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板料的折弯工艺是目前钣金柔性加工工艺的重要组成部分，折弯后R角处质量直接影响到产品寿命，因此此部位往往是品控的重要关注点。因为折弯用到的折弯机要生产不同料厚的产品，所以只能通过采购不同R角的折弯刀来实现公司产品的全覆盖，这就导致产品实际的折弯R角经常性的与产品图不符，直接影响到折弯后R角处的质量。

以我司为例，折弯用R刀仅有R1、R3两种规格，在生产厚板料零件的时候经常性发生R角处小裂口和变形的质量缺陷，直接影响到产品寿命和交付。同时毛坯料断面质量的好坏，也对折弯后R角处质量有着较大的影响。

过程探讨

断面质量

我司折弯用毛坯生产有两种方式：剪切下料和激光切割下料。其中分别对应不同的毛坯种类，以下将以毛坯准备的最低成本，分别举例说明。

(1)剪切下料。主要用于规则毛坯料的下料，如矩形毛坯、方形毛坯、直角梯形毛坯等，如图1所示。

图1 规则毛坯料

图2 异形毛坯料

(2)激光下料。主要用于无法剪切的异形毛坯料的下料，如图2所示。

不同的下料方式，毛坯的断面质量不同，激光下料断面质量相对较好，正常情况下不会出现毛刺等影响折弯的质量缺陷，但是剪切下料受到工艺本身的限制，断面在不同时间段受力方式不同，最终产生的断面质量与激光下料相比，质量较差。剪切下料钢板变形过程如图3所示。

图3 断面变形过程

图4 剪切时钢板受力分析

图4为受力分析图。上刀板下行与板料接触时，材料受到上、下刀板端面Fp和Fd的压力作用，使作用力点间的材料产生剪切变形。由于上、下刀板间有间隙存在，Fp和Fd不在同一直线上，所以材料受有弯矩M，进而使材料翘曲（穹弯）。材料向上刀板侧面靠近，上刀板端面下的材料被迫压进刀板间隙，材料受到刀板横向侧压力F1和F2的作用，再加上受到刀板端面和侧面摩擦力μF1和μF2作用，产生横向挤压变形。这一系列力的相互作用，最终导致剪切后材料断面质量下降，实物如图5、图6所示。

图5 剪切后断面质量

图6 激光下料断面质量

图7 激光下料毛坯折弯后状态

图8 剪切下料毛坯折弯后状态

从两种下料方式准备的毛坯料各选一件进行折弯，以对比不同断面质量折弯后的效果，结果如图7、图8所示。

从图中可以看出，激光切割后的毛坯料在折弯后，R角处变形平滑，无明显的质量缺陷；但与之相反，剪切下料毛坯料折弯后，一侧R角质量较好，另一侧已经出现小裂口，两种下料方式折弯后质量差异较大，因此针对剪切下料折弯后开裂进行原因分析。

受到剪切工艺本身的局限，在剪切后，不仅断面质量相对较差，每张毛坯料两端的毛刺方向不一致，从图4中可以看出，毛坯料剪切后，下刀板上留下的材料其断面毛刺方向是向下；上刀板对应的毛坯料处断面毛刺方向是向上。一张毛坯料两端不同的毛刺方向就导致了折弯过程中，毛刺在内R处的一侧质量相对较好；而毛刺在外R处的一侧就有较大几率出现小裂口。

从以上分析可以看出，毛坯料的断面质量对折弯后R角处质量有着较大的影响，如果采用的是剪切下料，要尽可能的减小剪切后毛坯料的毛刺高度，必要时，在折弯前，将一侧毛刺进行打磨处理，以减少折弯后开裂的产生。

最小弯曲半径

从图7、图8可以看出，折弯时的变形区主要发生在圆角部分，直线部分可以视为不产生塑性变形，在变形区，内侧金属纤维受到压缩而缩短，外侧金属纤维受拉伸而伸长。

由此可以看出，折弯半径越小，变形区的外侧表面层纤维的拉伸变形程度越大，若超过材料的最大许可变形程度，即容易产生裂纹，造成废品。因此必须控制变形区的拉伸变形，而拉伸变形的大小主要取决于相对弯曲半径r/t。由相对弯曲半径，经过计算，可以得出材料的最小弯曲半径，也就是保证折弯后外层不开裂的最小内R。

影响最小弯曲半径的因素主要有两个：材料力学性能和纤维方向。

(1)材料力学性能。

材料塑性好，屈强比和延伸率高，外层纤维允许变形程度就大，允许的最小弯曲半径就小；相反，塑性差的材料，最小弯曲半径相对就大。

(2)纤维方向。

依据现场生产经验，针对同一批板料，顺着纤维方向的塑性指标要高于垂直于纤维方向的塑性指标。因此，折弯线如果垂直于纤维方向，在外层纤维允许的变形程度就大，其允许的最小弯曲半径就小。反之，如果折弯线平行于纤维方向，其外层纤维允许的变形程度就相对会减小，其允许的最小弯曲半径就增大。

因此，制定折弯工艺时，尽可能的使折弯线垂直于毛坯料的纤维方向，对于多向折弯的工件，可使折弯线与毛坯料的纤维方向成一定的角度，以提高变形程度，避免外层纤维开裂。常用材料的最小弯曲半径如表1所示。

表1 常用材料的最小弯曲半径

注：t为材料厚度。

结束语

针对厚板料折弯开裂，本文从断面质量和最小弯曲半径两方面进行了分析说明。经过分析可以得出结论，厚板料折弯不仅要保证断面质量，减少折弯时外R处的毛刺，同时要保证折弯内R要大于毛坯料的最小弯曲半径。