中厚板板材件常用成形方法概述

■山推工程機械股份有限公司 李賀德，李勇，徐宗磊，丁志遠

中厚板指4.5～25.0mm厚鋼板，推土機、挖掘機、壓路機、裝載機等工程機械用板材件多為中厚板。目前，中厚板成形主要包括：折彎機折彎成形、卷板機卷制成形及壓力機模具成形。

1. 折彎機折彎成形

（1）折彎成形及上下模 折彎機折彎成形工藝基本原理是利用折彎機上模（折彎刀）和下模對金屬板材件折彎到滿足一定折彎半徑和角度的工藝方法。如表1所示，常見折彎刀分為直刀和鵝頭刀，下模包括V形下模和U形下模，對于成形半徑較小工件一般采取折彎機折彎成形。

（2）折彎件展開放樣 目前，對于一些簡單折彎件進行工件展開的展開放樣時仍用CAD軟件進行計算，稍微復(fù)雜折彎件直接利用三維軟件SolidWorks進行繪制，然后轉(zhuǎn)化成CAD格式，對于工件展開時中性層計算采用的系數(shù)K根據(jù)折彎半徑R和工件厚度δ比值R/δ大小確定經(jīng)驗數(shù)據(jù)（見表2）。

（3）折彎注意問題 根據(jù)工件折彎長度、板厚選擇下模開口大小并根據(jù)經(jīng)驗公式計算工件折彎所需折彎力選擇噸位相匹配的折彎機。選取折彎機下模開口大小的經(jīng)驗是下模開口至少是板厚6倍，然后根據(jù)經(jīng)驗公式計算出折彎所需折彎力大小選取相應(yīng)折彎機。計算折彎力大小經(jīng)驗公式為

其中F——壓力（kN）；

L——折彎長度（mm）；

Rm——抗拉強度；

S——厚板（mm）；

V——下模開口（mm）。

當板材為高強板時，系數(shù)1.42取值1.6。當兩個或多個折彎部位相鄰或某一條邊折彎部分為長度方向部分折彎時工件需要預(yù)留止裂槽，如圖1、圖2所示。

當工件上小圓孔離折彎半徑較近時應(yīng)考慮折彎和加工孔順序，根據(jù)經(jīng)驗可判定當小圓孔邊緣距折彎后圓弧切線距離大于兩倍板厚時，小圓孔不會發(fā)生變形。

另外，對于有些工件需要考慮在折彎時增加余料，折彎后進行割除；有些工件為了防止折彎后在折彎處形成凸起，需要在工件折彎線處預(yù)留出小豁口等。

表1 折彎機上模和下模截面示意

表2 折彎件中性層計算的經(jīng)驗數(shù)據(jù)

2. 卷板機卷制成形

（1）卷板機卷制成形原理及常見生產(chǎn)工件 卷板機卷制成形是工件借助上輥下壓及下輥旋轉(zhuǎn)運動，經(jīng)過多道次連續(xù)彎曲，產(chǎn)生永久性塑性變形以達到工件尺寸要求的一種工藝方法。

成形半徑較大且弧長較長工件及圓環(huán)狀工件一般采取卷板機卷制成形，推土機弧形板、壓路機鋼輪、裝載機鏟斗、挖掘機動臂蓋板、挖斗及回轉(zhuǎn)支撐等是卷制成形工件的典型（見圖3）。

（2）工件曲度 工件經(jīng)卷彎后所得曲度取決于輥軸相對位置、工件厚度及力學(xué)性能。如果所卷工件材質(zhì)相同、厚度一樣時，輥軸相對位置愈近，則卷得曲度就愈大，反之則愈??；若輥軸相對位置固定不變時，所卷工件愈厚或材質(zhì)愈軟，則卷得曲度也愈大，反之則愈?。ㄒ妶D4）。

它們之間關(guān)系可以近似地用下式表示

式中D1、D2——輥軸直徑；

δ——工件板厚；

R——工件曲率半徑。

有的卷板機兩下輥間距離B值固定或可調(diào)節(jié)，上下輥間垂直距離H可以任意調(diào)整，以適應(yīng)工件曲度需求。一般通過改變H來得到不同曲度。由于不同材質(zhì)和板厚工件回彈量事先難以計算確定，所以上述關(guān)系式不能準確標出所需H值，僅供卷板時上輥下壓值參考。實際生產(chǎn)中，大都采用試測方法，即憑經(jīng)驗分3～4次調(diào)整上輥下降高度，逐漸試卷到合乎要求的曲度為止。

（3）卷制成形注意事項 需要通過卷板機卷制成形工件兩端直邊較小或沒有直邊時，為消除剩余直邊應(yīng)先對工件進行預(yù)彎，使剩余直邊彎曲到所需曲率半徑后再卷彎。對于圓度要求很高的圓筒，即使采用具有預(yù)彎功能的卷板機進行卷制，也應(yīng)事先進行預(yù)彎。

常見預(yù)彎方式有3種方法：①在三輥或四輥卷板機上預(yù)彎，適用于板厚較薄的工件。②在壓力機上預(yù)彎，適用于各種厚度板材的工件，要求工件寬度在壓力機工作寬度范圍之內(nèi)。③通過折彎機鉻彎預(yù)彎，有些工件在卷板之前進行預(yù)彎，有些工件在卷板后把端部直邊鉻到工件要求的曲率。

卷彎時，輥軸對工件有一定壓力，并與工件表面產(chǎn)生摩擦，所以在卷制表面質(zhì)量要求較高工件時，卷彎前應(yīng)清理輥軸及工件表面。對有膠紙等保護表面的工件，也要注意清除紙面金屬屑和膠，并把膠紙搭接部分撕掉，否則對零件表面質(zhì)量有影響。

3. 壓力機模具成形

（1）壓力機模具成形及適用范圍 板材工件壓力機模具成形是經(jīng)展開放樣板材在專用成形模具上進行壓力機一次成形的工藝方法。壓力機模具成形一般應(yīng)用于成形較簡單、大批量、成形區(qū)域位于工件端部、適當大小板材成形件生產(chǎn)，也常用于工件卷制成形前預(yù)彎。挖掘機斗桿上蓋板、推土機后橋“小腿”是常見壓力機模具一次成形件；挖掘機回轉(zhuǎn)支撐圓環(huán)預(yù)彎是常見用壓力機模具預(yù)彎工件（見圖5、圖6）。

圖 1

圖 2

圖3 卷板機

圖4 決定曲度參數(shù)

圖5 常見四柱壓力機

圖6 壓形胎具

（2）設(shè)計壓形模具需注意的問題 一般來說，壓形模設(shè)計是針對單一產(chǎn)品進行的設(shè)計，壓形模只對應(yīng)單一產(chǎn)品。壓形模設(shè)計中應(yīng)綜合工件材質(zhì)、板厚、成形半徑、工件寬度等因素考慮材料反彈；根據(jù)工件特征考慮壓形模裝夾、工件定位方式等。