浅析钣金折弯成形加工中的常见缺陷及解决措施

王建华，杨继华，王克旺，姚月霞

（中国航空工业昌河飞机工业（集团）有限责任公司二十三车间，江西 景德镇 333000）

钣金加工是利用金属的塑性对金属板材进行形状变形的一种综合冷加工工艺，加工的对象通常是金属薄板。钣金加工工艺方法主要有剪切、冲裁、折弯、拉深等，其中折弯加工工艺方法在实际生产中应用十分广泛，对于折弯加工成行的研究一直是钣金成形领域中的热点研究问题。钣金折弯工序不仅直接关系着企业生产计划的顺利进行，而且对企业的经济效益也有十分重要的影响。

1 折弯成形基本原理

折弯成形是在板料上施加压力产生弯矩，而使其弯曲成形的方法。折弯一般分为自由折弯和压低折弯。通过调整上模的位移至一定的深度，将板料折弯成所需角度的折弯工艺称为自由折弯；如果将上模压到最低，将折弯板料在上下模表面之间压实压牢，这种折弯称为压底折弯。自由折弯因其对模具，机床要求较低，同时成形零件种类多样，是板料折弯机业内最常用的折弯方式之一，文章研究的折弯主要是数控折弯机中的自由V型折弯，见图1所示，其变形过程见图2所示。

图1 数控折弯机

图2 弯曲变形过程

2 折弯缺陷

折弯加工过程中，因零件属性、原材料特性、操作流程等原因，常出现各种缺陷。其中折弯裂纹，折弯回弹、折弯压痕等问题尤为突出。

2.1 折弯裂纹

板料弯曲时，弯曲的外表面产生的拉伸变形量一旦超过材料固有的拉伸极限值，就有发生弯曲裂纹的危险。因零件弯曲半径及弯曲角度的高要求，折弯裂纹常发生在弯曲截面的两端头及中间部位附近，如图3所示。

图3 端头及中间部位裂纹分布示图

其次，因零件结构设计布局要求，裂纹也常见于弯曲线的直角部位。裂纹发生的主要原因：①经剪切或冲裁下料的零件，断面质量较差，存在毛刺、硬化，微裂纹等；②原材料在轧制过程中形成的纤维组织具有方向性，使材料力学性能或其它物理性能出现各向异性现象。当轧制方向与折弯线方向平行时，材料的抗拉强度变差；③折弯半径R过小，弯曲外表面塑形变形过大；④折弯工装选用不合理或存在缺陷：折弯时采用的上模半径R、下模槽口较小或下模圆角R磨损，粗糙度高。

对此采取的工艺措施为：①通过调整模具间隙与均匀程度提高剪切、冲裁断面质量，使得断面平直、光洁，即无裂纹、毛刺等；②根据板料纤维方向，合理排样，顺纹弯曲时，最小弯曲半径值大，垂纹弯曲时，最小弯曲半径值小，弯曲线方向与纤维方向夹角一般保持60°，最小不能小于30°；③弯边的交接处在允许的情况，布置工艺止裂孔，止裂孔的大小一般为φ≥弯曲半径R+板材厚度t；弯曲线的直角部位布置工艺止裂槽，止裂槽宽度一般＞弯曲半径R+2倍板材厚度2t；④对弯曲工装进行合理润滑，减少流动阻力。

2.2 折弯回弹

由于中心层的存在，零件的塑性变形和弹性变形同时存在。中心层产生弹性变形，中心层内外产生塑形变形，致使零件成形卸载后尺寸和模具形状尺寸存在一定的误差，即产生回弹现象。回弹现象直接影响零件的尺寸精度，须加以控制。

对此采取的工艺措施为：①折弯成形中，板料的弹性变形越大，弯曲后产生回弹越大，可在冲压前对板料进行热处理，通过退火处理，尤其是对已冷作硬化的材料，改善板料内部的应力组织，适当的解决加工过程中的回弹。②折弯生产后，由于板料的弹性恢复，板料的变形角度及半径会变大，所以可以采用板料在模具中的变形程度超过理论变形程度方式来减少回弹。③多次弯曲，将弯曲成形分为多次来进行，以消除回弹。

2.3 折弯压痕

零件在压弯时，受折弯机上模和下模的挤压，工件与下模接触面出现不同程度压痕，如图4。

图4 折弯成形压痕图

一般钣金零件表面粗糙度要求不高，轻微的伤痕对其没有影响。但是对于一些特殊材质或者零件外观质量要求较高的零件，需采取一定工艺措施予以保护。

对此采取的工艺措施为：①加长上模，加大端头圆角半径R；②增大下模槽口宽度，使其成形圆角半径R增大，减小下模槽口对工件的挤压；③下模设计为滚轴式V型模，上模下压过程中带动棒材旋转，使得工件与下模充分接触，无任何滑动范围，避免产生压痕；④毛料上垫0.5～1.2mm薄铝板或者薄橡胶皮。

3 结语

通过对常见折弯成形缺陷的分析及解决预防措施的总结提炼，降低零件不合格品率，确保车间弯曲加工的稳定性，促进工厂产品品质不断提升，文章中归纳的工艺措施都通过现场验证，具有一定的推广意义。