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【摘 要】钣金加工是机械生产中的一个重要组成部分，特别在航空、家电、电力、消防、通信、仪器仪表和电子测量等行业，钣金零件的应用非常广泛。本文通过对钣金件折弯加工过程的分析，总结了折弯件展开尺寸计算方法、折弯力计算方法、折弯机刀具和下模的选用、典型折弯件折弯工艺分析、常见折弯问题及解决办法等工艺问题，为更好地实现钣金件折弯成形提供参考。
【关键词】数控折弯机；钣金展开；折弯参数；工艺分析
数控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所需要的几何截面形状的工件，折弯工艺的合理性直接影响到产品最终成形尺寸和外观。本文通过对钣金折弯成形过程的分析，总结出一些较实用的折弯工艺，为更好地实现钣金件折弯成形提供参考。
1.板料展开长度计算
板料的展开尺寸与板料的厚度、材质、折弯角度、折弯模具等因素有关。板料展开计算方法目前没有统一的标准，下面介绍两种折弯展开计算方法。
1.1中性层计算法（折弯角度非直角）
板料在弯曲过程中外层受到拉应力，内层受到压应力，从拉到压之间有一既不受拉力又不受压力的过渡层—中性层，中性层在弯曲过程中的长度和弯曲前一样，保持不变，所以中性层是计算弯曲件展开长度的基准。中性层位置与变形程度有关，一般情况折弯半径等于板厚，当板厚δ≤4 时，中性层到折弯成形截面内侧的距离取0.5δ；当板厚≥5时，中性层到折弯成形截面内侧的距离取0.34δ，中性层的长度即为板料展开下料长度。
1.2补偿系数法（折弯角度为直角）
当折弯角度为直角时，可以利用试折弯得到的经验补偿系数来计算展开尺寸：
L=A+B-2δ+2△
如：A=35mm，B=60mm，t=4mm，则：L=88mm。
如果折弯件过长，折弯压力超出折弯机吨位限制，不能使用常规槽口，改用其它槽口时，折弯系数板必须调整，详细数值需要试折弯来确定。比如折弯件板厚δ5，应使用常规槽口32，补偿系数0.6。如果折弯长度接近3000m，经模拟超出了折弯机吨位限制，应采用55 槽口折弯，折弯补偿加0.1，或者不加即可。板厚为δ6，折弯长度≥2000mm 的折弯件，需要用55槽口，折弯补偿不能加0.8，调整为0.4。补偿系数为经验数值，与折弯机型号、折弯模具、板材材质有关，当这些因素有变化时需要重新实验总结补偿系数。
2.折弯模具选择
折弯过程中如何选用恰当的模具是折弯工艺必须考虑的问题。折弯模具分为上模和下模两种，首先要根据折弯件的材质、厚度、折弯尺寸来选用折弯刀具和下模，避免折弯件与刀具相碰撞引起变形或者槽口选用不当损坏下模和机器。百超折弯机配套的标准下模，所有不同宽度和角度的槽口是在同一套模具上，所有槽口均为“V”型，下模槽口除30°的可折锐角外，其余槽口角度均为88°可折直角和钝角。一般情况下，板厚越厚所选用的槽口越宽，槽口宽度一般按6δ选取，若薄板想得到较大折弯圆角，也可以选择宽槽口，下模的槽口尺寸、形状可根据需要修模或定制。
折弯上模主要有直刀、大弯刀、小弯刀、压平刀和其他形状刀具，也可根据折弯件需用进行修模和定制刀具。直刀主要用于折板厚δ≦3 或折弯数较多的零件，小弯刀主要用于折纵深比较小的“U”型零件，大弯刀主要用于折弯纵深比较大的“U”型厚板零件，压平刀主要用于折弯边压扁或者返修折弯件。
3.折弯力计算
