板料的折彎工藝是目前鈑金柔性加工工藝的重要組成部分，折彎后R角處質量直接影響到產品壽命，因此此部位往往是品控的重要關注點。因為折彎用到的折彎機要生產不同料厚的產品，所以只能通過采購不同R角的折彎刀來實現公司產品的全覆蓋，這就導致產品實際的折彎R角經常性的與產品圖不符，直接影響到折彎后R角處的質量。

以我司為例，折彎用R刀僅有R1、R3兩種規格，在生產厚板料零件的時候經常性發生R角處小裂口和變形的質量缺陷，直接影響到產品壽命和交付。同時毛坯料斷面質量的好壞，也對折彎后R角處質量有著較大的影響。

過程探討

斷面質量

我司折彎用毛坯生產有兩種方式：剪切下料和激光切割下料。其中分別對應不同的毛坯種類，以下將以毛坯準備的最低成本，分別舉例說明。

(1)剪切下料。主要用于規則毛坯料的下料，如矩形毛坯、方形毛坯、直角梯形毛坯等，如圖1所示。

圖1 規則毛坯料

圖2 異形毛坯料

(2)激光下料。主要用于無法剪切的異形毛坯料的下料，如圖2所示。

不同的下料方式，毛坯的斷面質量不同，激光下料斷面質量相對較好，正常情況下不會出現毛刺等影響折彎的質量缺陷，但是剪切下料受到工藝本身的限制，斷面在不同時間段受力方式不同，最終產生的斷面質量與激光下料相比，質量較差。剪切下料鋼板變形過程如圖3所示。

圖3 斷面變形過程

圖4 剪切時鋼板受力分析

圖4為受力分析圖。上刀板下行與板料接觸時，材料受到上、下刀板端面Fp和Fd的壓力作用，使作用力點間的材料產生剪切變形。由于上、下刀板間有間隙存在，Fp和Fd不在同一直線上，所以材料受有彎矩M，進而使材料翹曲（穹彎）。材料向上刀板側面靠近，上刀板端面下的材料被迫壓進刀板間隙，材料受到刀板橫向側壓力F1和F2的作用，再加上受到刀板端面和側面摩擦力μF1和μF2作用，產生橫向擠壓變形。這一系列力的相互作用，最終導致剪切后材料斷面質量下降，實物如圖5、圖6所示。

圖5 剪切后斷面質量

圖6 激光下料斷面質量

圖7 激光下料毛坯折彎后狀態

圖8 剪切下料毛坯折彎后狀態

從兩種下料方式準備的毛坯料各選一件進行折彎，以對比不同斷面質量折彎后的效果，結果如圖7、圖8所示。

從圖中可以看出，激光切割后的毛坯料在折彎后，R角處變形平滑，無明顯的質量缺陷；但與之相反，剪切下料毛坯料折彎后，一側R角質量較好，另一側已經出現小裂口，兩種下料方式折彎后質量差異較大，因此針對剪切下料折彎后開裂進行原因分析。

受到剪切工藝本身的局限，在剪切后，不僅斷面質量相對較差，每張毛坯料兩端的毛刺方向不一致，從圖4中可以看出，毛坯料剪切后，下刀板上留下的材料其斷面毛刺方向是向下；上刀板對應的毛坯料處斷面毛刺方向是向上。一張毛坯料兩端不同的毛刺方向就導致了折彎過程中，毛刺在內R處的一側質量相對較好；而毛刺在外R處的一側就有較大幾率出現小裂口。

從以上分析可以看出，毛坯料的斷面質量對折彎后R角處質量有著較大的影響，如果采用的是剪切下料，要盡可能的減小剪切后毛坯料的毛刺高度，必要時，在折彎前，將一側毛刺進行打磨處理，以減少折彎后開裂的產生。

最小彎曲半徑

從圖7、圖8可以看出，折彎時的變形區主要發生在圓角部分，直線部分可以視為不產生塑性變形，在變形區，內側金屬纖維受到壓縮而縮短，外側金屬纖維受拉伸而伸長。

由此可以看出，折彎半徑越小，變形區的外側表面層纖維的拉伸變形程度越大，若超過材料的最大許可變形程度，即容易產生裂紋，造成廢品。因此必須控制變形區的拉伸變形，而拉伸變形的大小主要取決于相對彎曲半徑r/t。由相對彎曲半徑，經過計算，可以得出材料的最小彎曲半徑，也就是保證折彎后外層不開裂的最小內R。

影響最小彎曲半徑的因素主要有兩個：材料力學性能和纖維方向。

(1)材料力學性能。

材料塑性好，屈強比和延伸率高，外層纖維允許變形程度就大，允許的最小彎曲半徑就小；相反，塑性差的材料，最小彎曲半徑相對就大。

(2)纖維方向。

依據現場生產經驗，針對同一批板料，順著纖維方向的塑性指標要高于垂直于纖維方向的塑性指標。因此，折彎線如果垂直于纖維方向，在外層纖維允許的變形程度就大，其允許的最小彎曲半徑就小。反之，如果折彎線平行于纖維方向，其外層纖維允許的變形程度就相對會減小，其允許的最小彎曲半徑就增大。

因此，制定折彎工藝時，盡可能的使折彎線垂直于毛坯料的纖維方向，對于多向折彎的工件，可使折彎線與毛坯料的纖維方向成一定的角度，以提高變形程度，避免外層纖維開裂。常用材料的最小彎曲半徑如表1所示。

表1 常用材料的最小彎曲半徑

注：t為材料厚度。

結束語

針對厚板料折彎開裂，本文從斷面質量和最小彎曲半徑兩方面進行了分析說明。經過分析可以得出結論，厚板料折彎不僅要保證斷面質量，減少折彎時外R處的毛刺，同時要保證折彎內R要大于毛坯料的最小彎曲半徑。