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                折彎成形與刨槽工藝淺析

                文字:[大][中][小] 2019-1-21    瀏覽次數:874    

                鈑金加工是機械加工中一個不可或缺的組成部分,尤其在航空、家電、汽車、電梯等行業中,鈑金零件應用甚廣。折彎工序作為鈑金加工中唯一一道單體成形工序,是鈑金加工中最為重要的工序之一,折彎工藝的好壞將直接影響到產品的成形尺寸和外觀。因此,如何保證折彎過程中工件的成形尺寸和角度,是折彎工藝中一個重點研究的內容。

                隨著經濟的發展以及人們生活水平的提高,人們感官追求的目標也日益攀升,在一些高檔場所的金屬裝飾中,金屬薄板飾品彎制的形狀越復雜,越能體現設計師的設計水準和新潮風格,從而吸引廣大客戶的眼球。同時工件還要滿足折彎棱邊圓弧半徑盡可能的小、工件表面無折痕、裝飾面無壓痕等工藝要求。傳統折彎機折彎已經無法達到這一特殊的工藝要求,因此,在金屬板材上進行刨槽折彎的工藝應運而生。本文主要講述刨槽工藝的特點及開槽方式,以及如何在折彎過程中保證折彎的尺寸和角度。


                傳統折彎方式與其局限性

                圖1 折彎成形過程

                傳統折彎工藝是在折彎機上下模的壓力下,利用下模開口處的兩棱邊和上模頂端的棱邊對金屬板材進行折彎,金屬板材經彈性形變到塑性形變的過程。其折彎角度則由上模進入下模的深度來決定,折彎半徑R≥板厚t(圖1)。當今社會,人們對工件形狀要求越來越高,一些形狀復雜的工件如圖2所示,使用傳統的自由折彎、折彎機折彎甚至三點式折彎工藝都已無法彎制,且傳統折彎方式無法控制折彎圓角的半徑大小,難以實現無痕折彎的工藝要求。因此,一種新興的折彎工藝——刨槽折彎工藝應運而生。

                圖2 形狀復雜的鈑金件

                刨槽折彎工藝特點

                刨槽折彎工藝是一種先用刨槽機在金屬板材需要折彎的位置上進行劃線刨V形槽,然后再根據需求在普通折彎機上進行折彎的工序。刨槽折彎工藝特點主要包括以下三個方面。

                工件棱邊的圓弧半徑小、工件無折痕

                由折彎工藝可知,工件折彎后其棱邊圓弧半徑的大小和板材厚度成正比例的關系,板材越厚,折彎形成的圓弧半徑越大。對金屬板材進行V形開槽后,其板材剩余厚度變為原來的一半,甚至更小,這樣就能使工件折彎后棱邊圓弧半徑大幅的減少。又由于刨槽后折彎處剩余板厚較薄,折彎時的變形力也會相應的降低,不會擴散影響到未折彎區域,因此折彎后工件表面不存在折痕,且由于折彎處板厚較薄,折彎時所需壓力的降低很好地避免了裝飾面出現壓痕的風險。這樣就能滿足酒店、銀行、商業中心、機場等高檔場所的金屬裝飾中,對工件棱邊圓弧半徑小、表面無折痕、裝飾面無壓痕的工藝要求了。

                降低了板材折彎所需要的設備噸位

                在折彎工藝中,金屬板材所需折彎力和其厚度成正比。金屬板材厚度越大,所需折彎力就越大,所需的設備噸位也相應提高。在折彎前對金屬板材折彎處進行V形刨槽后,使得該處板材剩余厚度大大減少,這樣板材折彎時所需折彎力也會相應減小,從而使得厚板能在較小噸位的折彎機上進行折彎。這樣做既減少了對設備的投資,又節約了能耗和場地。

                復雜形狀工件的彎制以及對回彈力的控制

                圖2所示的零件在一般的折彎機上無法折彎成形,但可以通過在折彎處開V形槽后再進行手工折彎的方式來實現該零件的折彎成形。此外,還可以通過控制板材剩余厚度的方法來實現對回彈力和回彈角的控制。若將刨槽后的剩余板厚控制在0.3mm左右,就能使回彈角變得很小,回彈基本可以忽略。

                V形槽的開槽方式

                在鈑金生產中,常用龍門刨床和金屬薄板開槽機對金屬板材進行V形開槽。將所要刨槽折彎的板材放到開槽機上進行定位,然后輸入板材厚度進行自動對刀刨槽。在刨槽時,要注意以下兩個方面。

