摘要：彎曲是板料成形的一種基本形式，而彎曲件是板式結構設計和加工制造中最常用的零件。工藝性好的彎曲件，不僅獲得優良的加工質量，而且可以達到簡化模具的設計制造，提高生產效率，降低生產成本的目的。
　　關鍵詞：彎曲件；工藝性

　　金屬板料在彎曲后，截面形狀發生了變化，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、結構尺寸往往受到折彎機或模具的約束。具有良好工藝性的彎曲件，不僅能獲得良好的加工質量，而且能簡化模具，降低生產成本。

1 彎曲圓角半徑
　　彎曲圓角半徑是彎曲件的一個重要參數，彎曲半徑不宜過大或過小。過大時，零件成形后產生的回彈量就大，形狀和尺寸精度不易保證；過小時，材料易產生裂紋，導致零件報廢。因此，零件的結構設計，應盡量避免過大或過小的彎曲圓角半徑。
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。當相對圓角半徑小到一定程度時，會使彎曲件外表面的纖維拉伸應變超過材料性能所允許的極限而出現裂紋或折斷。影響最小圓角半徑的因素主要有以下幾方面：
　　（1）材料的機械性能。塑性好的材料，許可變形程度大，最小圓角半徑數值可小些；反之，塑性差的材料，許可的最小圓角半徑數值則大。
　　（2）材料的纖維方向。經過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高于垂直于纖維方向的塑性指標，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；而當彎曲線與纖維方向平行時，材料就容易斷裂，因而圓角半徑值較大。
　　（3）材料的表面狀態。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，就會造成應力集中，允許的最小圓角半徑值要增大。彎曲時，應將毛坯上有缺陷的表面朝向凸模（彎曲形狀內側）。

圖1 彎曲中心角對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，與彎曲中心角的大小無關。但在實際彎曲過程中，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，因而擴大了變形區的范圍，對外表面受拉伸的狀態有緩解作用，有利于減小最小彎曲半徑的數值。在較小中心角的彎曲時，其變形區小，因此圓角中段的變形程度也得以降低，相對應的R/t值也可小些。當α< 700時，彎曲角的影響比較顯著；當α> 700時，其影響變弱。彎曲中心角對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彎曲半徑R應大于表1所示的最小彎曲圓角半徑的數值。同時還需要注意：
　　（1） 當彎曲線與纖維成00~900區間內某一角度時，應按角度大小，選用居于其間的數值。
　　（2） 表中數值適用于沖件毛刺在彎曲角內層的彎曲，毛刺在彎曲角外層時，應放大彎曲半徑。
　　（3） 在沖裁或剪切后沒有退火的毛坯彎曲時，應作為硬化的金屬選用。
　　（4） t為材料厚度（mm）。
1.2 彎曲半徑過小時的工藝措施
　　對于某一種材料規格，均有其最小圓角半徑，但當零件設計尺寸需要小于該值時，就要采取相應的工藝措施。可設法提高材料的塑性（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。對于薄料，可以采取壓凸肩的方法；而對于厚料，可預先在折彎線處壓深度為 t/4~ t/3的弧型槽，再進行彎曲。

2 彎曲件的孔邊距
　　預先沖好孔的毛坯在彎曲時，如果孔位于彎曲變形區內，則孔的形狀將會發生變化。為了避免上述情況，必須使這些孔分布在變形區域之外。圖中L值與材料的厚度有關。當t<2mm時，L≥R+2t；當t≥2mm時，L≥R+3t。
　　如果不能滿足上述條件時，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變形，亦可在彎曲變形區沖工藝孔來轉移變形區，以保證裝配孔形狀的正確，如圖 3 所示。 
　　平行于彎曲線的長腰形孔，其孔邊距L＞4t，如圖 4 所示。

圖2

圖3 彎曲變形區沖工藝孔

圖4 長腰形孔的孔邊距

3 彎曲件的直邊高度
　　對于900彎曲，為了便于成形，必須使工件直邊高度H≥2t。當H<2t時，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構，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構

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

圖7 切槽和沖工藝孔的零件

　　為了防止在彎曲過程中毛坯錯動，保證毛坯在彎曲模內準確地定位，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，可以減少累計誤差，保證產品質量。

圖8 增加了工藝孔的零件

　　厚板料彎曲小圓角時，圓角區側面會產生畸變，使這個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先切圓弧缺口或槽，避免側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，應盡量使毛坯的沖裁斷裂帶處于彎曲件的內側，避免斷裂帶內的裂紋在外側拉應力的作用下擴展形成裂口。當受到零件形狀限制而無法使沖裁斷裂帶處于彎曲件的內側時，應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，一般可在模具內一次成形。為了方便零件成形后從凹模內推出，彎曲部分一般應做成梯形。否則，應預先沖出周邊槽孔，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
　　板料的各向異性對彎曲變形的結果影響較大。在許可的情況下，應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，彎曲件外側易形成裂紋。多方向彎曲時，應使彎曲線與纖維方向成一定角度。如圖11所示是在兩個方向上進行彎曲的排樣法。對于塑性較差的材料，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 彎曲件的經濟尺寸精度
　　所謂經濟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。一個零件從設計到加工都要注意其經濟性，因為經濟效益是企業存在下去的保證。不同的行業對零件的經濟精度要求不同，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的，每增加一個精度等級，加工的難度會呈幾何級增長，對加工設備和模具的要求就會更高，同時要求工人有較高的加工水平。設計零件時盡量參閱相關手冊，采用經濟精度值，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 結束語
彎曲件的工藝性是彎曲零件的一項重要指標，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，對于彎曲零件設計來講，應在掌握材料、成形技術等多方面知識的基礎上，優化設計零件結構，以最終達到獲得既可滿足使用功能，又使制造過程經濟、合理的彎曲零件的目的。