高卫华 GAO Wei-hua
（宁夏天地西北煤机有限公司，石嘴山 753000）
（Ningxia Tiandi Northwest Coal Machinery Co.，Ltd.，Shizuishan 753000，China）
摘要： 本文对槽型钢存在的弯裂现象分析产生的原因，弯曲变形区不仅存在横向内外层的拉伸、压缩现象，而且也存在纵向内外层的拉伸、压缩。通过以上分析，以及对工装模具设计及钢板弯曲成形工艺的研究，将原模具进行了改进，改进后成形工件合格率达到95%以上，不仅改善零件外观质量，提高产品生产效率，而且降低生产成本。
Abstract: This paper analyzes the causes of the bending crack in channel steel. There are the phenomena of tensile and compression of horizontal and lengthways layer inside and outside in the bending deformation zone. The original moulds are improved by the analysis and the studies of the design of the tool and equipment and the curving forming technology of steel plate. The percent of pass of the formed workpiece after the improvement is over 95%. It improves the appearance quality of the parts and the production efficiency of the products and reduces the production cost.
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关键词 ： 弯裂；两向弯曲成形；提高效率
Key words: bending crack；bidirectional curving forming；to improve efficiency
中图分类号：TG385.2 文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2015）02-0038-02
0 引言
目前，随着带式输送机的不断深入发展，整机零部件在满足强度的要求下，向更轻巧、更清洁、更安全的方向发展。宁夏天地西北煤机有限公司设计的皮带机机身托辊架部分零件—边支座，在满足结构性能的要求下，将槽钢成形结构改进为钢板成形。之前，钢板在成形前进行退火处理，成形后的零件基本无开裂现象，但为了降低成本，简化生产工序，减少退火工序后成形的零件存在开裂现象，针对此问题采取了工艺改进措施。
1 边支座弯曲变形工艺分析
该公司生产的边支座采用6mm的Q235-A钢板剪切下料，使用边支座弯曲成形模具，一模完成纵横两向弯曲成形。如图1所示，边支座为一个宽度方向成U形、长度方向弯曲成35°的工件。
边支座在弯曲成形过程中存在的难点如下：①钢板毛坯料剪切后剪断面质量差，容易造成应力集中，弯曲变形时，使毛坯过早破坏；②弯曲后折弯处外表面有压痕，影响工件的外观质量；③成形后折弯处出现弯裂的质量缺陷，产生劣质品。
2 弯曲成形工件的力学分析
2.1 确定钢板的成形折弯处 根据图形尺寸计算毛坯的展开尺寸及其折弯线，毛坯的成形有3处折弯线，如图2所示，通过图示的折弯线可以看出，边支座的成形是纵横双向弯曲成形，不仅存在横向内外层的拉伸、压缩，而且存在纵向内外层的拉伸、压缩。
2.2 确定弯曲件的受力分析 在弯曲变形过程中，只有形成圆弧部分的钢板参与变形，这部分就是弯曲时的变形区。板料弯曲时，在变形区外层受到拉伸，内层受到压缩。当外层的拉伸应力超过材料的极限强度时，就会产生弯裂。
当材料上作用弯矩M时，就会发生弯曲变形。材料变形区内靠近曲率中心的一侧金属，在弯矩引起的压应力作用下被压缩缩短；远离曲率中心的一侧金属，在弯矩引起的压应力作用下被拉伸伸长。
在材料弯曲的初始阶段，弯矩的数值不大，材料内应力的数值尚小于材料的屈服点，仅使材料发生弹性变形（见图3a）。
当弯矩的数值继续增大时，材料的曲率半径随之缩小，材料内应力的数值开始超过其屈服点，材料变形区的内、外表面由弹性变形过渡到塑性变形状态，以后塑性变形由内、外表面逐步地向中心扩展（见图3b）。
材料发生塑性变形后，若继续增大弯矩，而材料的弯曲半径一定，此时会因变形超过材料自身变形能力的限度，材料过度变薄，局部失稳而使外层表面首先出现断裂，并向内伸展，致使材料发生断裂破坏（见图4）。
3 模具结构
该工装采用的是无导向装置的压弯模，为了保证成形后工件的质量，提高产品合格率，对模具的结构设计进行优化改进。
①经过多次验证，对成形模上模主要发生弯裂的区域L尺寸进行确定，最终确定L=60，在长度方向折弯成形线左右两侧，见图5a。
②对上下模发生弯裂区域（L处）的间隙进行调整，将间隙放大，保证下模尺寸不变，上模间隙在原有基础上增加0.5mm，见图5b。
4 总结
通过上述对边支座成形模具工装的优化改进，产品质量得到有效控制，改进后成形工件合格率达到95%以上，不仅改善零件外观质量，提高产品生产效率，而且降低生产成本。图6是工装改进后边支座的压制情况，工件在批量生产中，保证产品质量稳定性，满足后道工序的生产需要。
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参考文献：
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