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钣金加工中常见的钣金成型技术介绍-中山铭偌金属

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  钣金加工中常见的钣金成型技术介绍

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  金属板材成形工艺是这样的工艺,其中力施加到一块金属板上以改变其几何形状而不是去除任何材料。施加的力使金属超过其 屈服强度,导致材料塑性变形,但不会失效。通过这样做,片材可以弯曲或拉伸成各种复杂的形状。钣金成型工艺包括以下内容:

  · 弯曲

  · 滚压成型

  · 纺织

  · 深度绘图

  · 拉伸成型

  弯曲

  弯曲是一种金属成形过程,其中力施加到一块金属板上,使其以一定角度弯曲并形成所需的形状。弯曲操作导致沿一个轴的变形,但是可以执行若干不同操作的序列以创建复杂的部件。弯曲部件可以非常小,例如支架,或长达20英尺,例如大的外壳或底盘。弯曲可以通过几个不同的参数来表征,如下图所示。

  

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  弯曲图

  · 弯曲线 - 弯曲两侧的板材表面上的直线,用于定义水平凸缘的末端和弯曲的起点。

  · 外模线 - 两个法兰外表面相交的直线是否继续。该线定义了弯曲金属板的模具边缘。

  · 法兰长度 - 两个法兰中任一个的长度,从纸张边缘延伸到弯曲线。

  · 模具线距 - 从板材任一端到外模线的距离。

  · 挫折 - 从弯曲线到外模线的距离。也等于模具线距离和法兰长度之间的差异。

  · 弯曲轴 - 定义金属板弯曲中心的直线。

  · 弯曲长度 - 沿弯曲轴测量的弯曲长度。

  · 弯曲半径 - 弯曲轴与材料内表面之间,弯曲线之间的距离。有时指定为内弯曲半径。外弯曲半径等于内弯曲半径加上板厚。

  · 弯曲角度 - 弯曲角度,在弯曲法兰与其原始位置之间测量,或者作为从弯曲线绘制的垂直线之间的夹角。

  · 斜角 - 与弯曲角度的互补角度。

  弯曲的动作导致金属板中的拉伸和压缩。片材的外侧部分将经受张力并拉伸至更大的长度,而内侧部分经历压缩和缩短。中性轴是金属板内部的边界线,沿着该边界线不存在张力或压缩力。结果,该轴的长度保持不变。外表面和内表面的长度变化可以通过两个参数(弯曲余量和弯曲扣除)与原始平面长度相关,这些参数在下面定义。

  

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  中性轴

  · 中性轴 - 片材中既不拉伸也不压缩的位置,因此保持恒定长度。

  · K系数 - 材料中的中性轴的位置,计算为中性轴(从内部弯曲表面测量)到材料厚度的距离的比率。K系数取决于若干因素(材料,弯曲操作,弯曲角度等),并且通常大于0.25,但不能超过0.50。

  · 弯曲余量 - 弯曲线之间的中性轴的长度,或者换句话说,弯曲的弧长。增加到法兰长度的弯曲余量等于总的平坦长度。

  · 折弯 - 也称为弯曲补偿,是一块材料通过弯曲拉伸的量。该值等于模具线长度与总扁平长度之间的差值。

  当弯曲一块金属板时,材料中的残余应力将导致板材 在弯曲操作后稍微回弹。由于这种弹性恢复,必须使片材过度弯曲精确的量以获得所需的弯曲半径和弯曲角度。最终弯曲半径将大于最初形成的弯曲半径,并且最终弯曲角度将更小。最终弯曲角的初始弯曲角的比率被定义为回弹因子,K 小号。回弹量取决于几个因素,包括材料,弯曲操作,以及初始弯曲角度和弯曲半径。

  

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  弹回

  弯曲通常在称为折弯机的机器上进行,该机器可以手动或自动操作。因此,弯曲加工有时被称为加压制动成形。压力制动器有多种尺寸(通常为20-200吨),以便最适合给定的应用。折弯机包含一个称为冲头的上部工具以及称为模具的下部工具,金属板位于其间。将薄板小心地定位在模具上并通过后挡板固定就位,同时冲头下降并迫使薄板弯曲。在自动机器中,冲头在液压油缸的作用下被迫进入板材。所达到的弯曲角度由冲头迫使片材进入模具的深度决定。精确控制该深度以实现所需的弯曲。标准工具通常用于冲头和冲模,允许较低的初始成本和适合小批量生产。定制工具可用于专门的弯曲操作,但会增加成本。根据生产数量,金属板材料和弯曲程度选择工具材料。自然,需要更强大的工具来承受更大的数量,更硬的金属板和严格的弯曲操作。为了提高强度,一些常见的工具材料包括硬木,低碳钢,工具钢和硬质合金钢。

