压力机制动工具的基础知识

基本90º弯

  压弯机弯曲分为两个基本类别，有几种折衷方案。第一个是所有折弯机制动工作的基础，称为空气弯曲。第二种类型称为底部弯曲。

A）空气弯曲

空气弯曲被定义为与部件的三个接触点以形成直线角度。顶部或上部模具的鼻部迫使部件形成为V形的下部模具。在上模和下模上加工的夹角不得允许与上模的前端和下模中的V形开口的角部以外的部件接触。当上模已经深入到下模中以产生所需的角度（这在成形行程的底部）时，上模返回到行程的顶部，释放现在形成的部分。

  当部件被释放时，新形成的部件的两个腿将稍微回弹，直到成形部件中的应力平衡。如果材料是简单的冷轧钢，则通常金属与成形行程中实际形成的角度相比打开2°至4°。

  压弯机的大部分形成是在一个零件中形成一个简单的90°V形弯头。为了允许回弹，上模和下模的角度切割将被加工成小于90°的角度，通常在75°和85°之间。这允许零件仅与工具接触三个点并且不与其他表面接触。上模的前端半径应等于或略小于正在形成的金属厚度。机头半径越尖锐，模具磨损越大。铝，高强度材料或特殊材料通常需要特殊的鼻子半径。

有两个简单的经验法则多年来一直用于选择工具，在形成低碳钢时能够提供最一致和最精确的空气弯曲。在空气弯曲吨位图上找到的推荐的V形模具开口基于这些方法。在20世纪20年代开发的用于确定最佳V形模具开口的第一条规则是将材料厚度乘以8并将答案四舍五入到最近的简单分数。例如，16号低碳钢的标称厚度为0.060“。乘以0.060“ ×8，答案是0.48“。为了选择合适的V形开口，答案被四舍五入到0.5“。压力制动操作者还发现，当形成低碳钢时，弯曲材料的内半径是V形模开口的函数。尽管内半径是抛物线形状而不是真正的半径，但通常的做法是使用与成形部件紧密配合的简单半径测量仪来测量该弧。因此，第二个规则是预期的内半径是所使用的V形模口的0.156（5/32）倍。如果V形模开口大于V形开口的12倍，则显然内半径实际上是椭圆形的，并且图中所要求的任何尺寸半径都是估计值。如果试图使用小于材料厚度6倍的V形开口形成零件，则内半径将不是半径，因为材料将试图形成小于一个金属厚度的理论内半径 - 这是不切实际的根据上述规则，0.5英寸的空气弯曲。 V形开口（针对16规格计算）×0.156将等于约0.075英寸。内半径。请注意，该规则主要适用于低碳钢材料，并不涉及所使用的材料厚度。如果16规格低碳钢的第一个例子建议0.5“低压钢”。选择V形开口，得到0.075英寸的开口。内半径将略大于0.060英寸。材料厚度。如果使用相同的0.5“和0.5”形成18（0.048）规格的低碳钢。 vee开口，类似0.075“内半径将形成较薄的材料。如果在同一模具上形成14（0.075）规格的低碳钢，则所得到的内半径将非常接近金属厚度。因此，对于通常用于压弯机制造的大多数常见厚度，V形模具开口的金属厚度为下一个简单部分的6倍，将产生接近一个金属厚度的内半径。请参阅下一节（B），描述成形公差，以了解为什么8倍金属厚度V形模具开口仍然是推荐的和最常用的V形开口选择。请参见不同厚度钢的图表，显示标称厚度加上可能的公差范围（图3-2）。

值得注意的是，每个标距厚度的重量均为“磅/平方英尺”（lb / ft2），这是一个简单的数字。例如，16 gauge以2.500 lb / ft2列出。钢铁的“规范”系统建立于19世纪80年代后期，以允许钢铁公司规范其生产。可以设定被轧钢的宽度，并且可以测量在特定时间段内轧制的材料的长度。为了确定每平方英尺的重量，必须确定厚度。钢铁工业设计了一种计量系统，以便于计算正在加工的钢的吨位。请参阅图3-2，其中显示了用于折弯机制动工作的更常用量规的比较lb / ft2与材料厚度的关系。钢铁的当前厚度标准是1893年3月3日美国国会通过的联邦法律。标准系统法基于489.6磅/立方英尺（磅/英尺3）的钢密度。