折弯模具具有高强度、不易磨损、承受压力大等特点，但每套模具都有极限压力限制，所以进行折弯前一定要根据折弯件的板厚、折弯长度计算折弯力是否超过折弯机吨位限制。折弯力计算公式如下：
P=1.6Bδ2Rm/100V
式中：
P—折弯工艺力，t；
δ—材料厚度，mm；
B—板料宽度，mm；
V—下模槽口宽度，mm；
Rm—典型抗拉强度，MPa。
折弯吨位因为折弯机型号、折弯模具的不同而不同，大多数会有吨位限制名牌贴于折弯机机身上，折弯吨位也可通过数控模拟系统进行模拟。
4.折弯工艺参数
与钣金折弯工艺有关的参数主要有以下几个。
4.1最小弯曲半径
材料弯曲时，其圆角区外层受到拉伸，内层则受到压缩。当材料厚度一定时，折弯内圆角越小，材料的拉伸和压缩比就越大；当外层圆角的拉伸应力超过材料的极限强度时，就会产生裂缝或折断，因此弯曲零件的结构设计，应避免过小的弯曲圆角半径。弯曲件的最小弯曲圆角半径与材料的力学性能、表面质量、硬化程度及纤维方向等因素有关，具体数据在各种钣金加工资料上都可查到。最小弯曲圆角半径只有在产品设计需要时才采用，一般情况下应采用较大的弯曲半径。如果对弯曲圆角无特殊要求时，建议弯曲内圆角等于或略小于板料厚度。如果设计时必须采用较小的弯曲半径，可通过压内圆角凸肩、提高材料的塑性（如退火、热弯曲），以及在折弯处去除部分材料等方法完成。对厚料也可在折弯位置预压槽处理后再弯曲或弯曲后铣槽。
4.2弯曲件孔边距离
预先加工好孔的毛坯料，在弯曲时如果孔位于弯曲变形区内，那么孔的形状在折弯后会拉伸变形。为了避免孔位分布在折弯变形区内，孔边距离（折弯后外边至孔边的最近距离）一般应保证L≥3倍料厚。对于平行于弯曲线的长腰形孔，为保证折弯精度和防止孔位变形，孔边距离一般应L≥4倍料厚。如果孔位必须要分布在变形区内时，为保证精度，一般采用先加工小孔折弯后再扩孔，以达到要求，也可在折弯位置冲工艺孔或缺口来转移变形区。
5.折弯常见问题及解决办法
5.1折弯边高度尺寸过小
解决办法：不影响使用的前提下，加大折弯边尺寸；不超吨位的前提下，换用小槽口下模折弯，相应折弯补偿系数需要调整。板厚δ≤3 时，最小折弯边尺寸数值 H=V/2+2；板厚δ>3 时，最小折弯边尺寸数值 H=V/2+4；
5.2折弯件孔拉伸变形
解决办法：为保证孔精度，可以采用先切小孔折弯后再扩孔的加工方式；在孔对应的折弯线位置切工艺缝，工艺缝长度等于孔径。一般孔边距折弯线超过槽口宽度一半时不会拉伸，否则需提前预处理。
5.3折弯件发生干涉
解决办法：调整折弯顺序，先折复杂折弯边，再折简单边；更换折弯模具，采用能避让折弯件的特殊形刀具或下模。
5.4折弯件折弯处断裂
解决办法：改变工件排料方向，使折弯线与板材纹理方向垂直；将工件折弯处进行退火热处理或换用塑性好的材料。
5.5折弯件表面有压痕
解决办法：修模模具加大模具圆角；采用无压痕下模折弯；下模和板料之间使用防压痕垫。
5.6折弯边为异形边无法定位
解决办法：激光切割下料时，在折弯线处打上折弯标记线再压线折弯；切和工件外形一致的工装进行划线再压线折弯；此方法同样用于折弯尺寸超出后挡尺定位范围的情况。
5.7折弯成型尺寸不准确
解决办法：选择合理的定位基准，消除累积误差；多次试折，调整折弯补偿系数。
6.结束语
本文从工艺角度出发，通过多次折弯实验，分析总结出了较实用折弯工艺。只有充分掌握了这些折弯工艺，才能设计出结构合理、外形美观、易成型的高品质钣金零件。
【参考文献】
[1]杨沛湛，王瑾.机床钣金类零件的结构及工艺性[J].金属加工（热加工），2010（03）.
