板材闸压成形技术的优化探讨

闸压成形是一种在闸压机床上利用闸压模将金属板料沿直线逐边、逐次弯曲，使板材产生塑性变形，形成具有一定角度和一定曲率的工件的塑性成形工艺。闸压工艺广泛用于钣金加工，可成形各种几何截面形状的金属板箱、柜、盒壳、肋板、U形梁和屏板等。常见闸压件截面如图4-75所示。

闸压变形过程一般经历弹性变形、弹—塑性变形、塑性变形三个阶段。板材从平面闸压成一定角度和形状，其变形过程是围绕着圆角半径区域展开的，也就是说，圆角区域为主要变形区。

图4-75 各种常见闸压件

闸压成形时通常采用V形模具（见图4-76）。闸压开始时，模具的凸凹模和板料在A、B处接触，使板料产生弯曲。初始阶段弯曲半径r很大，弯曲力矩很小，仅使材料产生弹性变形。随着凸模下降深度的增大，凹模与材料的接触位置发生了变化，接触点B沿着凹模斜面不断下移，弯曲力臂和弯曲半径r逐渐减小，板料的弯曲变形程度加大，直到弯曲力矩增大到一定数值时，内外层材料的切向应力达到屈服强度而进入塑性状态。随着弯曲力矩增大，塑性变形向材料内部扩展。凸模继续下降，直至变形由弹—塑性变形完全过渡到塑性变形。最终，B点以上部分在与凸模的V形斜面接触后被反向弯曲，再与凹模逐渐靠紧，直至板材与凸凹模完全贴紧。

图4-76 V形件闸压过程

为了说明板料弯曲时产生的变形情况，弯曲前在板料弯曲部分划出弯曲始线、弯曲中线和弯曲终线，然后弯曲成形，如图4-77所示。

弯曲前，板料断面上三条线相等（见图4-77a）即ab=a₁b₁=a₂b₂，弯曲后，内层缩短，外层伸长（见图4-77b）即ab＜a₁b₁＜a₂b₂，这说明板料在弯曲时，内层的材料因受压而缩短，外层的材料因受拉而伸长。在拉伸与压缩之间，有一层材料长度不发生变化，这层叫应变中性层。应变中性层很重要，它是计算弯曲件坯料展开尺寸的重要依据。因为弯曲的前后，材料长度不变，所以在下料展开时，按此层的长度来确定。应变中性层的位置与弯曲半径有关，在弯曲半径大于料厚4倍时，通常近似取在材料厚度的二分之一位置。但当弯曲变形程度较大时，应变中性层向材料内侧移动，变形量越大，内移量越大。(www.xing528.com)

图4-77 板料闸压时的变形

a）划出弯曲线的板料 b）已弯曲成形的零件

在弯曲过程中，以应变中性层为界，内侧材料受压而变厚，外侧材料受拉而变薄。由于内侧材料增厚受到凸模的限制，因此，内侧材料的增厚量小于外侧材料的减薄量，总体上表现出厚度减薄的特点。

在弯曲时（见图4-78），对窄的板料（宽度小于板厚3倍时），在弯曲区的外层，因受拉伸宽度要缩小，内层因压缩要增加，其横断面形状变成了外窄内宽的扇形；对宽的板料（宽度大于板厚3倍时），由于横向变形受到宽度方向大量材料的阻碍，材料不易流动，横断面形状基本保持为矩形，所以宽度基本不变。

图4-78 闸压过程横断面形状变化