汽車用鋁合金型材的彎曲成形工藝制造

• 2022-11-02
• 拉彎加工廠家

汽車用鋁合金型材的彎曲工藝按照彎形設(shè)備和彎形工藝原理的不同可分為：拉彎成形（兩維、三維）、輥彎成形、壓彎成形、繞彎成形。在型材彎曲，特別是薄壁空心型材的彎曲過程中會出現(xiàn)截面變形、回彈等各種缺陷，已成為其大規(guī)模應(yīng)用的障礙。

工業(yè)制造工件形狀的不同又可分為：二維彎形工件、空間三維彎形工件，彎形設(shè)備和彎形工藝原理對彎形工藝進(jìn)行歸類總結(jié)。

1、拉彎成形工藝

1）拉彎成形工作原理

拉彎過程基本分為3個步驟：

第一步：

設(shè)備拉伸缸鉗口夾住材料并給型材施加預(yù)拉伸力，達(dá)到材料屈服強(qiáng)度。

第二步：

拉彎機(jī)回轉(zhuǎn)缸加載彎曲回轉(zhuǎn)，拉伸缸按照程序設(shè)定軸向拉力，使型材圍繞拉彎模具做貼合運(yùn)動而使材料成形。

第三步：

根據(jù)材料變形回彈情況增加補(bǔ)拉伸。

拉彎成形過程中，工件在彎曲的同時，拉伸缸始終給工件施加軸向拉力，材料長度伸長部分始終被拉伸缸牽引補(bǔ)償，這就避免了材料的起皺趨向，能夠得到良好的弧度效果。

2）拉彎成形工藝特點(diǎn)

工藝優(yōu)點(diǎn)：

①能夠拉彎成形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的型材斷面。

②可實(shí)現(xiàn)多弧段變曲率的型材拉彎成形。

③彎弧精度高，材料回彈穩(wěn)定，工件尺寸的一致性好。

④可有效消除材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力，產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好。

⑤由于金屬材料的冷作硬化，材料經(jīng)拉彎后，可改善材料的力學(xué)性能。

工藝缺點(diǎn)：

①拉彎產(chǎn)品斷面尺寸大小受設(shè)備噸位及鉗口尺寸的局限。

②拉彎模具投入成本大，模具通用性差。

③對于不對稱的型材截面，拉彎件截面變形控制難度大。

3）拉彎成形工藝關(guān)鍵技術(shù)

拉彎工件的弧度設(shè)計原則以不超過材料的伸長率為限度，拉彎成形中將出現(xiàn)型材壁厚變薄斷裂、起皺、截面畸變等成形缺陷，這些成形缺陷與型材的力學(xué)性能、截面形狀及拉彎工藝參數(shù)等因素密切相關(guān)。

4）拉彎型材成形力的計算

在進(jìn)行項(xiàng)目的技術(shù)能力評審中，需要考慮3個因素：設(shè)備的鉗口距離是否滿足材料的拉伸長度、鉗口尺寸是否滿足斷面尺寸夾持要求，另外，拉彎成形最關(guān)鍵的一點(diǎn)要計算材料所需的最大拉伸力大小。

5) 拉彎設(shè)備結(jié)構(gòu)及設(shè)備工作原理：

拉彎關(guān)鍵技術(shù)主要是模具設(shè)計，拉彎機(jī)不會給出理想的三維拉彎程序，工藝設(shè)計人員需要根據(jù)材料的性能及彎曲成形進(jìn)行系統(tǒng)的分析或CAE有限元分析，并通過不斷的工件試制，使三維拉彎模具及三維拉彎程序達(dá)到最佳匹配，并達(dá)到工件的技術(shù)要求，需要工藝技術(shù)人員具有較高的產(chǎn)品研發(fā)能力。

2. 輥彎成形工藝

1）輥彎成形工作原理

輥彎機(jī)一般分為立式輥彎機(jī)和臥式輥彎機(jī)。立式輥彎機(jī)上料操作方便，對于長大工件則宜采用臥式。輥彎機(jī)各軸工藝位置均由伺服電動機(jī)精確控制，液壓馬達(dá)系統(tǒng)驅(qū)動各軸的聯(lián)動，通過可編程序控制器（PLC）控制伺服電動機(jī)進(jìn)行動作。

2）輥彎成形工藝特點(diǎn)

輥彎機(jī)一般多數(shù)用來單圓弧工件的制作，模具制作周期短，投入成本低，操作簡單。

3）輥彎成形工藝關(guān)鍵技術(shù)

輥彎工藝難易程度取決于彎形材料的截面形狀，輥輪模具設(shè)計是工件成形技術(shù)的關(guān)鍵，一般模具材料選用45調(diào)質(zhì)鋼或模具鋼經(jīng)車床車削而成，通過熱處理及表面鍍鉻等工藝獲得模具硬度和表面粗糙度要求。

4）輥彎成形能力的計算

輥彎設(shè)備是否滿足輥彎工件的工藝要求，需滿足以下幾個條件：

①輥軸長度是否滿足材料的寬度尺寸。

②設(shè)備輥彎最小彎弧半徑是否大于工件的最小弧度。

③設(shè)備壓力是否大于材料輥彎成形力。

3. 壓彎成形工藝

1）壓彎成形工作原理

壓彎成形是利用液壓壓力機(jī)對材料施加壓力，通過壓彎模具對材料產(chǎn)生彎矩，使材料發(fā)生彎曲形成一定的角度和曲率

2）壓彎成形工藝特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

鋁合金型材折彎件L形及S形均可以采用壓彎工藝，由于型材斷面及形狀各異，各種壓彎件壓彎模具反彈量設(shè)計不一而同，需要經(jīng)過不斷的壓彎工藝試驗(yàn)摸索反彈量并經(jīng)幾次修模得到合理的模具壓彎形面。

壓彎工藝幾個關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)：

①壓彎模具的設(shè)計要充分考慮材料的變形趨勢和反彈量。

②由于鋁合金型材具有型腔空心結(jié)構(gòu)，合理的填料選用是壓彎成形的關(guān)鍵。

③對于斷面形狀不對稱型材，壓彎時要充分考慮防止側(cè)彎的有效措施。