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摘要：弯曲是板料成形的一种基本形式，而弯曲件是板式结构设计和加工制造中最常用的零件。工艺性好的弯曲件，不仅获得优良的加工质量，而且可以达到简化模具的设计制造，提高生产效率，降低生产成本的目的。
　　关键词：弯曲件；工艺性

　　金属板料在弯曲后，截面形状发生了变化，刚性得到了大幅提高，截面抗弯惯性矩增加，使用性能得到改善。但是，弯曲件的截面形状、结构尺寸往往受到折弯机或模具的约束。具有良好工艺性的弯曲件，不仅能获得良好的加工质量，而且能简化模具，降低生产成本。

1 弯曲圆角半径
　　弯曲圆角半径是弯曲件的一个重要参数，弯曲半径不宜过大或过小。过大时，零件成形后产生的回弹量就大，形状和尺寸精度不易保证；过小时，材料易产生裂纹，导致零件报废。因此，零件的结构设计，应尽量避免过大或过小的弯曲圆角半径。
1．1 弯曲件的最小圆角半径
　　最小圆角半径，是指材料开裂之前的临界圆角半径。每一种材料都有一定的许可变形程度，圆角半径愈小，局部变形程度就愈大。当相对圆角半径小到一定程度时，会使弯曲件外表面的纤维拉伸应变超过材料性能所允许的极限而出现裂纹或折断。影响最小圆角半径的因素主要有以下几方面：
　　（1）材料的机械性能。塑性好的材料，许可变形程度大，最小圆角半径数值可小些；反之，塑性差的材料，许可的最小圆角半径数值则大。
　　（2）材料的纤维方向。经过多次轧制的板料具有各向异性，与纤维方向一致方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标，材料能承受较大的拉伸变形，弯曲线与纤维方向垂直的弯曲，可允许有较小的圆角半径；而当弯曲线与纤维方向平行时，材料就容易断裂，因而圆角半径值较大。
　　（3）材料的表面状态。如果弯曲的材料表面有缺陷，如硬化、锈蚀、麻坑、划痕、裂纹和毛刺等，就会造成应力集中，允许的最小圆角半径值要增大。弯曲时，应将毛坯上有缺陷的表面朝向凸模（弯曲形状内侧）。

图1 弯曲中心角对最小弯曲圆角半径的影响

表1 最小弯曲圆角半径

　　（4）弯曲中心角的大小。板料弯曲变形，理论上仅局限于圆角部分，直边部分不参与变形，变形程度只与R/t有关，与弯曲中心角的大小无关。但在实际弯曲过程中，由于金属纤维之间的相互牵制，靠近圆角的直边部分也参与了变形，因而扩大了变形区的范围，对外表面受拉伸的状态有缓解作用，有利于减小最小弯曲半径的数值。在较小中心角的弯曲时，其变形区小，因此圆角中段的变形程度也得以降低，相对应的R/t值也可小些。当α< 700时，弯曲角的影响比较显著；当α> 700时，其影响变弱。弯曲中心角对最小弯曲圆角半径的影响，如图1所示。     
　　在此，值得注意的是弯曲件的内弯曲半径R应大于表1所示的最小弯曲圆角半径的数值。同时还需要注意：
　　（1） 当弯曲线与纤维成00~900区间内某一角度时，应按角度大小，选用居于其间的数值。
　　（2） 表中数值适用于冲件毛刺在弯曲角内层的弯曲，毛刺在弯曲角外层时，应放大弯曲半径。
　　（3） 在冲裁或剪切后没有退火的毛坯弯曲时，应作为硬化的金属选用。
　　（4） t为材料厚度（mm）。
1.2 弯曲半径过小时的工艺措施
　　对于某一种材料规格，均有其最小圆角半径，但当零件设计尺寸需要小于该值时，就要采取相应的工艺措施。可设法提高材料的塑性（如退火、热弯曲等）或整修切去材料表面的硬化层或滚光毛坯表面的毛刺。对于薄料，可以采取压凸肩的方法；而对于厚料，可预先在折弯线处压深度为 t/4~ t/3的弧型槽，再进行弯曲。