                開槽深度和剩余厚度設置

                圖3 刨槽效果

                在板厚一定的情況下,開槽深度和剩余厚度是一個對應值,根據折彎工藝要求先設定一個剩余厚度值,一般默認設為0.8mm,最小不宜小于0.3mm。然后根據板材的厚度設置走刀數以及進刀深度。由于要控制毛刺和保護刀具,進刀量不宜太大,一般第一刀槽深不能超過0.8mm,且至少要分兩刀進行,不宜一刀刨完。例如對一塊板厚為1.2mm、開槽后板厚余量為0.5mm的不銹鋼板材進行刨槽,第一刀設置0.5mm的進刀量,第二刀設置0.2的進刀量。兩刀過后,剩余量剛好達到0.5mm,且毛刺相對較小,如圖3所示。

                開槽角度的設置

                由折彎工藝可知,金屬板材在折彎成形時,都有不同程度的回彈變形,從而造成折彎角度的偏差。在開V形槽時,可根據工件所需折彎角度進行合理化開槽。一般V形槽的開槽角度都要比折彎成形的角度大1°~2°,例如折彎一個90°的工件,V形槽角度可開成92°(圖4),這樣就能很好的避免折彎回彈造成的角度誤差了(圖5)。

                圖4 開槽角度與深度

                圖5 成形及控制回彈效果

                槽刀的選擇和數量的設定

                槽刀的種類與選擇

                槽刀的種類主要分為菱形頂角槽刀、正方形槽刀、三角形槽刀、圓形槽刀等(圖6),刨槽時可根據V槽的不同形狀和角度來選擇合適的刀具。刨普通V形槽時,刀具角度應該小于V形槽的角度。例如V形槽角度為45°~60°時應選擇菱形頂角為35°的槽刀,角度為60°~80°時應選擇正三角形槽刀,角度為80°~90°時應選擇菱形頂角為80°的槽刀,角度大于90°時應選擇正方形槽刀,開圓槽時則選用圓形槽刀。

                圖6 刀具種類與形狀

                刀具數量的設定

                在對尺寸較長的板材進行較深的刨槽時,單把刀具進行連續刨槽路徑較長容易造成刀具過熱磨損、刨槽效果變差、毛刺較大等問題。例如對一塊長為2m的不銹鋼進行2mm的刨槽時,若第一刀進刀量設置為0.5mm,連續刨2m,刀具會因發熱過大而硬度變軟,容易導致1.5m以后的刨槽質量下降,毛刺增大;若進刀量為0.2mm的話,刨完2mm的V形槽需要走10刀,大大影響加工效率。因此,對尺寸較長的板材進行刨槽時,除了要設置好進刀量以外,還要設置同時工作的刀具數量,這種情況下一般采用3~4把刀同時工作(圖7),每把刀的進刀量相差2mm左右,如第一把刀進刀量為5mm,則第二、第三、第四把刀進刀量分別為7mm、9mm、11mm。這樣既能保證刨槽質量,又能提高工作效率。

                圖7 槽刀的數量及安裝方式

                如何避免折彎角度和尺寸的偏差

                對于折彎工藝而言,折彎成形的好壞主要取決于折彎的角度和尺寸這兩個重要的參數。折彎時,為了保證折彎的成形尺寸和角度,需要注意以下幾個方面的問題。

                ⑴上下模對刀不同心,會導致折彎尺寸出現誤差,折彎前需先對上下模刀具進行對心調整。

                ⑵后擋料塊左右位置移動后,板料與下模的相對位置可能發生變化,從而影響折彎尺寸,折彎前需重新測定后擋料塊位置距離。

                ⑶工件與下模平行度不夠,會造成折彎回彈,影響折彎角度,折彎前需測量并調整平行度。

                ⑷一次折彎角度不足時,二次折彎也會受到影響,折彎誤差的累積會導致工件成形尺寸和角度誤差加大,因此保證單邊折彎時的準確性尤為重要。

                ⑸折彎時,下模V口的大小與折彎壓力成反比,在加工不同厚度的金屬板材時,需要按規定選擇合適的下模V形槽,一般選擇板厚的6~8倍最為合適。

                ⑹工件在刨V形槽后在折彎機上進行折彎時,要保證上模棱邊、工件V形槽底邊以及下模V形槽底邊在同一垂面上。

                ⑺在對刨槽后工件進行折彎時,為了防止夾刀,上模角度最好控制在84°左右。

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