多功能不規(guī)則板材成型數(shù)控折彎機(jī)設(shè)計

張正兵，陳道寶，陳斌斌

（安徽省三力機(jī)床制造股份有限公司，安徽 馬鞍山 243104）

0 引言

數(shù)控折彎機(jī)［1］是鈑金加工領(lǐng)域中的重要設(shè)備，用于制造尺寸大、外形準(zhǔn)確度高、相對彎曲半徑大的型材，已發(fā)展成為板料折彎成形行業(yè)的重要技術(shù)載體。數(shù)控折彎機(jī)主要實現(xiàn)兩個方向的自由運(yùn)動，分別為后擋料裝置的水平運(yùn)動和滑塊垂直方向的運(yùn)動，采用簡單的模具，通過控制后擋料和滑塊的位置，即可折彎成各種不同形狀的零件［2］。常用數(shù)控板料折彎機(jī)僅能折彎加工，常用于折彎裝潢業(yè)中門的包邊、窗沿的包邊等。對于邊為鋸齒型和半圓型等不規(guī)則的折彎工件需要多個設(shè)備、多種工序才能加工完成。本文以鋸齒形的工件為加工對象，設(shè)計了多功能不規(guī)則板材成型數(shù)控折彎機(jī)。

1 不規(guī)則工件工序分析

圖1 工件

圖1 所示工件為國外客戶的產(chǎn)品，材料為6061 鋁板，厚度3 mm。以前生產(chǎn)該工件工序如下：（1）剪切直邊；（2）在沖床上多次沖剪鋸齒形邊；（3）使用數(shù)控折彎機(jī)對工件折彎。共需要3 臺設(shè)備，由于裝潢業(yè)中幾乎不可能批量生產(chǎn)，導(dǎo)致設(shè)備利用率低，占用面積大。

2 多功能不規(guī)則板材成型數(shù)控折彎機(jī)設(shè)計及其功能

針對上述問題，設(shè)計了多功能不規(guī)則板材成型數(shù)控折彎機(jī)。圖2為該設(shè)備上下刀片為鋸齒型的結(jié)構(gòu)圖。鋸齒形上刀片4、上模座3、導(dǎo)柱8、模柄2 通過螺釘連接為一體，壓腳9、彈簧10 安裝在上模座3 內(nèi)，壓腳9 高于上模座5 mm，在滑塊下行剪切前，壓料腳9 壓緊板料。數(shù)控折彎機(jī)滑塊1 與模柄2 快速夾緊連接,方便更換模具。鋸齒形下刀片5 與下模座6、導(dǎo)套10 連接為整體，固定在數(shù)控折彎機(jī)工作臺7 上。數(shù)控折彎機(jī)滑塊1 上下運(yùn)動，完成鋸齒邊的剪切。根據(jù)工件的邊的形狀更換相應(yīng)的上下刀片，該機(jī)可完成直邊的剪切及半圓形、橢圓形等規(guī)則和不規(guī)則工件的剪切。

圖2 多功能不規(guī)則板材成型數(shù)控折彎機(jī)結(jié)構(gòu)圖

圖1 工件可以在該一臺機(jī)器上完成：（1）將上下刀片換為平面刀片，通過數(shù)字系統(tǒng)控制后擋料位置及剪切長度；（2）更換鋸齒型刀片，剪切鋸齒；（3）更換折彎模具，通過數(shù)控系統(tǒng)控制后擋料裝置定位和滑塊行程位置完成折彎工序。

3 機(jī)器壓力的選擇

圖3為處于剪切工序時的受力狀態(tài)［3］。

圖3 處于剪切工序時的受力分析

式中：Pzh為平刃剪切力，kg；l為剪切邊的周長，mm；t為板料厚度，mm；σb為工件的抗拉強(qiáng)度，kg/mm2。

剪切時機(jī)器總的壓力P=Pzh+Py。

圖4為處于折彎工序時機(jī)器的受力狀態(tài)。

圖4 處于自由折彎工序時的受力分析

式中：F為自由折彎壓力，kg；s為板料厚度，mm；V為下模?？趯挾?，mm；L為折邊長度，mm。

選擇機(jī)器時按剪切力和自由折彎力中的大者選擇。一般機(jī)器剪切時機(jī)器總的壓力大于單邊折彎力。

4 設(shè)計要點(diǎn)

1）機(jī)器的機(jī)身、液壓系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、后擋料裝置等均可采用常規(guī)的數(shù)控折彎機(jī)裝置。

2）剪切間隙的調(diào)整。為達(dá)到良好的剪切效果，剪切間隙一般選為板厚的6%～7%。在圖2 中鋸齒形下刀片5 和下模座6 之間設(shè)計有可以調(diào)節(jié)下刀片5 前進(jìn)、后退的調(diào)節(jié)螺釘。

3）滑塊和工作臺剛度的校核?；瑝K和工作臺的剛度除校核垂直方向的剛度以外，還必須校核水平方向的剛度。垂直方向剛度按數(shù)控折彎機(jī)要求校核。

式中：T為剪切力水平方向的分力，一般取0.3Pzh；L為數(shù)控折彎機(jī)兩立柱間的距離；E為彈性模量；I為滑塊水平方向抗彎截面模量。

4）為提高剪切質(zhì)量，多功能不規(guī)則板材成型數(shù)控折彎機(jī)滑塊和機(jī)身部分的運(yùn)動副采用高強(qiáng)度雙滑塊直線導(dǎo)軌。

5）因上下刀片較長，刀片形狀為鋸齒形，磨損后不易刃磨，故選用耐磨的9CrSi 材料。采用井式爐進(jìn)行熱處理，加熱溫度840℃～860℃，油淬后低溫回火，硬度54～56HRC［4］。

6）為防止在板料上有壓痕，壓腳采用聚氨酯材料。

5 結(jié)語

多功能不規(guī)則板材成型數(shù)控折彎機(jī)不僅具有數(shù)控折彎機(jī)的折彎功能，而且通過更換上下刀片可以剪切直邊和鋸齒型、半圓形、橢圓形等不規(guī)則邊。做到一機(jī)多用，節(jié)約設(shè)備成本，只需一人就能操作，大大降低了勞動力成本，具有較為廣闊的市場。

［1］何德譽(yù).專用壓力機(jī)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.

［2］林景山，史步梅.基于PLC 和觸摸屏的電動折彎機(jī)系統(tǒng)研究［J］.鍛壓技術(shù)，2010（5）：91-95.

［3］薛啟翔，等.沖壓工藝與模具設(shè)計實例分析［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［4］王磊，李享.上模雙耳下模滾軸式側(cè)移的折彎模設(shè)計［J］.鍛壓技術(shù)，2010（5）：112-114.