导 语
我们通常定义的中厚板类产品所指的料厚，一般为4～15mm。对于商用车企业来说，车架类中厚板加工主要分为以下几种：冷弯、数控冲孔、冲压、折弯加工及下料切割等，其中中厚板折弯工艺已应用多年趋于成熟，并且根据行业的发展逐渐朝着自动化、智能化、数字化方向发展，已经涌现出了相当多的折弯新式模具结构、工艺方法、检测方法。与传统折弯模式对比，无论是在效率、精度，还是操作难度、劳动强度、制造成本等方面，均有了很大的突破。相比其他加工工艺，折弯工艺生产准备周期短、成本低，因其柔性加工特点被各企业青睐，可以预见，这种柔性加工工艺将得到持续发展和应用。
中厚板折弯是指改变板材或板件角度的加工，如将板材弯成V形、L形等。目前我们的车架类折弯产品，例如如图1所示车架连接板主要采用的是折弯机加工，我们主要产品里V形、L形的厚板连接板居多，材质以500L比较常见，抗拉强度普遍在500～750MPa之间，而中厚板因为材质及料厚特点，通常制件重量都在10～35kg，制件板宽、长度更是根据各公司产品设计而变化颇多，这对加工效率、成本包括工人的劳动强度都有很大挑战。很多零件是承载件及连接件，对零件精度有较高要求，因此在前期的折弯工艺排布都需要加以考虑。
图1 车架连接板
折弯件有V形，U形，Z形及其他较复杂的折弯形状。我们一般遵循以下要求：
⑴折弯零件各部分尺寸、角度、直线度精度。
⑵折弯零件孔的位置度准确性。
⑶折弯后的零件不应有翘曲或扭曲松筋现象。
⑷折弯零件表面应无明显划痕、折弯压痕现象。
折弯模具是用来折弯加工的主要工装，通常折弯工件的形状和尺寸取决于模具精度。模具的精度越高，装配越精准，折弯件精度也越高。此外，模具定位的结构及精度对工件尺寸的精度都有较大影响。
折弯板材性能对折弯件质量的影响主要表现在两个方面：
1)实际生产中我们发现，即使不同批次、不同厂家的材料，都会存在性能波动，应力及回弹情况也各不相同，直接导致了折弯件的精度不稳定。
2)材料的厚度在上下公差范围内的波动也是影响精度的原因，即使采用同一折弯模进行折弯，所得到的工件尺寸与形状也有所差异。厚度大的，折弯时阻力大，回弹小；厚度小的回弹就大，影响了工件的精度，并且易产生翘曲及扭弯现象。
折弯工序增多时，各工序的累积误差会增大，此外，工序前后安排顺序不同也会对精度有很大影响。通常遵循先短边后长边、先外围后中间、先局部后整体的顺序。应当考虑模具与工件干涉情况，合理安排折弯顺序，折弯顺序不是一成不变的，要根据折弯的形状或工件上的障碍物适当调整加工顺序。
形状不对称和外形尺寸较大的折弯件回弹的偏差会明显增大。
⑴材料的力学性能
材料的力学性能指的是材料的抗剪强度，抗拉强度和材料屈服点伸长率。由于材料的种类、牌号不同，它的力学性能也不一样，并且伴随批次不同有波动。
⑵材料表面质量
板材厚度、表面质量对回弹有较大影响。若材料表面不平，凹凸或有异物，在弯曲时将会产生应力集中，对回弹有较大影响。
⑶相对折弯半径R/T
R：折弯上刀半径T：材料厚度
相对折弯半径R/T值越大，则回弹值越大。因为R/T值较大时，变形程度很小，折弯断面中心部分会出现很大的弹性区，伴随回弹值就大。所以一般都选择相对小的相对折弯半径。但过小的折弯半径易使弯曲处破裂，必须均衡考虑。
⑷折弯角
折弯角越大表示变形区越大，回弹值就越大。但折弯角与折弯半径的回弹值无关。
(5)设备精度及折弯速度影响
例如，在U形件折弯过程中，由于折弯机吨位大小、工作速度等因素的不同，都会使折弯尺寸发生变化。
