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金属薄板开槽弯曲成形技术与设备 |
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作者：上海鑫鹏金属制品有限公司 余松敏 |
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摘要：V 形弯曲成形前，对金属薄板需折弯处进行一定深度的V 形开槽，然后在V 形开槽处进行弯制成形，此种加工方法称之为V 形开槽弯曲成形技术。用V 形开槽弯曲成形技术弯制的工件弯曲圆角半径小，色泽变化不明显，弯制成形力低，且减少了窄长工件弯曲棱边直线度误差。并在普通折弯机上用通用模具就能弯制断面形状复杂的工件。V 形开槽弯曲成形技术的关键设备是薄板开槽机，有多种结构形式和控制方式供选择。
关键词：V 形开槽；折弯成形；薄板开槽机
前言
金属薄板的V 形弯曲大多数在折弯机上用自由折弯方式进行，用通用模具或特殊模具将金属薄板弯制成各种角度和形状。新兴的中高档装饰行业对金属装饰材料的弯制成形要求更高：即工件弯曲圆角半径要小；用不锈钢钛金板或其它彩色金属板弯制的工件弯曲圆角色泽变化不能大；无明显色差；工件的弯制断面形状更复杂；更能体现设计师的独特风格。以往传统的折弯方式如强制折弯、自由折弯、甚至于三点式折弯都已无法满足上述要求。
在折弯前对金属薄板需折弯处进行一定深度的V 形开槽（俗称抽筋或剖沟）然后在V 形开槽处进行折弯，这样弯制的工件就能满足宾馆、饭店、酒楼、商厦、银行机场等场所中高档装饰的特殊需要。这种弯曲成形方法称之为V 形开槽弯曲成形技术。图1 为V 形开槽弯曲成形流程图。
图1 V 形开槽弯曲成形流程图
1 V 形开槽弯曲成形技术的主要特点
1.1 弯制工件所需要的折弯力小
自由折弯时由折弯力计算公式可知[1] ，工件弯曲所需要的折弯力是和板材厚度成正比例关系的，弯制板材厚的工件需要的折弯力大，弯制板材薄的工件需要的折弯力小。在V 形开槽弯曲成形技术中，通过对板材需要折弯处进行V 形开槽后，减薄了弯曲成形处的板材厚度，也就减小了所需要的弯制成形力。由于一般V 形开槽深度为1/2 板材厚度，因此可以节省一半的弯制成形力。
1.2 弯制的工件弯曲圆角半径小
自由折弯时，在弯曲圆角半径计算公式中[2] ，弯曲圆角半径与模具开口宽度也成正比例关系，模具开口宽度一般取值为板材厚度的8-12 倍。要想获得较小的弯曲圆角半径，需要选择较小的模具开口宽度。板材厚度大，选取的模具开口宽度大，随之弯曲圆角半径也大。反之，板材厚度小，选取的模具开口宽度跟着小，弯曲圆角半径随之也小。对板材需要折弯处进行V 形开槽，减小了折弯处的板材厚度，这样弯制成形后的工件圆角半径自然成比例地减小。在板材强度允许范围内，剩余厚度越薄，工件弯曲圆角半径越小。
1.3 弯制的工件弯曲圆角棱边色泽变化小
在板材V 形弯曲过程中，工件弯曲圆角内侧受压产生压缩变形，弯曲圆角外侧受拉产生伸长变形，影响工件弯曲圆角棱边色泽变化的主要因素是外侧受拉产生的伸长变形。由板材V 形弯曲工艺可知，弯曲时外侧受拉产生的伸长变形程度也是和板材厚度有关系的。还是由于通过对板材需要折弯处进行V 形开槽，减少折弯处的板材厚度，减低弯曲时外侧受拉产生的伸长变形程度，达到了使工件弯曲圆角棱边色泽变化小的目的。
1.4 弯制的窄长工件弯曲圆角棱边直线度误差小
