摘要：彎曲是板料成形的一種基本形式，而彎曲件是板式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工制造中最常用的零件。工藝性好的彎曲件，不僅獲得優(yōu)良的加工質(zhì)量，而且可以達(dá)到簡(jiǎn)化模具的設(shè)計(jì)制造，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的目的。
　　關(guān)鍵詞：彎曲件；工藝性

　　金屬板料在彎曲后，截面形狀發(fā)生了變化，剛性得到了大幅提高，截面抗彎慣性矩增加，使用性能得到改善。但是，彎曲件的截面形狀、結(jié)構(gòu)尺寸往往受到折彎?rùn)C(jī)或模具的約束。具有良好工藝性的彎曲件，不僅能獲得良好的加工質(zhì)量，而且能簡(jiǎn)化模具，降低生產(chǎn)成本。

1 彎曲圓角半徑
　　彎曲圓角半徑是彎曲件的一個(gè)重要參數(shù)，彎曲半徑不宜過(guò)大或過(guò)小。過(guò)大時(shí)，零件成形后產(chǎn)生的回彈量就大，形狀和尺寸精度不易保證；過(guò)小時(shí)，材料易產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致零件報(bào)廢。因此，零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量避免過(guò)大或過(guò)小的彎曲圓角半徑。
1．1 彎曲件的最小圓角半徑
　　最小圓角半徑，是指材料開(kāi)裂之前的臨界圓角半徑。每一種材料都有一定的許可變形程度，圓角半徑愈小，局部變形程度就愈大。當(dāng)相對(duì)圓角半徑小到一定程度時(shí)，會(huì)使彎曲件外表面的纖維拉伸應(yīng)變超過(guò)材料性能所允許的極限而出現(xiàn)裂紋或折斷。影響最小圓角半徑的因素主要有以下幾方面：
　　（1）材料的機(jī)械性能。塑性好的材料，許可變形程度大，最小圓角半徑數(shù)值可小些；反之，塑性差的材料，許可的最小圓角半徑數(shù)值則大。
　　（2）材料的纖維方向。經(jīng)過(guò)多次軋制的板料具有各向異性，與纖維方向一致方向的塑性指標(biāo)高于垂直于纖維方向的塑性指標(biāo)，材料能承受較大的拉伸變形，彎曲線與纖維方向垂直的彎曲，可允許有較小的圓角半徑；而當(dāng)彎曲線與纖維方向平行時(shí)，材料就容易斷裂，因而圓角半徑值較大。
　　（3）材料的表面狀態(tài)。如果彎曲的材料表面有缺陷，如硬化、銹蝕、麻坑、劃痕、裂紋和毛刺等，就會(huì)造成應(yīng)力集中，允許的最小圓角半徑值要增大。彎曲時(shí)，應(yīng)將毛坯上有缺陷的表面朝向凸模（彎曲形狀內(nèi)側(cè)）。

圖1 彎曲中心角對(duì)最小彎曲圓角半徑的影響

表1 最小彎曲圓角半徑

　　（4）彎曲中心角的大小。板料彎曲變形，理論上僅局限于圓角部分，直邊部分不參與變形，變形程度只與R/t有關(guān)，與彎曲中心角的大小無(wú)關(guān)。但在實(shí)際彎曲過(guò)程中，由于金屬纖維之間的相互牽制，靠近圓角的直邊部分也參與了變形，因而擴(kuò)大了變形區(qū)的范圍，對(duì)外表面受拉伸的狀態(tài)有緩解作用，有利于減小最小彎曲半徑的數(shù)值。在較小中心角的彎曲時(shí)，其變形區(qū)小，因此圓角中段的變形程度也得以降低，相對(duì)應(yīng)的R/t值也可小些。當(dāng)α< 700時(shí)，彎曲角的影響比較顯著；當(dāng)α> 700時(shí)，其影響變?nèi)酢澢行慕菍?duì)最小彎曲圓角半徑的影響，如圖1所示。     
　　在此，值得注意的是彎曲件的內(nèi)彎曲半徑R應(yīng)大于表1所示的最小彎曲圓角半徑的數(shù)值。同時(shí)還需要注意：
　　（1） 當(dāng)彎曲線與纖維成00~900區(qū)間內(nèi)某一角度時(shí)，應(yīng)按角度大小，選用居于其間的數(shù)值。
　　（2） 表中數(shù)值適用于沖件毛刺在彎曲角內(nèi)層的彎曲，毛刺在彎曲角外層時(shí)，應(yīng)放大彎曲半徑。
　　（3） 在沖裁或剪切后沒(méi)有退火的毛坯彎曲時(shí)，應(yīng)作為硬化的金屬選用。
　　（4） t為材料厚度（mm）。
1.2 彎曲半徑過(guò)小時(shí)的工藝措施
　　對(duì)于某一種材料規(guī)格，均有其最小圓角半徑，但當(dāng)零件設(shè)計(jì)尺寸需要小于該值時(shí)，就要采取相應(yīng)的工藝措施。可設(shè)法提高材料的塑性（如退火、熱彎曲等）或整修切去材料表面的硬化層或滾光毛坯表面的毛刺。對(duì)于薄料，可以采取壓凸肩的方法；而對(duì)于厚料，可預(yù)先在折彎線處壓深度為 t/4~ t/3的弧型槽，再進(jìn)行彎曲。