【关键词】数控折弯机；钣金展开；折弯参数；工艺分析
数控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所需要的几何截面形状的工件，折弯工艺的合理性直接影响到产品最终成形尺寸和外观。本文通过对钣金折弯成形过程的分析，总结出一些较实用的折弯工艺，为更好地实现钣金件折弯成形提供参考。
1.板料展开长度计算
板料的展开尺寸与板料的厚度、材质、折弯角度、折弯模具等因素有关。板料展开计算方法目前没有统一的标准，下面介绍两种折弯展开计算方法。
1.1中性层计算法（折弯角度非直角）
板料在弯曲过程中外层受到拉应力，内层受到压应力，从拉到压之间有一既不受拉力又不受压力的过渡层—中性层，中性层在弯曲过程中的长度和弯曲前一样，保持不变，所以中性层是计算弯曲件展开长度的基准。中性层位置与变形程度有关，一般情况折弯半径等于板厚，当板厚δ≤4 时，中性层到折弯成形截面内侧的距离取0.5δ；当板厚≥5时，中性层到折弯成形截面内侧的距离取0.34δ，中性层的长度即为板料展开下料长度。
1.2补偿系数法（折弯角度为直角）
当折弯角度为直角时，可以利用试折弯得到的经验补偿系数来计算展开尺寸：
L=A+B-2δ+2△
如：A=35mm，B=60mm，t=4mm，则：L=88mm。
如果折弯件过长，折弯压力超出折弯机吨位限制，不能使用常规槽口，改用其它槽口时，折弯系数板必须调整，详细数值需要试折弯来确定。比如折弯件板厚δ5，应使用常规槽口32，补偿系数0.6。如果折弯长度接近3000m，经模拟超出了折弯机吨位限制，应采用55 槽口折弯，折弯补偿加0.1，或者不加即可。板厚为δ6，折弯长度≥2000mm 的折弯件，需要用55槽口，折弯补偿不能加0.8，调整为0.4。补偿系数为经验数值，与折弯机型号、折弯模具、板材材质有关，当这些因素有变化时需要重新实验总结补偿系数。
2.折弯模具选择
折弯过程中如何选用恰当的模具是折弯工艺必须考虑的问题。折弯模具分为上模和下模两种，首先要根据折弯件的材质、厚度、折弯尺寸来选用折弯刀具和下模，避免折弯件与刀具相碰撞引起变形或者槽口选用不当损坏下模和机器。百超折弯机配套的标准下模，所有不同宽度和角度的槽口是在同一套模具上，所有槽口均为“V”型，下模槽口除30°的可折锐角外，其余槽口角度均为88°可折直角和钝角。一般情况下，板厚越厚所选用的槽口越宽，槽口宽度一般按6δ选取，若薄板想得到较大折弯圆角，也可以选择宽槽口，下模的槽口尺寸、形状可根据需要修模或定制。
折弯上模主要有直刀、大弯刀、小弯刀、压平刀和其他形状刀具，也可根据折弯件需用进行修模和定制刀具。直刀主要用于折板厚δ≦3 或折弯数较多的零件，小弯刀主要用于折纵深比较小的“U”型零件，大弯刀主要用于折弯纵深比较大的“U”型厚板零件，压平刀主要用于折弯边压扁或者返修折弯件。
3.折弯力计算
折弯模具具有高强度、不易磨损、承受压力大等特点，但每套模具都有极限压力限制，所以进行折弯前一定要根据折弯件的板厚、折弯长度计算折弯力是否超过折弯机吨位限制。折弯力计算公式如下：
P=1.6Bδ2Rm/100V
式中：
P—折弯工艺力，t；
δ—材料厚度，mm；
B—板料宽度，mm；