一般在弯制窄长工件过程中，弯曲圆角内侧受压在宽度方向产生压缩变形，变形材料在长度方向往两端流动，弯曲圆角外侧受拉在宽度方向产生伸长变形变形，材料在长度方向往中间流动，从而使工件弯曲圆角棱边直线形成中凹现象[3] 。弯曲变形大，棱边直线中凹现象严重，弯曲变形小，棱边直线中凹现象轻。由于V 形开槽减少了折弯处的板材厚度，也就使弯曲变形减小，所以V 形开槽弯曲成形技术使得弯曲成形后的窄长工件棱边直线度误差变小。
1.5 用通用模具弯制断面形状复杂或封闭的工件
V 形开槽弯曲成形技术在折弯机上只需要通用模具就可以进行，工作通过对V 形开槽的深浅程度和折弯边长尺寸的准确控制。一些断面形状复杂或封闭的工件图2 无需特殊模具均可弯制成形，减少因特殊设计的复杂模具所产生的费用支出，并缩短加工周期。
图2 工件断面形状图
2 V 形开槽弯曲成形技术的主要设备
V 形开槽弯曲技术的主要设备是板料折弯机和薄板开槽机板料折弯机，是传统的板材弯曲机械。而薄板开槽机则是新型的板材加工机械，并且是V 形开槽弯曲技术的关键设备。
国内外薄板开槽机按结构型式分类主要有：1、工作台活动式。此结构为横梁固定不动，刀架在横梁上可左右移动进行开槽前定位，被加工的薄板料用压料装置固定在工作台上，随工作台长向往复运动进行V 型开槽，类似于专用龙门刨床。由于开槽时要驱动工作台作长向往复运动，所以能耗很大。2、横梁长向活动式。此结构为工作台固定不动，被加工的薄板料用压料装置固定在工作台上，刀架在横梁上可左右移动进行开槽前定位，横梁沿工作台长向导轨往复运动进行V 型开槽。虽然开槽时工作台固定不动，但要驱动横梁作长向往复运动，能耗仍很大。3、 横梁短向活动式。此结构为工作台固定，被加工的薄板料用压料装置固定在工作台上，横梁沿工作台短向导轨前后移动进行开槽前定位，刀架在横梁上左右往复运动进行V 型开槽。由于开槽时工作台、横梁都固定不动，而驱动刀架作长向往复运动的动力远比驱动工作台或横梁的动力小，所以能耗低。4、 横梁、工作台固定式。此结构为横梁、工作台固定，被加工的薄板料由送料装置前后移动进行开槽前定位，刀架在横梁上左右往复运动进行V 型开槽。由于开槽时只驱动刀架作长向往复运动，且开槽前的定位使用轻型的送料装置，不用驱动重达数吨的横梁，所以能耗最低，节能效果最显著属，节能环保型产品已获国家专利。
薄板开槽机按控制方式分主要有数显薄板开槽机和数控薄板开槽机两种，显示分辨率均为0.01毫米，足以满足实际使用要求。
3 V 形开槽弯曲成形技术的应用前景
由于V 形开槽弯曲技术的优点显著，且不改变传统的折弯方式和折弯设备，仅需添置薄板开槽机，所以V 形开槽弯曲技术首先在新兴的中高档装饰行业得到广泛应用，其后在电梯制造业中开始使用。接着，医疗器械制造业、电气控制箱柜制造业亦有专业人士对V 形开槽弯曲技术感兴趣。由此可见，随着人门对V 形开槽弯曲技术的深入了解，应用该技术的领域将会更加广阔。
参 考 文 献
1 李硕本 冲压工艺学北京机械工业出版社1982
2 余松敏 蔡礼泉 自由折弯时折弯角内圆弧半径的确定见:中国机械工程学会锻压学会第六届学术年会论文集. 北京,1995,北京:中国机械工程学会锻压学会1995 367 370
3 余松敏 蔡礼泉 自由折弯时制件缺陷原因分析与对策锻压技术,1995,3:29 33
作者简介：余松敏 男 1949 年生 高级工程师 中国机械工程学会高级会员 目前从事板材加工机电一体化机床设计和金属装潢工程设计
联系人 余松敏
联系地址上海市大连西路47 号401 室 200092
联系电话021-65073185(end)
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(5/20/2005) |
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