  

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  按下制动器(打开)

  

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  折弯机(关闭)

  在使用折弯机和标准模组时,仍然有多种技术可用于弯曲板材。最常见的方法称为V形弯曲,其中冲头和模具是“V”形的。冲头将片材推入V型模具中的“V”形凹槽,使其弯曲。如果冲头没有迫使板材到模腔底部,在下面留下空间或空气,则称为“空气弯曲”。结果,V形槽必须具有比在板中形成的角度更尖锐的角度。如果冲头迫使薄板到模腔底部,则称其为“打底”。该技术允许更多地控制角度,因为回弹较少 。但是,需要更高吨位的压力机。在这两种技术中,“V”形槽或模口的宽度通常是板厚的6至18倍。该值被称为模具比率并且等于模具开口除以板材厚度。

  

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  V弯曲

  除了V形弯曲之外,另一种常见的弯曲方法是擦拭弯曲,有时称为边缘弯曲。擦拭弯曲需要通过压力垫将片材保持在擦拭模具上。然后,冲头压在片材的边缘上,该边缘延伸超过模具和垫片。片材将相对于擦拭模具边缘的半径弯曲。

  

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  擦拭弯曲

  设计规则

  · 弯曲位置 - 弯曲应位于存在足够材料的位置,并且优选地具有直边缘,以使片材固定而不会滑动。该法兰的宽度应至少等于板材厚度加上弯曲半径的4倍。

  · 弯曲半径

  · 对所有弯曲使用单个弯曲半径,以消除其他工具或设置

  · 内弯曲半径应至少等于板厚

  · 弯曲方向 - 平行于板材轧制方向弯曲硬质金属可能导致断裂。建议垂直于轧制方向弯曲。

  · 位于太靠近弯曲处的任何特征(例如孔或槽)可能会扭曲。这些特征与弯曲的距离应至少等于板厚加上弯曲半径的3倍。

  · 在手动弯曲的情况下,如果设计允许,可沿弯曲线切割槽以减小所需的手动力。

  滚压成型

  辊轧成形,有时是拼写成型,是一种金属成形工艺,其中通过一系列弯曲操作逐渐成形金属板。该工艺在辊轧成形生产线上进行,其中金属板料通过一系列轧辊站进料。每个工位都有一个辊子,称为辊子模具,位于纸张的两侧。辊模的形状和尺寸对于该工位可以是唯一的,或者可以在不同的位置使用几个相同的辊模。辊子模具可以在片材的上方和下方,沿着侧面,以一定角度等。当片材被迫通过每个辊子工位中的辊子模具时,它会塑性变形和弯曲。每个轧辊站在板材的完全弯曲中执行一个阶段以形成期望的部件。辊模被润滑以减少模具和板之间的摩擦,从而减少工具磨损。而且,润滑剂可以允许更高的生产率,这也取决于材料厚度,轧制站的数量和每个弯曲的半径。辊轧成形生产线还可以包括在辊轧成形之前或之后的其他金属板制造操作,例如冲压或剪切。

  

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  轧辊成型线

  辊轧成形工艺可用于将板材形成各种横截面轮廓。开放轮廓是最常见的,但也可以创建封闭的管状形状。因为最终形状是通过一系列弯曲实现的,所以该部件沿其长度不需要均匀或对称的横截面。辊轧成形用于制造非常长的金属板部件,其典型宽度为1-20英寸,厚度为0.004-0.125英寸。然而,可以形成更宽和更厚的片材,一些宽达5英尺,厚0.25英寸。辊轧成形工艺能够生产零公差至±0.005英寸的零件。典型的轧制成型零件包括面板,轨道,货架等。这些零件通常用于工业和商业建筑,用于屋顶,照明,

  旋压

  旋压,有时称为旋转成形,是一种金属成形工艺,用于通过旋转一块金属板形成圆柱形部件,同时将力施加到一侧。金属薄板高速旋转,同时滚轮将薄板压在称为心轴的工具上,以形成所需部件的形状。旋转金属部件具有旋转对称的中空形状,例如圆柱形,圆锥形或半球形。例子包括炊具,轮毂罩,卫星天线,火箭鼻锥和乐器。

