张正兵，陈道宝，陈斌斌

（安徽省三力机床制造股份有限公司，安徽 马鞍山 243104）

0 引言

数控折弯机［1］是钣金加工领域中的重要设备，用于制造尺寸大、外形准确度高、相对弯曲半径大的型材，已发展成为板料折弯成形行业的重要技术载体。数控折弯机主要实现两个方向的自由运动，分别为后挡料装置的水平运动和滑块垂直方向的运动，采用简单的模具，通过控制后挡料和滑块的位置，即可折弯成各种不同形状的零件［2］。常用数控板料折弯机仅能折弯加工，常用于折弯装潢业中门的包边、窗沿的包边等。对于边为锯齿型和半圆型等不规则的折弯工件需要多个设备、多种工序才能加工完成。本文以锯齿形的工件为加工对象，设计了多功能不规则板材成型数控折弯机。

1 不规则工件工序分析

图1 工件

图1 所示工件为国外客户的产品，材料为6061 铝板，厚度3 mm。以前生产该工件工序如下：（1）剪切直边；（2）在冲床上多次冲剪锯齿形边；（3）使用数控折弯机对工件折弯。共需要3 台设备，由于装潢业中几乎不可能批量生产，导致设备利用率低，占用面积大。

2 多功能不规则板材成型数控折弯机设计及其功能

针对上述问题，设计了多功能不规则板材成型数控折弯机。图2为该设备上下刀片为锯齿型的结构图。锯齿形上刀片4、上模座3、导柱8、模柄2 通过螺钉连接为一体，压脚9、弹簧10 安装在上模座3 内，压脚9 高于上模座5 mm，在滑块下行剪切前，压料脚9 压紧板料。数控折弯机滑块1 与模柄2 快速夹紧连接,方便更换模具。锯齿形下刀片5 与下模座6、导套10 连接为整体，固定在数控折弯机工作台7 上。数控折弯机滑块1 上下运动，完成锯齿边的剪切。根据工件的边的形状更换相应的上下刀片，该机可完成直边的剪切及半圆形、椭圆形等规则和不规则工件的剪切。

图2 多功能不规则板材成型数控折弯机结构图

图1 工件可以在该一台机器上完成：（1）将上下刀片换为平面刀片，通过数字系统控制后挡料位置及剪切长度；（2）更换锯齿型刀片，剪切锯齿；（3）更换折弯模具，通过数控系统控制后挡料装置定位和滑块行程位置完成折弯工序。

3 机器压力的选择

图3为处于剪切工序时的受力状态［3］。

图3 处于剪切工序时的受力分析

式中：Pzh为平刃剪切力，kg；l为剪切边的周长，mm；t为板料厚度，mm；σb为工件的抗拉强度，kg/mm2。

剪切时机器总的压力P=Pzh+Py。

图4为处于折弯工序时机器的受力状态。

图4 处于自由折弯工序时的受力分析

式中：F为自由折弯压力，kg；s为板料厚度，mm；V为下模模口宽度，mm；L为折边长度，mm。

选择机器时按剪切力和自由折弯力中的大者选择。一般机器剪切时机器总的压力大于单边折弯力。

4 设计要点

1）机器的机身、液压系统、数控系统、后挡料装置等均可采用常规的数控折弯机装置。

2）剪切间隙的调整。为达到良好的剪切效果，剪切间隙一般选为板厚的6%～7%。在图2 中锯齿形下刀片5 和下模座6 之间设计有可以调节下刀片5 前进、后退的调节螺钉。

3）滑块和工作台刚度的校核。滑块和工作台的刚度除校核垂直方向的刚度以外，还必须校核水平方向的刚度。垂直方向刚度按数控折弯机要求校核。

式中：T为剪切力水平方向的分力，一般取0.3Pzh；L为数控折弯机两立柱间的距离；E为弹性模量；I为滑块水平方向抗弯截面模量。

4）为提高剪切质量，多功能不规则板材成型数控折弯机滑块和机身部分的运动副采用高强度双滑块直线导轨。

5）因上下刀片较长，刀片形状为锯齿形，磨损后不易刃磨，故选用耐磨的9CrSi 材料。采用井式炉进行热处理，加热温度840℃～860℃，油淬后低温回火，硬度54～56HRC［4］。

6）为防止在板料上有压痕，压脚采用聚氨酯材料。

5 结语

多功能不规则板材成型数控折弯机不仅具有数控折弯机的折弯功能，而且通过更换上下刀片可以剪切直边和锯齿型、半圆形、椭圆形等不规则边。做到一机多用，节约设备成本，只需一人就能操作，大大降低了劳动力成本，具有较为广阔的市场。

［1］何德誉.专用压力机［M］.北京：机械工业出版社，1989.

［2］林景山，史步梅.基于PLC 和触摸屏的电动折弯机系统研究［J］.锻压技术，2010（5）：91-95.

［3］薛啟翔，等.冲压工艺与模具设计实例分析［M］.北京：机械工业出版社，2008.

［4］王磊，李享.上模双耳下模滚轴式侧移的折弯模设计［J］.锻压技术，2010（5）：112-114.