关于钣金折弯工艺参数的试验分析

阿明哥哥资料区 2020-02-09

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作者简介：宋玉，工程师，主要从事电梯电气设备的检验检测工作，参与完成两届进博会保障工作，城市轨道交通电梯检验检测工作，世界电工博览会的保障工作；并发表论文10篇，参加各科技项目若干项。

为提高电梯钣金件折弯精度，本试验应用光学测量仪精确测量了几个常用厚度的SPCC、SPHC、SUS304、804-GG等材料在钣金车间数控折弯机上折弯90°的折弯半径（R角），并用游标卡尺测量计算出其折弯系数。试验结果为选择合适的折弯模具、提高折弯R角精度和展开尺寸计算精度提供参考和数据支持。

试验意义

折弯内半径（R内）和折弯系数是影响工件折弯质量的重要因素。折弯半径与折弯模具、材料板厚及性能因素相关，折弯系数由材料板厚、折弯半径和折弯角度决定，折弯系数影响坯料展开尺寸。

现有的90°折弯系数计算公式为α=1.36t+0.43R内（t为材料板厚），而平时计算折弯系数时造成折弯系数误差的主要有：

(1)t取值与材料真实厚度的差异；

(2)实际折弯R内与图纸要求R内（计算α时R内通常按图纸取值）的偏差；

(3)现有折弯R采用R规测量（R规R3以下分度值为0.25，R3以上为0.5），精度较低；

(4)未考虑材料、折弯方式对折弯R内的影响。

当工件经过多次折弯，折弯系数误差将累计，导致落料尺寸精度较差或不合格。基于以上误差分析和考虑，本试验测量了几种折弯材料的实际厚度，应用光学测量仪较为精确地测量了其折弯内外半径，测量计算了工件的实际折弯系数，并与公式计算值进行了对比。这将有助于选择合适的折弯模具、提高折弯成形R精度和展开尺寸计算精度。

试验方案

试验材料

试验材料为我单位所购买的SPCC、SPHC、SUS304、804-GG，其厚度规格如表1所示。

表1 试验材料和厚度(mm)

试验试样

试样尺寸为100mm×100mm，采用激光切割落料，尺寸精度达0.1mm。

试验设备

试验折弯机是电梯生产钣金车间数控折弯机，V形槽的有FASTI-50和Beyeler，选用弯刀上模，如图1所示；三点式折弯机为3P250，选用直刀上模（尖刀R7和圆刀R9），如图2所示。各折弯模具参数如表2所示。

图1 V形槽折弯模具

图2 三点式折弯模具

表2 折弯设备及模具参数

试验方法

用千分尺测量试样的真实厚度，每个规格测量四件取平均值。

试样在不同折弯模具上进行折弯，折弯角度为（90±1）°，尽量保证一边长度为50mm，如图3所示，每个规格的试样重复做5次。折弯结束后，用光学测量仪扫描弯角轮廓计算折弯外角R外和内角R内，如图4所示；用游标卡尺测量两边长度计算折弯系数，每个规格的5次试样结果取平均值。

图3 试验折弯示意图

图4 光学测量仪及折弯R角测量

试验结果及分析

附表是整理的试验结果，数据给出了试验材料的真实厚度、折弯90°的折弯内半径和外半径、折弯系数和折弯处减薄情况。

材料真实板厚

用千分尺测量得出的试样真实厚度与其名义厚度比较，如表3所示。由表可知SPCC真实厚度和名义厚度差在0.03 mm以内，去膜SUS304的真实厚度比名义厚度薄0.07 mm左右，4.5 mm的热轧钢板SPHC实际厚度是4.2 mm。

表3 试验用材料真实厚度(mm)

折弯内角R内

对比不同折弯条件下的R内，可知R内受材料、板厚、折弯方式、折弯模具等因素的影响。这四个因素中，在其他三个因素相同的情况下：

(1)R内（SUS304）＞R内（SPCC）。如V形槽槽宽Bv=12mm时，厚度1.2mm的SPCC和SUS304的R内分别为1.85mm和2.09mm；

(2)折弯模具相同时，对同种材料而言，板厚对R内影响较小。如Bv=12mm三点式折弯，1.0 ～2.0mm厚度的SUS304的折弯R内为2.33～2.51mm，差异不大；

(3)R内（三点式）＞R内（V形槽）。比较相同槽宽折弯下模（Bv=7mm，12mm，16mm）可知三点式的折弯R内比V形槽稍大；

(4)槽宽Bv越大，R内越大，相应的R外也越大。图5为下模槽宽Bv=24mm，32mm，40mm三点式折弯R角情况对比，对应的R内分别约为4.0mm、4.7mm和5.9mm。

所以，除了折弯下模槽宽Bv，材料、折弯方式（V形槽和三点式）也影响折弯R内，应引起重视。

图5 不同槽宽下，4.5mm的SPHC折弯内角对比(三点式，尖刀上模)

减薄率和折弯外角R外

试验中采用R外与R内之间的差值来表示折弯角附近的平均厚度，即t'＝R外-R内。则减薄率η＝(t-t')／t。由附表数据可知该试验情况下都出现了减薄现象，大部分减薄率在6%～15%内，材料厚度、折弯方式和槽宽对减薄率的影响较为复杂，规律难辨。但可以看出，SPHC减薄率较低，约为4%～6%。

试验的R内采用光学测量仪扫描计算得出，同时可计算出其圆度值：

(1)当Bv=7～16mm时，R内、R外的圆度值很小，大部分≤0.05mm，说明折弯内角、外角轮廓吻合圆弧程度较高；

(2)当Bv=24mm、32mm、40mm（均为三点式）时，R内、R外的圆度值稍有增大，超过0.1mm，这说明折弯下模槽宽Bv增大到24mm后，折弯内外轮廓圆弧程度下降。

折弯系数α

附表还给出了折弯系数试验测量值和计算值（现用的折弯系数计算方法，计算公式：α=1.36t+0.43R内），对比可知，两者相差不大（计算时厚度t和R内均采用试验真实值带入计算），说明现用的折弯系数计算公式α=1.36t+0.43R内具有通用性，折弯系数依赖于材料真实厚度t和实际折弯R内两个参数。R内受材料、板厚、折弯方式和折弯模具的影响，实测R内是最简单有效的方法。对于新材料或其他厚度的折弯工件，实际测量其真实厚度和所在折弯模具上的折弯R内是很有必要的。