B）空气弯曲成形公差（仅角度）

  由于低碳钢可能不一致，线圈到线圈，或加热到热量，因此必须预期角度变化。材料可能会改变化学性质，从而影响拉伸强度和屈服强度。在制造过程中材料的滚动可能导致影响角度一致性的厚度变化。

  其他变化是由于磨损的工具，在行程底部不一致重复的折弯制动器，或操作员或设置人员的不良设置造成的。遇到的大多数角度变化将被发现是材料变化。如果压力制动器得到适当保持，则应在可接受的公差范围内重复到行程的底部。磨损的工具，一旦设置并填充以产生可接受的部件，就不会在部件之间发生变化。如果操作员正确定位零件，并在成型行程中根据需要向上辅助零件，则不应影响零件公差。应注意，如果成形零件以正确形成的角度从压弯机上拆下，然后掉在地板上或扔进容器中，形成的角度可能会打开并超出公差范围。

  如果仅考虑标准规格公差，则可以使用简单的草图来显示具有一些形成为90°角的厚度的零件的图，以确定公差。零件草图应显示零件的内外半径。

  草图应包括三个标记：一个标记用于显示顶部模具在弯曲内侧与零件接触的位置，另一个标记用于显示材料外侧的两个标记，以显示零件与V形角半径接触的位置。

草图示出了标称厚度的一部分，因为它将通过适当的工具接触观察成形行程的底部。图3-3（通过使用虚线）示出了量规范围内可能的材料变化。如果材料较厚，则将外表面进一步向下推入V形模腔，导致角度过度弯曲。如果材料比标称厚，则外表面不能充分渗透到V形模具中以形成适当的角度。因此，角度保持打开。由于仅改变了材料厚度，因此当使用简单的空气弯曲模具时，材料变化将导致角度变化变得明显。如果材料厚度变得比用于原始设置的材料厚，则可以预期过弯角度。如果材料厚度比用于原始设置的材料更薄，则弯曲角度将打开。每个材料规格都可以使用放大比例仔细绘制，或者使用可以测量角度变化的计算机图形，该角度变化不仅显示90°弯曲，而且还显示如上所述的更厚和更薄的公差。可以发现，规格材料的平均角度变化约为±2°。

  实际经验表明，提供给折弯机的正常材料堆不会在公差表上允许整个公差范围。可以预期一些材料变化，因为为了生产钢卷，为了使带材跟踪成直线，使得板材的中心比每个边缘稍厚。当线圈被切割或冲裁成制造特定部件所需的材料尺寸时，将出现一些厚度差异。除非在进行所需弯曲之前测量和标记每个部件，否则将不知道多少或在什么方向上。几乎在所有情况下，从成本和时间角度来看，这都是不切实际的。

使用金属板的经验证明，厚度达10格的低碳钢材料的材料变化以及长达10英尺的钢材在空气弯曲时会产生±0.75°的实际角度变化。应该从初始测试部件预期另外的变化，这似乎是可接受的，但可能由于机器偏转，模具磨损或机器可重复性而有变化。在金属板（10规格或更薄）中，由制造过程中的轧制操作引起的表面硬度和材料中的化学变化都增加了一些变化的可能性。由于必须考虑许多其他因素，因此必须在公差范围内增加±0.75°。总公差范围是可能的材料变化所预期的公差的加，加上刚刚列出的所有其他未知因素引起的变化。当空气弯曲10号或更薄的低至10英尺的低碳钢时，应考虑的实际公差为±1.5°。

  对于板，需要额外的度数，因为材料变化要大得多。对于7号和更厚的空气弯曲材料的容差将是±2.5°至1/2英寸。通过使用冲头的一个以上冲程，通常形成较重的材料以提高公差，并且重要的是要记住，任何关于公差的讨论都基于使用推荐的上模和下模。