传统折弯机上模主要分为直刀、弯刀、尖刀几类，下模主要有V形、U形等结构。而传统的折弯方式由于下模R角和板料的相对运动往往会在制件两侧产生压痕，折弯件与下刀接触而滑动，在折弯工序完成后，接触点发生位置移动就产生了折弯压痕。其压痕宽度约为0.414倍凹模V形槽的宽度，会对涂装后表面质量有着很大影响，而无压痕技术经过发展及应用体现出了很好的作用，也出现了相当多的无压痕折弯模具结构，如图2所示。如滚轴式无压痕模具可以很好的起到减轻压痕甚至消除压痕的作用，经过改良甚至可以应用于特种高强厚板折弯。
图2 无压痕折弯模
我们所加工的板材基本都是中厚板，折弯件的重量从几公斤到几十公斤，长度从零点几米到平均三米左右，长期生产工人劳动强度大，生产效率会出现衰减，所以引入机械手及自动上下料装置以实现如图3所示的自动上下料及折弯加工，折弯自动化是我们以后的主要发展方向，这对于一个企业来说也是长远发展的目标。无论是从成本、效率、产品一致性还是企业寻求能提高效率、建立更强大、更经得起未来考验的业务模式的考虑，自动化方案都是一种理想、可靠的方案。在折弯自动化领域，过去10年里有了长足发展，各类企业开始应用这类技术。对国内企业来说，机械、软件和机器人技术的进步使折弯自动化更加实用。
图3 折弯自动化
传统的折弯精度检测主要靠角度尺或者相关线下检具等，精度及效率都存在一定问题。另一方面企业也要求提高折弯工件的加工质量并降低废品率，如图4所示折弯机激光角度测量系统有了广泛需求及应用。
图4 折弯在线检测
在实际生产中，各种生产因素的波动都会导致实际生产的折弯件尺寸发生偏差，这导致了二次返修甚至废品的产生。企业在寻求一种能完成在线精度检测并能将折弯偏差反馈给操作系统进行实际补偿的设备，激光在线测量系统可通过设置在工作台前后位置的摄像头实时检测工件的角度，同时控制折弯的行程，最终获得稳定、高质量的折弯产品。其主要特点体现在以下方面：
⑴能适用于不同开口的下模宽度，大幅度减少激光在线测量工作对于折弯效率的影响，在数据回弹补偿工作模式下，整套系统增加的额外折弯时间对加工效率没有任何影响。
⑵适应更小的工件几何外形，加工范围更宽。折弯角度精度更高，可支持的折弯角度范围扩展至60度至170度范围。另外，在自动化加工过程中使用激光在线测量系统后，在主动回弹补偿模式下，一旦生产因素发生波动，无需停止操作或重新调整参数，整个自动化生产线将能持续生产出质量稳定的折弯产品，提高自动化加工的效率和加工稳定性。
随着折弯技术的发展，企业多采用数控折弯机。厂家对折弯精度要求越来越高，折弯机的功能部件越来多样化。各设备厂家都努力提高机床的自动化程度。目前大部分工厂是人工托料，普通小料只需一个人操作一台折弯机即可，但涉及到大幅面钣金的时候，往往需要4～6人才能操作一台折弯机。也有折弯机厂家自带托料架，但往往不能做到其翻转和板料同步，在折弯过程中，常有板料和托料架不能紧密贴合，导致折弯过程中料板发生翘曲，稳定性差且有安全隐患。如图5所示，随动托料机构就是其中一种较为复杂的辅助加工设备，在板料折弯过程中，该机构必须能够实现始终托住不断上翻的板料，与折弯数控程序实现同步以免板料因重力下垂,影响折弯质量。可增加旋转托板，减少大尺寸工件旋转方向的难度及工件翘曲所带来的安全隐患。
图5 辅助托架
折弯件常见的质量缺陷及工艺措施
我们在生产中经常碰到各种各样的折弯缺陷需要解决，比如折裂、压痕等问题。材料经剪切或冲裁后，在边缘常出现毛刺或细小加工裂纹，加工所带来应力集中容易导致折裂缺陷，对此采取的工艺措施为：
⑴经剪切或冲裁后的板料，折弯时要求剪切面向里，即处于受压状态，成形效果较好。
⑵折弯前对板料进行去毛刺处理，折弯后可对折裂处使用手工砂轮机修磨。
结束语
本文简要介绍了我公司在中厚板折弯实际生产中所采用的一些工艺措施，及基于未来发展方向所采用的一些自动化设备等，希望能给同行提供一些可借鉴的帮助。
——摘自《钣金与制作》 2021年第10期
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