2 彎曲件的孔邊距
　　預(yù)先沖好孔的毛坯在彎曲時(shí)，如果孔位于彎曲變形區(qū)內(nèi)，則孔的形狀將會(huì)發(fā)生變化。為了避免上述情況，必須使這些孔分布在變形區(qū)域之外。圖中L值與材料的厚度有關(guān)。當(dāng)t<2mm時(shí)，L≥R+2t；當(dāng)t≥2mm時(shí)，L≥R+3t。
　　如果不能滿足上述條件時(shí)，建議采用沖凸緣形缺口或月牙槽的措施，如圖2所示。
　　為了防止裝配孔在彎曲時(shí)變形，亦可在彎曲變形區(qū)沖工藝孔來(lái)轉(zhuǎn)移變形區(qū)，以保證裝配孔形狀的正確，如圖 3 所示。 
　　平行于彎曲線的長(zhǎng)腰形孔，其孔邊距L＞4t，如圖 4 所示。

圖2

圖3 彎曲變形區(qū)沖工藝孔

圖4 長(zhǎng)腰形孔的孔邊距

3 彎曲件的直邊高度
　　對(duì)于900彎曲，為了便于成形，必須使工件直邊高度H≥2t。當(dāng)H<2t時(shí)，可壓槽后彎曲，或增加直邊高度，彎曲后再加工到需要尺寸，如圖 5 所示。
               
　　彎曲變形區(qū)域最好不要在斜線上，由于斜線的末端直線高度低，彎曲后零件變形。需要增加彎曲件直邊高度或改變零件的結(jié)構(gòu)，如圖 6 所示。

圖5 增加工藝余料

圖6 增加彎曲件直邊高度或改變零件的結(jié)構(gòu)

4 預(yù)先沖工藝孔、槽或缺口
　　零件邊緣需局部彎曲時(shí)，為了避免角部畸變與成形裂紋，應(yīng)預(yù)先切槽或沖工藝孔，如圖7所示。

圖7 切槽和沖工藝孔的零件

　　為了防止在彎曲過(guò)程中毛坯錯(cuò)動(dòng)，保證毛坯在彎曲模內(nèi)準(zhǔn)確地定位，最好在零件上先增加工藝孔，如圖8所示。多次彎曲的零件，以工藝孔作定位基準(zhǔn)，可以減少累計(jì)誤差，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

圖8 增加了工藝孔的零件

　　厚板料彎曲小圓角時(shí)，圓角區(qū)側(cè)面會(huì)產(chǎn)生畸變，使這個(gè)部位的寬度尺寸增大，為了提高彎曲件的尺寸精度，可在毛坯彎曲線的兩端預(yù)先切圓弧缺口或槽，避免側(cè)面畸變影響彎曲零件的寬度尺寸，如圖9所示。 

圖9 帶圓弧缺口和槽的零件

5 彎曲方向
　　確定彎曲件彎曲方向時(shí)，應(yīng)盡量使毛坯的沖裁斷裂帶處于彎曲件的內(nèi)側(cè)，避免斷裂帶內(nèi)的裂紋在外側(cè)拉應(yīng)力的作用下擴(kuò)展形成裂口。當(dāng)受到零件形狀限制而無(wú)法使沖裁斷裂帶處于彎曲件的內(nèi)側(cè)時(shí)，應(yīng)盡量加大彎曲半徑或采取滾光毛刺、切去零件邊緣硬化層等工藝措施。

6 切口彎曲件的形狀
　　各種切口帶彎曲的零件，一般可在模具內(nèi)一次成形。為了方便零件成形后從凹模內(nèi)推出，彎曲部分一般應(yīng)做成梯形。否則，應(yīng)預(yù)先沖出周邊槽孔，便于彎曲成形，如圖 10 所示。

圖10 沖孔成形示意圖

7 板料的纖維方向與彎曲線夾角
　　板料的各向異性對(duì)彎曲變形的結(jié)果影響較大。在許可的情況下，應(yīng)盡量使零件的彎曲線與板料的纖維方向垂直。彎曲線與纖維方向平行時(shí)，彎曲件外側(cè)易形成裂紋。多方向彎曲時(shí)，應(yīng)使彎曲線與纖維方向成一定角度。如圖11所示是在兩個(gè)方向上進(jìn)行彎曲的排樣法。對(duì)于塑性較差的材料，如：錫磷青銅、鈹青銅、硬黃銅及彈簧鋼等，尤其要注意彎曲線與纖維方向之間的夾角。

圖11 彎曲排樣示意圖

8 彎曲件的經(jīng)濟(jì)尺寸精度
　　所謂經(jīng)濟(jì)精度就是在滿足使用要求的前提下的最低精度，其消耗的成本最低。一個(gè)零件從設(shè)計(jì)到加工都要注意其經(jīng)濟(jì)性，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)效益是企業(yè)存在下去的保證。不同的行業(yè)對(duì)零件的經(jīng)濟(jì)精度要求不同，如航空航天上的零件就要求有很高的精度，而拖拉機(jī)上的零件就可能要求比較低。零件的成本是跟加工精度密切相關(guān)的，每增加一個(gè)精度等級(jí)，加工的難度會(huì)呈幾何級(jí)增長(zhǎng)，對(duì)加工設(shè)備和模具的要求就會(huì)更高，同時(shí)要求工人有較高的加工水平。設(shè)計(jì)零件時(shí)盡量參閱相關(guān)手冊(cè)，采用經(jīng)濟(jì)精度值，以最大限度地降低制造成本，減小制造難度，提高零件合格率。

9 結(jié)束語(yǔ)
彎曲件的工藝性是彎曲零件的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它直接影響到零件的制造難度、制造成本、零件合格率以及零件的綜合使用性能，對(duì)于彎曲零件設(shè)計(jì)來(lái)講，應(yīng)在掌握材料、成形技術(shù)等多方面知識(shí)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)，以最終達(dá)到獲得既可滿足使用功能，又使制造過(guò)程經(jīng)濟(jì)、合理的彎曲零件的目的。