  纺纱通常在手动或CNC车床上进行,并且需要坯料,心轴和辊子工具。坯料是圆盘形的金属片,由片材预切割并形成部件。心轴是部件内部形状的固体形式,坯料将被压在该心形上。对于更复杂的零件,例如具有凹入表面的零件,可以使用多件式心轴。由于心轴在此过程中不会经受太多磨损,因此它可以由木材或塑料制成。然而,大批量生产通常使用金属心轴。心轴和坯料夹在一起并固定在车床的主轴箱和尾架之间,以通过主轴高速旋转。当毛坯和心轴旋转时,通过工具将力施加到片材上,使片材弯曲并围绕心轴形成。该工具可以进行多次通过以完成片材的成形。该工具通常是连接到杠杆的滚轮。滚轮有不同的直径和厚度,通常由钢或黄铜制成。辊子价格低廉,磨损小,可以实现零件的小批量生产。

  

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  旋转车床

  有两种不同的纺纱方法,称为常规纺纱和剪切纺纱。在传统的纺纱中,辊子工具推压坯料直到它与心轴的轮廓一致。得到的纺纱部分的直径小于坯料,但保持恒定的厚度。在剪切纺纱中,辊子不仅使坯料弯曲抵靠心轴,它还在其移动时施加向下的力,在心轴上拉伸材料。通过这样做,纺成部分的外径将保持等于原始坯料直径,但是部分壁的厚度将更薄。

  

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  常规旋压与剪切旋压

  深度拉伸

  深拉伸是一种金属成型工艺,其中金属板被拉伸成所需的部件形状。工具向下推动金属板,迫使其进入所需部件形状的模腔。施加在片材上的拉力使其塑性变形成杯形部分。深拉部件的特征在于深度等于部件直径的一半以上。这些部件可具有各种横截面,具有直的,锥形的或甚至弯曲的壁,但是圆柱形或矩形部分是最常见的。对于韧性金属,例如铝,黄铜,铜和低碳钢,深拉伸是最有效的。用深拉伸形成的部件的实例包括汽车车身和燃料箱,罐,杯,厨房水槽和锅和平底锅。

  深拉工艺需要一个空白的空白支架,冲头和模具。坯料是一块金属板,通常是圆盘或矩形,其由原料预切割并形成部件。坯料被模具上方的坯料夹持器夹紧,模具具有部件外部形状的空腔。称为冲头的工具向下移动到坯料中,并将材料拉伸或拉伸到模腔中。冲头的运动通常是液压驱动的,以对坯料施加足够的力。模具和冲头都会受到施加在金属板上的力的磨损,因此由工具钢或碳钢制成。绘制零件的过程有时会发生在一系列操作中,称为绘图缩减。在每一步中,冲头迫使零件进入不同的模具,每次将零件拉伸到更大的深度。在完全拉出零件后,可以抬起冲头和压边圈,并将零件从模具中取出。夹在坯料夹持器下方的金属板部分可以形成围绕可以被修剪掉的部件的凸缘。

  



  深度绘图

  

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  深度绘图序列

  拉伸成型

  拉伸成形是一种金属成形工艺,其中一块金属板在模具上同时拉伸和弯曲,以形成大的轮廓部分。拉伸成型在拉伸压力机上进行,其中通过夹爪将一块金属板沿其边缘牢固地夹紧。夹爪各自连接到托架上,托架通过气动或液压力拉动以拉伸片材。在该过程中使用的工具是拉伸成型块,称为成型模具,其是固体成型件,金属板将被压靠在该成型件上。最常见的拉伸压力机垂直定向,其中成型模具放置在压力台上,该压力台可通过液压油缸升高到片材中。当模板被驱动到板材中时,板材的边缘紧紧地夹紧,拉力增加,板材塑性变形成新形状。水平拉伸压力机将模架侧向安装在固定的压力台上,而夹爪将片材水平拉动在成型模具周围。

  

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  拉伸成型

  拉伸成形部件通常很大并且具有大半径弯曲。可以产生的形状从简单的曲面到复杂的不均匀的横截面变化。拉伸成型能够以非常高的精度和光滑的表面成形零件。延展性材料是优选的,最常用的是铝,钢和钛。典型的拉伸成型部件是大型弧形面板,例如汽车中的门板或飞机上的翼板。其他拉伸成型部件可以在窗框和外壳中找到。


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