鈑金加工工藝不斷地精益求精，尤其是在一些精密不銹鋼折彎、不銹鋼裝飾件折彎、鋁合金折彎、飛機零件折彎、銅板折彎等應用上，進(jìn)一步對成形工件的表面質(zhì)量提出了更高的要求。
傳統的折彎工藝較易對工件的表面造成損傷，與模具接觸的表面會(huì )形成一條明顯壓痕或刮痕，從而影響***終產(chǎn)品的美觀(guān)度，降低了用戶(hù)對產(chǎn)品的價(jià)值判斷。
一、折彎壓痕出現的原因
本文以折彎一個(gè)V形零件為例進(jìn)行論述。鈑金折彎是金屬板料在折彎機凸模或凹模的壓力下，首先經(jīng)過(guò)彈性變形，然后進(jìn)入塑性變形的成形過(guò)程。在塑性彎曲的開(kāi)始階段，板料是自由彎曲的。隨著(zhù)凸模或凹模對板料的施壓，板料與凹模V形槽內表面逐漸靠緊，同時(shí)曲率半徑和彎曲力臂也逐漸變小，繼續加壓直到行程終止，使凹模與板材三點(diǎn)靠緊全接觸，此時(shí)完成一個(gè)V形彎曲。
折彎時(shí)，由于金屬板料會(huì )受到折彎模具的擠壓而產(chǎn)生彈性變形，板料與凹模的接觸點(diǎn)便會(huì )隨著(zhù)折彎工序的進(jìn)行而滑移。折彎工序中板料會(huì )經(jīng)歷彈性變形和塑性變形兩個(gè)明顯的階段，在折彎工序中又會(huì )有保壓的過(guò)程（模具與板料三點(diǎn)接觸），所以在折彎工序完成后，會(huì )形成三條壓痕線(xiàn)。
這些壓痕線(xiàn)一般是板料與凹模V槽肩部擠壓摩擦產(chǎn)生的，故叫做肩部壓痕，如圖1、圖2所示，形成肩部壓痕的主要原因可以簡(jiǎn)單歸類(lèi)為以下幾種。
圖1 折彎過(guò)程示意圖
圖2 折彎壓痕
1. 折彎方式
既然前面說(shuō)肩部壓痕的產(chǎn)生跟板料與凹模V槽肩部接觸有關(guān)，那么在折彎過(guò)程中，凸模與凹模之間的間隙不同影響板材受到的壓應力，產(chǎn)生壓痕的幾率和程度也會(huì )不一樣，如圖3所示。
相同V槽的條件下，折彎工件的折彎角度越大，金屬板料被拉伸形變量也越大，金屬板料在V形槽肩部摩擦距離也越長(cháng)；再者，折彎角度越大，凸模對板料施加壓力的保持時(shí)間也會(huì )越長(cháng)，綜合這兩個(gè)因素造成的壓痕也就越明顯。
2. 凹模V槽的結構
對不同厚度的金屬板料進(jìn)行折彎時(shí)，選擇的V槽寬度也不一樣。相同凸模的條件下，凹模V槽的尺寸越大，壓痕寬度的尺寸也越大，相應的，金屬板料與凹模V槽肩部產(chǎn)生摩擦力也越小，壓痕深度也自然而然減小了，相反的，板厚越薄，V槽越窄，壓痕也越明顯。
既然說(shuō)到摩擦，我們考慮的另一個(gè)與摩擦相關(guān)的因素便是摩擦系數。凹模V槽肩部的R角大小不一樣，在板料折彎成形的過(guò)程中對板材造成的摩擦也不一樣。另一方面，從凹模V槽對板料施加壓力的角度考慮也一樣，凹模V槽的R角越大，板料與凹模V槽肩部的壓力越小，壓痕便越輕微，反之亦然。
3. 凹模V槽潤滑程度
前面說(shuō)到凹模V槽表面會(huì )與板料互相接觸而產(chǎn)生摩擦。當模具出現磨損，V槽和板料接觸部分便會(huì )越來(lái)越粗糙，摩擦系數也越來(lái)越大。當板料在V槽表面滑移時(shí)，V槽與板料接觸實(shí)際上是無(wú)數粗糙的凸點(diǎn)與面的點(diǎn)接觸，這樣作用在板料表面的壓力也會(huì )相應增大，壓痕也就越明顯。
另一方面，工件折彎前沒(méi)有對凹模V槽進(jìn)行擦拭清潔，往往會(huì )因為V槽上殘留的碎屑對板料擠壓而產(chǎn)生明顯的壓痕，這種情況通常在設備折彎鍍鋅板、碳鋼板等工件時(shí)出現。
二、無(wú)痕折彎技術(shù)應用
既然知道折彎壓痕出現的主要原因是板料與凹模V槽肩部產(chǎn)生摩擦，那么便可以從原因導向的思維出發(fā)，通過(guò)工藝技術(shù)去減少板料與凹模V槽肩部產(chǎn)生的摩擦力。
根據摩擦力公式f=μ·N可知，影響摩擦力的因素有摩擦系數μ和壓力N，而且都與摩擦力成正比關(guān)系，相應的，可以制定以下幾種工藝方案。
1. 凹模V槽肩部使用非金屬材料
圖3 折彎類(lèi)型
僅僅通過(guò)增大模具V槽肩部R角的傳統做法改善折彎壓痕效果并不大。從降低摩擦副中壓力的角度出發(fā)，可以考慮在保證原有需要的擠壓效果的前提下，將V槽肩部改成比板料更軟的非金屬材料，如尼龍、優(yōu)力膠（PU彈性體）等材料。考慮到這些材料容易損耗，需定期更換，目前應用這些材料的V槽結構有以下幾種，如圖4所示。
