折弯机(通常指钣金折弯压力机)的折弯效果受多种因素综合影响,这些因素可以大致分为以下几类:
一、 材料因素
1. 材料类型:
· 屈服强度:材料抵抗永久变形的能力。屈服强度越高,所需的折弯力越大,回弹也越大(如不锈钢比低碳钢难折、回弹大)。
· 抗拉强度:材料断裂前能承受的最大应力。影响模具承受的压力和材料开裂风险。
· 延伸率:材料断裂前能承受的塑性变形程度。延伸率高的材料(如铝、铜)更易折弯且不易开裂,回弹相对小;延伸率低的材料(如高碳钢、硬铝)易开裂。
· 加工硬化指数:材料在塑性变形过程中强度增加的倾向。指数高的材料(如不锈钢)在折弯区域会变得更硬,影响后续折弯和回弹。
· 各向异性:材料在不同方向上的力学性能差异(如冷轧板)。折弯线平行于轧制方向时性能可能不同于垂直方向,影响回弹和开裂风险。
2. 材料厚度:
· 厚度直接影响所需的折弯力(大致与厚度的平方成正比)。
· 影响最小折弯半径(厚度越大,所需最小内半径通常越大)。
· 影响回弹量(厚度越大,相对回弹量可能越小,但绝对回弹角度可能更大)。
· 影响模具选择(尤其是下模V槽宽度)。
3. 材料状态:
· 硬度:热处理状态(退火、淬火、回火)显著影响屈服强度、延展性和折弯性能。
· 表面状态:涂层(镀锌、喷漆)、氧化皮、油污等会影响表面质量和折弯的顺畅度。
4. 纹理方向:
对于有明显轧制纹理的材料,折弯线垂直于纹理方向通常比平行于纹理方向更容易,且回弹较小,开裂风险更低。
二、 设备与模具因素
1. 上模(冲头)形状与尖端半径:
尖端半径:直接影响工件内侧的弯曲半径。半径越小,应力越集中,越容易开裂(需满足材料最小折弯半径要求),折弯力也越大。半径越大,折弯力减小,但可能达不到小R角要求。
形状:尖刀、弯刀、鹅颈刀等不同形状用于不同的折弯形式和避让要求。
2. 下模(V型槽)尺寸:
V槽宽度:这是最关键的因素之一。V槽宽度需根据材料厚度选择(经验公式:V槽宽度 ≈ 6-12倍材料厚度)。
V槽过窄会导致:
· 所需折弯力急剧增大。
· 材料外侧过度拉伸,增厚不足,易开裂。
· 下模口边缘可能压伤材料表面。
V槽过宽会导致:
· 折弯角度不稳定,难以控制精度(尤其在自由折弯时)。
· 折弯圆角变大,不够锐利。
· 材料在折弯过程中容易滑动。
V槽角度:标准为88°(略小于90°以补偿回弹),也有30°、45°等用于特殊角度折弯。它影响最终角度和折弯力分布。
下模肩部半径:影响工件外侧的过渡圆角质量和折弯力。
3. 折弯机精度与性能:
· 吨位:必须足够克服材料的变形抗力。折弯力不足会导致角度不到位或机器损坏。
· 滑块平行度/Y轴补偿:确保滑块在整个工作长度上同步运动,折弯角度一致。现代折弯机通常有Y1/Y2轴补偿功能。
· 挠度补偿:工作台和滑块在受力时会产生弹性变形(中间下凹)。液压或机械补偿系统(如工作台凸起补偿、滑块补偿)能抵消这种变形,保证长工件折弯角度的一致性。
· 重复定位精度:影响批量生产的稳定性。
· 控制系统的先进程度:影响参数设定、回弹补偿计算、复杂折弯序列编程的便捷性和准确性。
三、 工艺参数因素
1. 目标折弯角度:角度越小(越锐利),所需折弯力越大,回弹效应通常也越明显,对模具和工艺控制要求越高。
2. 折弯方式:
· 自由折弯:上模将板材压入下模V槽,依靠材料塑性变形形成角度。角度由下模深度控制。最常用,但受回弹影响大。
· 底模折弯:上模将板材完全压紧在下模上,强制成形。能精确控制角度(基本无回弹),但需要更大的吨位,模具受力大,工件外侧易有压痕。需要为不同角度/厚度配专用下模。
· 压印折弯:类似底模折弯但压力更大,使材料在模具内发生挤压变形。能得到非常尖锐的内角,但需要极大吨位,模具磨损快。
3. 下模开口:在自由折弯中,控制上模进入下模的深度,是调节折弯角度的主要手段。需要精确计算和设置以补偿回弹。
4. 折弯速度:
· 速度过快可能导致材料在折弯区来不及均匀流动,增加开裂风险(尤其对脆性材料或小R角)。
· 速度过慢影响效率。
· 通常折弯速度设置需兼顾效率和材料特性。
5. 折弯力:由材料、厚度、模具、折弯长度和角度决定。机器吨位必须足够,但实际操作中通常是通过控制下模开口(深度)来间接实现角度控制。
6. 回弹补偿:
这是折弯工艺的核心挑战。材料在卸载后会弹性恢复一部分,导致实际角度大于目标角度。
补偿方法:
过弯法:将目标角度设置得比最终要求更小(如要90°,设成88°),让回弹后达到90°。
模具补偿:使用角度小于90°的下模(如88°)。
设备补偿:先进的数控折弯机控制系统能根据材料、厚度、角度等参数自动计算并补偿回弹量(过弯量)。
补偿量需要经验或通过试折确定,受所有上述因素影响。
7. 折弯顺序:
对于需要多次折弯的复杂工件,折弯顺序非常重要。
不当的顺序可能导致:
后续折弯操作空间不足(与模具、机器部件干涉)。
已折弯部分变形或压伤。
累积误差增大。
原则通常是:由内向外,避免干涉,考虑变形控制。
四、操作与环境因素
1. 操作技巧与经验:熟练的操作工能更好地调整参数、处理回弹、选择合适模具、安排折弯顺序、识别潜在问题。
2. 模具安装与对中:上下模必须精确对中且平行,否则会导致折弯角度不一致、工件扭曲、模具损坏。
3. 工件定位:使用后挡料精确控制折弯线的位置。定位不准会导致折弯线偏移、尺寸错误。
4. 润滑:适当的润滑可以减少材料与模具间的摩擦,降低折弯力,改善材料流动,减少划痕和磨损。但需注意某些材料(如铝)对润滑剂有特殊要求或不能使用。
5. 环境温度:极端的温度可能影响材料的力学性能(如低温下材料变脆)。
总结来说,成功的折弯是一个系统工程,需要综合考虑材料特性、精确匹配的模具、性能可靠的设备、合理设定的工艺参数以及规范的操作。
其中,材料厚度/性能、下模V槽宽度、目标角度、回弹补偿是最核心、相互影响最密切的几个因素。
深刻理解这些因素及其相互关系,是获得高质量、高精度折弯件的基础。对于复杂工件或新材料,试折和参数调整往往是必不可少的步骤。