V—下模槽口宽度，mm；
Rm—典型抗拉强度，MPa。
折弯吨位因为折弯机型号、折弯模具的不同而不同，大多数会有吨位限制名牌贴于折弯机机身上，折弯吨位也可通过数控模拟系统进行模拟。
4.折弯工艺参数
与钣金折弯工艺有关的参数主要有以下几个。
4.1最小弯曲半径
材料弯曲时，其圆角区外层受到拉伸，内层则受到压缩。当材料厚度一定时，折弯内圆角越小，材料的拉伸和压缩比就越大；当外层圆角的拉伸应力超过材料的极限强度时，就会产生裂缝或折断，因此弯曲零件的结构设计，应避免过小的弯曲圆角半径。弯曲件的最小弯曲圆角半径与材料的力学性能、表面质量、硬化程度及纤维方向等因素有关，具体数据在各种钣金加工资料上都可查到。最小弯曲圆角半径只有在产品设计需要时才采用，一般情况下应采用较大的弯曲半径。如果对弯曲圆角无特殊要求时，建议弯曲内圆角等于或略小于板料厚度。如果设计时必须采用较小的弯曲半径，可通过压内圆角凸肩、提高材料的塑性（如退火、热弯曲），以及在折弯处去除部分材料等方法完成。对厚料也可在折弯位置预压槽处理后再弯曲或弯曲后铣槽。
4.2弯曲件孔边距离
预先加工好孔的毛坯料，在弯曲时如果孔位于弯曲变形区内，那么孔的形状在折弯后会拉伸变形。为了避免孔位分布在折弯变形区内，孔边距离（折弯后外边至孔边的最近距离）一般应保证L≥3倍料厚。对于平行于弯曲线的长腰形孔，为保证折弯精度和防止孔位变形，孔边距离一般应L≥4倍料厚。如果孔位必须要分布在变形区内时，为保证精度，一般采用先加工小孔折弯后再扩孔，以达到要求，也可在折弯位置冲工艺孔或缺口来转移变形区。
5.折弯常见问题及解决办法
5.1折弯边高度尺寸过小
解决办法：不影响使用的前提下，加大折弯边尺寸；不超吨位的前提下，换用小槽口下模折弯，相应折弯补偿系数需要调整。板厚δ≤3 时，最小折弯边尺寸数值 H=V/2+2；板厚δ>3 时，最小折弯边尺寸数值 H=V/2+4；
5.2折弯件孔拉伸变形
解决办法：为保证孔精度，可以采用先切小孔折弯后再扩孔的加工方式；在孔对应的折弯线位置切工艺缝，工艺缝长度等于孔径。一般孔边距折弯线超过槽口宽度一半时不会拉伸，否则需提前预处理。
5.3折弯件发生干涉
解决办法：调整折弯顺序，先折复杂折弯边，再折简单边；更换折弯模具，采用能避让折弯件的特殊形刀具或下模。
5.4折弯件折弯处断裂
解决办法：改变工件排料方向，使折弯线与板材纹理方向垂直；将工件折弯处进行退火热处理或换用塑性好的材料。
5.5折弯件表面有压痕
解决办法：修模模具加大模具圆角；采用无压痕下模折弯；下模和板料之间使用防压痕垫。
5.6折弯边为异形边无法定位
解决办法：激光切割下料时，在折弯线处打上折弯标记线再压线折弯；切和工件外形一致的工装进行划线再压线折弯；此方法同样用于折弯尺寸超出后挡尺定位范围的情况。
5.7折弯成型尺寸不准确
解决办法：选择合理的定位基准，消除累积误差；多次试折，调整折弯补偿系数。
6.结束语
本文从工艺角度出发，通过多次折弯实验，分析总结出了较实用折弯工艺。只有充分掌握了这些折弯工艺，才能设计出结构合理、外形美观、易成型的高品质钣金零件。
【参考文献】
[1]杨沛湛，王瑾.机床钣金类零件的结构及工艺性[J].金属加工（热加工），2010（03）.