圖4 非金屬槽心V槽結構示意圖
2. 凹模V槽肩部改滾珠、滾筒結構
同樣基于減少板料與凹模V槽之間摩擦系數的原則，可以將板料與凹模V槽肩部的滑動(dòng)摩擦轉變成滾動(dòng)摩擦，從而大大減少板料受到的摩擦力，有效避免出現折彎壓痕。目前模具行業(yè)中已經(jīng)廣泛應用此種工藝，滾珠無(wú)痕折彎模具（圖5）是比較典型的應用實(shí)例。
圖5 滾珠無(wú)痕折彎模具
滾珠無(wú)痕折彎模具滾筒與V槽之間為了避免剛性摩擦，同時(shí)也是為了讓滾筒更容易轉動(dòng)和潤滑而添加了滾珠，從而同時(shí)達到減少壓力和降低摩擦系數的效果，所以滾珠無(wú)痕折彎模具加工出來(lái)的零件基本可以實(shí)現無(wú)可見(jiàn)壓痕，但對鋁銅等軟性板材無(wú)痕折彎效果不佳。
從經(jīng)濟性角度考慮，由于滾珠無(wú)痕折彎模具結構較前面所述的幾種模具結構都復雜，加工成本高，維護難度大，這也是作為企業(yè)管理人員在選用時(shí)需要考慮的因素。
3. 凹模V槽肩部改翻轉結構
圖6 翻轉型V槽結構示意圖
目前行業(yè)中還有一種模具是利用支點(diǎn)轉動(dòng)原理通過(guò)凹模肩部翻轉來(lái)實(shí)現零件折彎的。這種模具一改傳統定型凹模V槽結構，將V槽兩側傾斜面設置成可翻轉機構，在凸模下壓板料的過(guò)程中，借助凸模的壓力將凹模兩側的翻轉機構由凸模頂點(diǎn)向內翻轉，從而使板料折彎成形，如圖6所示。
這種工況下的板料與凹模并沒(méi)有產(chǎn)生明顯的局部滑動(dòng)摩擦，而是緊貼著(zhù)翻轉平面向凸模的頂點(diǎn)靠攏，避免零件出現壓痕。這種模具的結構較前面幾種結構更為復雜，帶有拉簧、翻轉板結構，維護成本和加工成本更大。
前面介紹了幾種實(shí)現無(wú)痕折彎的工藝方法，下面對這幾種工藝方法進(jìn)行對比，如表1所示。
表1 無(wú)痕折彎工藝對比
4. 凹模V槽與板料隔離（推薦使用該方法）
前面提到的都是通過(guò)變換折彎模具的方式實(shí)現無(wú)痕折彎，對企業(yè)管理者來(lái)說(shuō)，為實(shí)現個(gè)別零件無(wú)痕折彎而開(kāi)發(fā)采購一套新模具的做法不可取。從摩擦接觸的角度出發(fā)，只要將模具和板料隔離開(kāi)來(lái)，摩擦便不存在。
于是，在不變換折彎模具的前提下，可通過(guò)使用軟質(zhì)薄膜的方式使凹模V槽與板料之間不產(chǎn)生接觸的方式來(lái)實(shí)現無(wú)痕折彎。這種軟質(zhì)薄膜也叫折彎無(wú)痕壓膜，材質(zhì)一般有橡膠、PVC（聚氯乙烯）、PE（聚乙烯）、PU（聚氨酯）等。
橡膠和PVC的優(yōu)點(diǎn)是原材料成本較低，缺點(diǎn)是不耐壓、保護性能差、壽命短；PE、PU作為性能優(yōu)良的工程材料，以其為基材生產(chǎn)的無(wú)痕折彎壓膜具有良好的抗撕裂性能，所以壽命較高、保護性較好。
折彎保護膜主要是在工件和凹模肩部之間起到緩沖作用，抵消模具與板料之間的壓力，從而防止工件在折彎時(shí)產(chǎn)生壓痕，使用時(shí)只要把折彎膜放在凹模上即可，具有成本低，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
目前市面上的折彎無(wú)痕壓膜一般厚度為0.5mm，尺寸可根據需要而定制。折彎無(wú)痕壓膜一般可在2t壓力的工況下達到約200次折彎的使用壽命，并具有耐磨性強、抗撕裂性強、彎曲性能優(yōu)異、抗張強度及斷裂伸長(cháng)率高、耐潤滑油及脂肪族碳氫溶劑等特性。
結束語(yǔ)：
鈑金加工行業(yè)市場(chǎng)競爭十分激烈，企業(yè)想要在市場(chǎng)占據一席之地，就需要對加工工藝技術(shù)不斷精益求精。不僅要實(shí)現產(chǎn)品的功能性，更要考慮產(chǎn)品的工藝性和美觀(guān)性，同時(shí)也要考慮加工經(jīng)濟性，通過(guò)應用更高效、經(jīng)濟的工藝使產(chǎn)品更易加工、更經(jīng)濟、更美觀(guān)。（選自《鈑金與制作》2018年第7期，作者:陳沖南）
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