。各个工序之间必须保证良好的衔接，尤其有关控制参数的计算要求精确。否则，就会影响侧弯产品加工的质量。本文采用各种软件和加工技术保证工件侧弯的成形，本文所提侧弯加工的核心技术是选用斜滑块机构和内滑块机构来实现的。在加工时，只需要一次侧弯成形加工工序，就可完成零件侧弯加工。实践已经证明，该技术的可行性和有效性。

参考文献

[1]卢险峰.冲压工艺模具学[M].北京：机械工业出版社，1998.

[2]丁荣生.Pro/E钣金设计中折弯半径的确定方法[J].机械工程师，2009（2）：150-151.

[3]谭慧忠，熊晓红.微波炉门体侧向弯折成形模设计[J].冲模技术，2004，5：26-27.