2 弯曲件的孔边距
　　预先冲好孔的毛坯在弯曲时，如果孔位于弯曲变形区内，则孔的形状将会发生变化。为了避免上述情况，必须使这些孔分布在变形区域之外。图中L值与材料的厚度有关。当t<2mm时，L≥R+2t；当t≥2mm时，L≥R+3t。
　　如果不能满足上述条件时，建议采用冲凸缘形缺口或月牙槽的措施，如图2所示。
　　为了防止装配孔在弯曲时变形，亦可在弯曲变形区冲工艺孔来转移变形区，以保证装配孔形状的正确，如图 3 所示。 
　　平行于弯曲线的长腰形孔，其孔边距L＞4t，如图 4 所示。

图2

图3 弯曲变形区冲工艺孔

图4 长腰形孔的孔边距

3 弯曲件的直边高度
　　对于900弯曲，为了便于成形，必须使工件直边高度H≥2t。当H<2t时，可压槽后弯曲，或增加直边高度，弯曲后再加工到需要尺寸，如图 5 所示。
               
　　弯曲变形区域最好不要在斜线上，由于斜线的末端直线高度低，弯曲后零件变形。需要增加弯曲件直边高度或改变零件的结构，如图 6 所示。

图5 增加工艺余料

图6 增加弯曲件直边高度或改变零件的结构

4 预先冲工艺孔、槽或缺口
　　零件边缘需局部弯曲时，为了避免角部畸变与成形裂纹，应预先切槽或冲工艺孔，如图7所示。

图7 切槽和冲工艺孔的零件

　　为了防止在弯曲过程中毛坯错动，保证毛坯在弯曲模内准确地定位，最好在零件上先增加工艺孔，如图8所示。多次弯曲的零件，以工艺孔作定位基准，可以减少累计误差，保证产品质量。

图8 增加了工艺孔的零件

　　厚板料弯曲小圆角时，圆角区侧面会产生畸变，使这个部位的宽度尺寸增大，为了提高弯曲件的尺寸精度，可在毛坯弯曲线的两端预先切圆弧缺口或槽，避免侧面畸变影响弯曲零件的宽度尺寸，如图9所示。 

图9 带圆弧缺口和槽的零件

5 弯曲方向
　　确定弯曲件弯曲方向时，应尽量使毛坯的冲裁断裂带处于弯曲件的内侧，避免断裂带内的裂纹在外侧拉应力的作用下扩展形成裂口。当受到零件形状限制而无法使冲裁断裂带处于弯曲件的内侧时，应尽量加大弯曲半径或采取滚光毛刺、切去零件边缘硬化层等工艺措施。

6 切口弯曲件的形状
　　各种切口带弯曲的零件，一般可在模具内一次成形。为了方便零件成形后从凹模内推出，弯曲部分一般应做成梯形。否则，应预先冲出周边槽孔，便于弯曲成形，如图 10 所示。

图10 冲孔成形示意图

7 板料的纤维方向与弯曲线夹角
　　板料的各向异性对弯曲变形的结果影响较大。在许可的情况下，应尽量使零件的弯曲线与板料的纤维方向垂直。弯曲线与纤维方向平行时，弯曲件外侧易形成裂纹。多方向弯曲时，应使弯曲线与纤维方向成一定角度。如图11所示是在两个方向上进行弯曲的排样法。对于塑性较差的材料，如：锡磷青铜、铍青铜、硬黄铜及弹簧钢等，尤其要注意弯曲线与纤维方向之间的夹角。

图11 弯曲排样示意图

8 弯曲件的经济尺寸精度
　　所谓经济精度就是在满足使用要求的前提下的最低精度，其消耗的成本最低。一个零件从设计到加工都要注意其经济性，因为经济效益是企业存在下去的保证。不同的行业对零件的经济精度要求不同，如航空航天上的零件就要求有很高的精度，而拖拉机上的零件就可能要求比较低。零件的成本是跟加工精度密切相关的，每增加一个精度等级，加工的难度会呈几何级增长，对加工设备和模具的要求就会更高，同时要求工人有较高的加工水平。设计零件时尽量参阅相关手册，采用经济精度值，以最大限度地降低制造成本，减小制造难度，提高零件合格率。

9 结束语
弯曲件的工艺性是弯曲零件的一项重要指标，它直接影响到零件的制造难度、制造成本、零件合格率以及零件的综合使用性能，对于弯曲零件设计来讲，应在掌握材料、成形技术等多方面知识的基础上，优化设计零件结构，以最终达到获得既可满足使用功能，又使制造过程经济、合理的弯曲零件的目的。