  为了保持一致的弯曲，需要一个V形模具开口，允许零件的腿部充分穿透到V形模具中，以允许每个腿或凸缘在接触之前具有超过零件外半径的2.5金属厚度的平坦距离。 V形的角落死了。需要平面来控制弯曲角度。推荐的“8倍金属厚度”V形模头开口提供了良好的平面，以允许在所讨论的公差范围内形成一致的部件。较小的V形开口（例如，6倍金属厚度的V形开口）实际上将形成略小的内半径，但是从外半径到与V形模角的接触的平面也将减小。平坦表面的这种减小导致部件中的额外角度变化。较大的V形模头开口将提供更大的平面，但也增加了内半径的尺寸。当形成压力释放时，较大的半径将导致更多的回弹，从而引入更多潜在的零件变化。

空气弯曲金属板的实际公差为10规格厚，10'长，为±1.5°。这种变化通常被认为是可以接受的，但是，与所有公差一样，可能的最大范围通常不会出现在一个部件中。标准统计钟形曲线应反映实际的弯曲变化。这意味着大多数零件的形成变化要小得多。大多数生产运行仅需要形成每种形状的几个部分。随着高科技，计算机辅助折弯机的出现，空气弯曲正在重新受到欢迎，从20世纪60年代到80年代，空气弯曲有所下降。

C）用底部模具成形

  为了获得更好的角度一致性，或者为了补偿折弯机的重复性或偏转问题，可以选择一种称为触底的成型方法（图3-4）。凸起通常会给折弯机操作员带来问题。根据工具设计以及在成形周期中如何使用，成形方法有四种不同的定义。除了V形开口的角部之外，形成部分接触倾斜的“V形”部分的任何简单的直线不再是空气弯曲。它必须被归类为某种类型的底模，因为弯曲的完成将需要比制造类似的空气弯曲所需的更大的力。

1）真正的底部

  对上模和下模进行机械加工，使得成形表面具有与待形成的部件的角度相同的角度。如果需要90°角，则上模和下模表面被加工成围绕中心线对称的90°角。上模的尖端或鼻部的半径用一个金属厚度半径加工，或加工到最接近的简单部分。用于加工半径的工具通常限于特定的分数，然后转换为相应的十进制尺寸。通常的做法是，由于大多数底部工作是使用14规格或更薄的材料进行的，所以选择相同宽度的模具条用于鞋面和下模。

  通常选择的V形开口与推荐用于空气弯曲模具的8倍金属厚度V形模具开口相同。然而，一些操作者对于V形模具开口是金属厚度的6倍更为舒适。该开口使材料最初形成大约一个金属厚度的内半径。当使用空气弯曲方法或用底部工具形成材料时，当部件被迫进入V形开口时，内部半径形成在金属中。虽然称为半径，但它实际上是某种类型的“抛物线”形状。这一点非常重要，因为它有助于解释在使用底模的成形周期中零件腿部会发生什么。

在成形循环期间，出现可影响最终角度质量的若干功能。上模的刀尖半径采用真半径加工。形成在部件内侧的内半径是椭圆形状，这是因为当部件进入模腔时空气弯曲。椭圆形状略大于模具上加工的半径。当部件的外侧支腿撞击V形模头开口的倾斜侧面时，可能会出现几种情况。根据行程底部顶部模具的位置以及撞击零件的力或吨位，操作员可以如图3-5所示找到下列之一。

  阶段1）部件的内半径将遵循V形开口规则的0.156倍，如在空气弯曲中。

  阶段2）如果行程仅使用空气弯曲零件所需的力将零件向下推到V形模具的底部，则当上模返回顶部时，形成的角度将弹开，可能是2°至4°中风。

  阶段3）如果成形行程略微降低，使行程底部的吨位达到正常空气弯曲吨位的1.5至2倍，那么当撞锤返回到行程顶部时压力就会释放，合成角度将过度弯曲几度。过度弯曲的角度在公差上将非常一致，但不是所需的最终角度。

