精密鈑金技術(shù)
鈑金加工中數(shù)控折彎加工零件范圍及加工精度參數(shù)的詳細(xì)解答
折彎過程中,上、下模之間的作用力施加于材料上,使材料產(chǎn)生塑性變形。工作噸位就是指折彎時(shí)的折彎壓力。確定工作噸位的影響因素有:折彎半徑、折彎方式、模具比、彎頭長度、折彎材料的厚度和強(qiáng)度等,見圖1所示。
通常,工作噸位可按下表選擇,并在加工參數(shù)中設(shè)置。
1、表中數(shù)值為板料長度為一米時(shí)的折彎壓力:
例:S=4mm L=1000mm V=32mm
查表得 P=330kN
2、本表按強(qiáng)度σb=450N/mm2的材料為依據(jù)計(jì)算的,在折彎其它不同材料時(shí),折彎壓力為表中數(shù)據(jù)與下列系系數(shù)的乘積;
青銅(軟):0.5;
不銹鋼:1.5;
鋁(軟):0.5 ;
鉻鉬鋼:2.0。
3、折彎壓力近似計(jì)算公式:
P=650s2L/1000v其中各參數(shù)的單位
P——kn
S——mm
L——mm
V——mm
折彎壓力對照表
B.鈑金件折彎中常遇到的問題
1常用折彎模具
常用折彎模具,如下圖。為了延長模具的壽命,零件設(shè)計(jì)時(shí),盡可能采用圓角。
過小的彎邊高度,即使用折彎模具也不利于成形,一般彎邊高度L≥3t(包括壁厚)。
臺階的加工處理辦法
一些高度較低的鈑金Z形臺階折彎,加工廠家往往采用簡易模具在沖床或者油壓機(jī)上加工,批量不大也可在折彎機(jī)上用段差模加工,如下圖所示。但是,其高度H不能太高,一般應(yīng)該在(0~1.0)t,如果高度為(1.0~4.0)t,要根據(jù)實(shí)際情況考慮使用加卸料結(jié)構(gòu)的模具形式。
這種模具臺階高度可以通過加墊片進(jìn)行調(diào)整,所以,高度H是任意調(diào)節(jié)的,但是,也有一個(gè)缺點(diǎn),就是長度L尺寸不易保證,豎邊的垂直度不易保證。如果高度H尺寸很大,就要考慮在折彎機(jī)上折彎。
折彎機(jī)分普通折彎機(jī)和數(shù)控折彎機(jī)兩種。由于精度要求較高,折彎形狀不規(guī)則,通信設(shè)備的鈑金折彎一般用數(shù)控折彎機(jī)折彎,其基本原理就是利用折彎機(jī)的折彎刀(上模)、V形槽(下模),對鈑金件進(jìn)行折彎和成形。
優(yōu)點(diǎn):裝夾方便,定位準(zhǔn)確,加工速度快;
缺點(diǎn):壓力小,只能加工簡單的成形,效率較低。
成形基本原理
成形基本原理下圖所示:
折彎刀(上模)
折彎刀的形式如下圖所示,加工時(shí)主要是根據(jù)工件的形狀需要選用,一般加工廠家的折彎刀形狀較多,特別是專業(yè)化程度很高的廠家,為了加工各種復(fù)雜的折彎,定做很多形狀、規(guī)格的折彎刀。
下模一般用V=6t(t為料厚)模。
影響折彎加工的因素有許多,主要有上模圓弧半徑、材質(zhì)、料厚、下模強(qiáng)度、下模的??诔叽绲纫蛩亍闈M足產(chǎn)品的需求,在保證折彎機(jī)使用安全的情況下,廠家已經(jīng)把折彎刀模系列化了,我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需對現(xiàn)有折彎刀模有個(gè)大致的了解。見下圖左邊為上模,右邊為下模。
折彎加工順序的基本原則:
(1)由內(nèi)到外進(jìn)行折彎;
(2)由小到大進(jìn)行折彎;
(3)先折彎特殊形狀,再折彎一般形狀;
(4)前工序成型后對后繼工序不產(chǎn)生影響或干涉。
目前的折彎形式一般都是如下圖所示:
2折彎半徑
鈑金折彎時(shí),在折彎處需有折彎半徑,折彎半徑不宜過大或過小,應(yīng)適當(dāng)選擇。折彎半徑太小容易造成折彎處開裂,折彎半徑太大又使折彎易反彈。各種材料不同厚度的優(yōu)選折彎半徑(折彎內(nèi)半徑)見下表
