折彎機制造精度對板材折彎精度影響規律的理論分析

陸志全，李 塹，孫 穎

（1.常州機電職業技術學院，江蘇 常州213164；2.河海大學 機電工程學院，江蘇 常州213002；3.江蘇亞威機床股份有限公司，江蘇 江都225200）

0 引言

板料折彎機是一種使用廣泛的板材加工設備。板料折彎機使用相對簡單的通用折彎模具即能折出各種各樣的復雜零件，配備相應的工藝設備，還可以完成沖槽、淺拉伸、沖孔、壓波紋等工藝。另外，它還具有模具簡單、通用性好、調整和更換方便等特點，可以靈活地實現各種板料成形工藝。現代制造技術是一個國家發展經濟的重要手段之一，而作為現代制造技術的一個重要分支，精密機械制造技術的開發與研究也受到經濟發達國家的高度重視。精密和超精密加工技術的發展和推廣，提高了整個機械制造業的加工精度和技術水平，并普遍提高了機械產品的質量、性能和競爭力。相關產業對折彎加工的精度要求越來越高，提高折彎精度已成為折彎機研發中一個亟待解決的課題。

折彎機的折彎精度是決定板件折彎質量的首要因素。板料加工誤差的存在影響后續的裝配、增加試修模以及成形后校形的工作量，延長了產品的開發周期，制約著漸進折彎成形的進一步推廣和應用，尤其是對用高強度高回彈鋼板成形大型工件的應用[1-2]。因此分析板料折彎機加工誤差產生的機理，找出影響加工誤差的主要因素，提出提高折彎機加工精度的有效方法與措施，對提高板料折彎機的市場競爭力與附加值有著重要的現實意義。

本文以江蘇亞威機床股份有限公司PBH110-3100 型數控板料折彎機為研究對象，依據彈性力學理論，建立折彎誤差的分析模型，分析機床制造精度對金屬板材折彎精度的影響規律。

1 板材折彎精度定義及國家標準

根據國家標準GB/T 14349-93，折彎機工作精度檢驗主要包含試件折彎角度及直線度兩部分內容[3]，如表1 所示。

工作精度檢驗時對試件的要求：

（1）試件長度：工作臺長度＜2000mm 時為工作臺長度；工作臺長度＞2000mm～3200mm 時為2000 mm；工作臺長度＞3200mm 時為3000mm。

（2）試件寬度不應小于100mm。

（3）試件厚度：公稱力≤l000kN 為2mm；公稱力＞1000～2500kN 為3mm；公稱力＞2500～6300kN 為4mm。

（4）試件材料為A3 鋼板，其抗拉強度σb≤450 MPa。

表1 板料折彎機折彎精度檢驗

2 工作臺平面度（縱向）對折彎精度的影響分析

2.1 工件折彎角度精度

當工作臺縱向存在平面度誤差時，其會影響上模刀具進入下模槽口的深度，深度偏差ΔH 的大小和工作臺縱向平面誤差a 的大小相等。工作臺平面度（縱向）對折彎角度誤差的影響見圖1[4]。

圖1 工作臺平面度誤差對折彎角度誤差的影響示意圖

上模刀具進入下模槽口的深度偏差ΔH 為：

工件的折彎角度為：

則折彎工件的角度偏差為：

2.2 工件折彎直線度精度

當工作臺存在平面度誤差時，其平面度誤差對折彎工件直線度誤差的影響如圖2 所示。

折彎工件的直線度誤差的大小與縱向平面度誤差的大小相等。即：

圖2 工作臺平面度誤差對折彎直線度誤差的影響示意圖

2.3 工件折彎邊線精度

工作臺平面誤差對邊線精度無影響。

3 工作臺平面度（橫向）對折彎精度的影響

工作臺橫向平面度對折彎精度的影響與其縱向平面度對折彎精度的影響類似。

3.1 工件折彎角度精度

工件的折彎角度誤差為：

3.2 工件折彎直線度精度

工件的折彎直線度誤差為：

3.3 工件折彎邊線精度

工作臺橫向平面度對折彎邊線長度的精度無影響

4 滑塊行程對工作面的垂直度對折彎精度的影響

4.1 工件折彎角度精度

滑塊行程對工作面的垂直度對折彎精度的影響如圖3 所示。

圖3 滑塊行程對工作面的垂直度對折彎精度的影響

當滑塊行程對工作臺面的垂直度偏差為t 時，滑塊進入模具的深度H′為：

折彎工件的折彎角度為：

折彎工件的折彎角度誤差為：

4.2 工件折彎直線度精度

當滑塊行程對工作臺面的垂直度偏差為t 時，折彎工件的直線度誤差為：

4.3 工件折彎邊線精度

當滑塊行程對工作臺面的垂直度偏差為t 時，上模偏移折彎中心線的距離S1為：

可求出：

實際折彎邊線長度L′為：

折彎邊線長度誤差為：

5 結論

分析可得PBH110－3100 型數控板料折彎機制造精度的各因素對工件折彎精度的影響如表2 所示。

從分析表中可以得出折彎角度偏差約為工作臺面平面度的3 倍，國家標準中對上模具安裝面的平面度的要求較低，其產生的折彎角度誤差較大，折彎機生產廠家可根據生產實際適當提高工作臺平面度。而折彎角度受滑塊行程對工作面垂直度的影響不大。工作臺平面度會直接反映到折彎的直線度偏差上來，折彎直線度誤差受滑塊行程對工作面垂直度的影響較小。

表2 各因素對折彎精度的影響力分析

[1]潘殿生，潘志華，阮康平.折彎機機械補償裝置數值模擬結構分析[J].鍛壓裝備與制造技術，2009，44（3）：29-31.

[2]宋 黎，楊 堅，黃天澤.板料彎曲成形的回彈分析與工程控制綜述[J].鍛壓技術，1996，（1）：18-22.

[3]趙國偉.板料成形回彈的數值模擬與影響因素[J].鍛壓裝備與制造技術，2005，40（3）.

[4]李 塹，王金榮，冷志斌，等.折彎機機械補償機構接觸應力的有限元分析[J].鍛壓裝備與制造技術，2011，46（5）：30-32.