  阶段4）如果增加行程柱塞设置的底部使得行程底部的吨位达到简单空气弯曲所需吨位的3至5倍，则上模的角部将迫使过度弯曲部件的腿部回到所需的角度，通常为90°。

  显而易见的问题是：“当模具角明显地限制法兰运动时，为什么部件弯曲到小于90°的角度？”答案很简单。一只手拿起它放在你面前。将四个手指放在一起，打开拇指，在拇指和食指之间形成一个角度。注意你的皮肤在拇指和食指之间形成的大椭圆形状。用另一只手的食指开始将其向下压到拇指和食指之间的椭圆形区域的中心。

您的拇指和食指会立即开始一起移动，从而减小您原来角度的大小。当使用触底操作时会发生相同的现象。上模半径是真半径。当材料被向下推入V形模具时在材料中形成的形状略微呈椭圆形。在行程的底部，随着吨位的增加，零件将像手指一样弯曲过度。凸缘将过度弯曲，直到它们接触顶部模具的角部。如果此时释放压力，则凸缘可以弹回。如果部件被敲击得足以使上模接触的区域超过材料的屈服点，则将消除回弹。如果此时从成形压力释放，则该部件可能仍处于过度弯曲状态。它将保持在那里，直到上模设置得较低，以允许上模的角部将凸缘楔入可接受的90°角。这需要大量的吨位。鞋面的鼻子半径越尖锐，过度弯曲的量就越大。

  真正的底部将产生良好的一致角度和一个金属厚度的内半径。然而，正如所指出的，所需的成形吨位将是通过使用空气弯曲方法形成相同角度所需的吨数的3至5倍。由于成形吨位变得如此之高，通常需要更大的压弯机，因此大多数底部工作限于14规格或更薄的材料。在选择成型过程之前，应对所有部件进行检查，以确定是否有足够的吨位可以正确成型。

2）弹回底部

  熟练的折弯机制动器通常能够使用如前所述的底部成形循环中发生的过度弯曲功能形成各种部件（图3-6）。操作者必须仔细调整成形周期行程以允许角度过度弯曲，但不能“设定”。当撞锤移回行程顶部时，形成的角度将弹回到所需的形状。该方法仅需要约为正常空气弯曲吨数的1.5倍，并且可提供略微优于空气弯曲公差的角度精度。缺点是，如果部件被击得太硬，角度将保持过度。然后，只有触底吨位才能让上模将腿推回90°。

  这种成形方法需要大量的操作技能才能始终如一地获得良好的零件（参见图3-5，第2和第3阶段）。小吨位折弯机的许多用户试图使用这种方法，甚至使用锋利的上鼻子模具，以努力形成他们的部件。操作员通常会多次重新安装过多的部件，以便将90°弯角的支腿对齐。

  如果触底反弹使用具有小于金属厚度的刀尖半径的上模进行成形，上模将在半径的内表面中产生折痕或凹槽。当顶部模具接触材料并且压力增加以开始材料弯曲到V形开口时，将发生这种折痕。有些人会将这种折痕误认为是一个尖锐的内半径。实际零件形状是正常的内半径，中心有折痕。

  有许多公司销售所谓的“高精度”折弯机制动工具（通常与第21章讨论的欧式工具相关），可在其模具上提升88°角。这属于“触底反弹”的概念。这种类型的模具不适用于许多新型高科技机器中可用的“可编程角度”折弯机选项，因为它们只能用于真正的空气弯曲模具。 88°模具不属于这一类，因为它们要求材料实际接触下模的侧面以减少一些回弹。

3）压印

  一些零件设计者认为零件的内半径应小于金属厚度。这样做的唯一方法是在上模（小于一个金属厚度）上强制一个小半径进入在成形行程的空气弯曲部分中形成金属的内半径。尖锐的半径在上模向下冲入行程底部的部分，并将内部重新形成较小的半径。当固体金属移位或改变形状时，就像金属盘的平坦表面被重新形成新形状，例如便士，硬币或镍。在这种情况下，金属的位移产生新的所需部分，称为硬币。当上模移位部件内半径中的金属时，形成方法称为压印。将零件内半径的金属移动到半径内的1/2金属所需的力将是使用推荐的V形模开口将材料空气弯曲所需的吨数的5到10倍（图3-7） 。