上表中的數(shù)據(jù)為優(yōu)選的數(shù)據(jù),僅供參考之用。實(shí)際上,廠家的折彎刀的圓角通常都是0.3,少量的折彎刀的圓角為0.5。
對于普通的低碳鋼鋼板、防銹鋁板、黃銅板、紫銅板等,內(nèi)圓角0.2都是沒有問題的,但對于一些高碳鋼、硬鋁、超硬鋁,這種折彎圓角就會(huì)導(dǎo)致折彎斷裂,或者外圓角開裂。
3折彎回彈
回彈角Δα=b-a
式中 b——回彈后制件的實(shí)際角度;
a—模具的角度。
回彈角的大小
單角90 o自由彎曲時(shí)的回彈角見下表。
影響回彈的因素和減少回彈的措施
(1)材料的力學(xué)性能 回彈角的大小與材料的的屈服點(diǎn)成正比,與彈性模量E成反比。對于精度要求較高的鈑金件,為了減少回彈,材料應(yīng)該盡可能選擇低碳鋼,不選擇高碳鋼和不銹鋼等。
(2)相對折彎半徑r/t 越大,則表示變形程度越小,回彈角Δα就越大。這是一個(gè)比較重要的概念,鈑金折彎的圓角,在材料性能允許的情況下,應(yīng)該盡可能選擇小的折彎半徑,有利于提高精度。特別是注意應(yīng)該盡可能避免設(shè)計(jì)大圓弧,如下圖所示,這樣的大圓弧對生產(chǎn)和質(zhì)量控制有較大的難度:
4一次折彎的最小折彎邊計(jì)算
L形折彎的折彎時(shí)的起始狀態(tài)如下圖所示:
Z形折彎的折彎時(shí)的起始狀態(tài)如下圖所示
不同材料厚度的鈑金Z形折彎對應(yīng)的最小折彎尺寸L如下表所示:
C.鈑金折彎展開快速計(jì)算方法
鈑金折彎跟展平時(shí),材料一側(cè)會(huì)被拉長,一側(cè)被壓縮,受到的因素影響有:材料類型、材料厚度、材料熱處理及加工折彎的角度。
展開計(jì)算原理:
1.板料在數(shù)控折彎過程中外層受到拉應(yīng)力, 內(nèi)層受到壓應(yīng)力, 從拉到壓之間有一既不受拉力又不受壓力的過渡層稱為中性層; 中性層在彎曲過程中的長度和彎曲前一樣, 保持不變, 所以中性層是計(jì)算彎曲件展開長度的基準(zhǔn).
2. 中性層位置與變形程度有關(guān), 當(dāng)彎曲半徑較大, 折彎角度較小時(shí), 變形程度較小, 中性層位置靠近板料厚度的中心處; 當(dāng)彎曲半徑變小, 折彎角度增大時(shí), 變形程度隨之增大, 中性層位置逐漸向彎曲中心的內(nèi)側(cè)移動(dòng). 中性層到板料內(nèi)側(cè)的距離用λ表示.
另一方面,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)與普及,為更好地利用計(jì)算機(jī)超強(qiáng)的分析與計(jì)算能力,人們越來越多地采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的手段,但是當(dāng)計(jì)算機(jī)程序模擬鈑金的折彎或展開時(shí)也需要一種計(jì)算方法以便準(zhǔn)確地模擬該過程。
雖然僅為完成某次計(jì)算而言,每個(gè)商店都可以依據(jù)其原來的掐指規(guī)則定制出特定的程序?qū)崿F(xiàn),但是,如今大多數(shù)的商用CAD和三維實(shí)體造型系統(tǒng)已經(jīng)提供了更為通用的和強(qiáng)大功能的解決方案。
大多數(shù)情況下,這些應(yīng)用軟件還可以兼容原有的基于經(jīng)驗(yàn)的和掐指規(guī)則的方法,并提供途徑定制具體輸入內(nèi)容到其計(jì)算過程中去。SolidWorks也理所當(dāng)然地成為了提供這種鈑金設(shè)計(jì)能力的佼佼者
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