  人们错误地认为，通过压印产生的更锐利的内半径将导致更小的外半径。这种想法可以在绘图板上得到反驳。使用所讨论的厚度的零件应绘制成放大的比例，显示材料的典型90°角。内半径应绘制到与使用推荐的V形模具时形成的相同的估计半径。沿着每个凸缘内侧的线应该延伸以示出尖锐的或“0”内半径。现在用90°的两条直线和内半径的曲线显示的小区域表示如果在零件中实际产生尖角，将会移位的材料量。

被移位的材料只能消散到外半径。如果测量尖锐内角中的少量材料并将其结合到部件的外半径中，则实际外半径可能比最初形成的小几千分之一英寸。由辛辛那提塑造公司在20世纪60年代形成的测试发现，在16规格和10规格的低碳钢中击打高达100吨/英尺（100吨/英尺）的部件仅改变了成形部件的外半径0.008“。由此产生的吨位还使得部件形状从V形模头开口的每个角处的过度压力后弯，从而提供完全不可接受的成形最终角度。

4）使用90°以外的角度打底

  对于许多零件，需要底部类型精度，但压弯机没有可用的吨位来形成具有真正底模的零件。使该部件达到一致的“过度”位置所需的吨位仅为该低碳钢量规的空气弯曲吨位的1.5至2倍。一旦零件达到设定的过度角度，沿弯曲线长度的角度将非常一致。如果零件是一个将重复形成的零件，最好是将一组特殊的V形模具切割成大于90°的角度。这将使材料在较低吨位处略微“底部”。如果模具加工成92°的角度，则不是形成不希望的88°的过度倾斜角，而是形成的部件超过2°，导致所需的90°弯曲。

  有些材料会弹回，除非击中的吨位大于可用的压力制动能力。当要形成不锈钢时，这通常是正确的。通常使用底模来形成不锈钢，导致在释放压力之后回弹到比期望的角度大2°至3°的角度。检查时，沿弯曲线的角度将非常一致。如果模具的夹角为87°或88°，而不是90°，则操作员可以使用具有回弹概念的底部制作可接受的90°弯曲角度。

已经切割成特殊角度的模具不是通用模具。操作员必须学会使用它们以获得良好的角度。它们将解决吨位限制问题并提供良好的一致性。如果还必须制造相同部件的较短长度，他们将要求最长部件所需的吨/英尺吨数。

  如果92°模具用于纠正部件“过度弯曲”问题，长部件用于较短长度的部件，但是在真正打底通常需要的吨位下形成，所得部件角度可能具有92°（或任何角度）沿着弯曲线在模具上加工的角度。如果使用88°模具将一小块不锈钢真正打底，则相同的逻辑将占上风 - 最终角度可能是在模具上加工88°。这种方法很好地提醒人们，液压折弯机具有吨位限制。它们不能超载。当使用机械折弯机时，操作员经常会想：“如果角度不正确，则更难以击中！”这种逻辑导致许多过载，以及高昂的维修费用。

5）底层容差

  真正的底部或压印公差会将空气弯曲预期的正常公差降低一半。使用推荐的V形模口，使用10英尺或更薄至10英尺的空气弯曲规定的±1.5°，底部（或者如果材料被压印）可以获得±0.75°的公差变化。为了保持更严格的公差，需要进行大量的操作员检查，以便测量和重新测量某些弯曲。最佳公差为±0.5°。如果在每个零件上花费了足够的时间，并且如果材料规格紧密，则某些零件保持相当于加工公差。如果需要，请由熟练的操作员留出足够的时间进行大量的手工操作，因为这将接近“工匠”式的工作。“回弹底部”公差将在空气弯曲和底部公差之间变化。由于存在许多可能的模具和材料组合，因此无法提供在典型生产运行中可预期的可接受的公差范围。