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铝型材拉弯成型过程中常见问题及处理

作者：唐志民

来源：《科技与创新》2015年第16期

摘 要：随着铝弯曲型材的广泛应用，其在生产中所暴露出的问题也逐渐增多。为了保证零件的合格率和生产的稳定性，降低生产成本，主要阐述了铝型材拉弯成型过程中常见的问题和相关处理方法。这已经成为了批量生产过程中急需解决的主要问题。 关键词：铝型材；拉弯成型；拉弯模具；拉弯零件

中图分类号：TG306 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.065

铝型材拉弯成型的基本原理是拉弯模具与台面固定不动，支臂拉伸型材绕拉弯模转动，使型材毛料在拉力和弯矩的作用下产生塑性变形，与模具逐渐贴合，从而获得所需形状的零件。拉弯零件的特点是曲率半径比较大、回弹比较大、曲率延轴向变化。铝型材拉弯被广泛应用于航空、航天、汽车、建筑和高速列车工业中，用于弯曲零件成型，比如机身、机翼加强筋和骨架，弧形房屋骨架、弧形门框、窗框，列车车头、车顶轮廓支撑件和窗框、弧形门框骨架。铝弯曲型材零件在我国机械生产和现代建筑中发挥着重要的作用。随着铝弯曲型材的广泛应用，其在生产中所暴露出的问题也逐渐增多。为了保证零件的合格率、生产的稳定性，主要研究了铝型材拉弯成型过程中常见的问题和相关处理方法。在铝型材拉弯成型的过程中存在许多问题，而这些问题会严重影响产品的合格率和生产效率，同时，生产成本对企业的正常运营生产也会造成极大的影响。鉴于铝型材拉弯成型产业化的需要，结合铝型材拉弯成型的现状，有效分析了铝型材拉弯型材成型的常见问题，提出了几点相关的改善措施，希望能为铝型材拉弯成型提供有效的参考。 1 存在的问题 1.1 外形轮廓度偏差

轮廓度是指型材经过拉弯，变化后的型材外形轮廓与外形样板或检验模胎的吻合程度。使外形轮廓度出现偏差的主要因素有：①拉弯模具的曲率回弹变化；②各批次冶金挤压型材材质不稳定，每根材料局部区域的硬度不均匀；③弯曲曲率半径变化过大；④型材毛坯截面积不均匀。

1.2 表面缺陷

表面缺陷包括型材拉弯后有裂纹、收缩起皱、弯曲表面凹陷和侧面垂痕。 1.3 拉弯后扭拧

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发生拉弯后扭拧这种情况的原因是型材截面积不对称，型材收边与放边应力不平衡。 1.4 垂直度超差

垂直度是指弯曲过后型材截面积垂直基准（与模具各曲率半径垂直）与检验平台的角度偏差。

1.5 型材工艺长度

型材拉弯工艺长度是指超出零件的实际长度，拉弯模具、夹具和设备需要的工艺材料长度。

1.6 安全生产

安全问题是工业生产过程中最受关注的重要问题。在型材拉弯时，可能会因为偶然因素而突然断裂，向外弹开，造成设备损坏和人员的伤亡，进而对企业的发展造成严重的影响。 2 解决措施

2.1 调整模具轮廓曲率

根据理论分析计算得出回弹量，通过拉伸试验得出修正近似值修正模具，尽可能使零件拉伸过后型材外形轮廓与外形样板或检验模胎吻合。考虑到型材的不稳定因素，根据后期校正的需要，可以拉过一点。由于弯曲曲率半径变化过大会造成一定的偏差，所以，可以在模具前端、垂直模具方向增加气缸，使需要弯曲型材与模具吻合，而拉弯模具与被拉弯型材不应该存在间隙。这种方法可以解决曲率中心异侧（曲率半径较大）的拉弯。

在设计过程中，要考虑型材截面积的形式和各部分的厚度。针对型材截面积的不对称，型材收边与放边应力不平衡造成的偏差可以在预拉伸时适当增加拉伸力。 2.2 表面缺陷处理

型材拉弯后有裂纹是因为拉伸力大，放边应力不能满足造成的。型材收边不到位就会引起收缩起皱，俗称有木耳边。这可以通过改善型材截面积或调整拉力来解决。

弯曲表面凹陷主要发生在空腔型材上。这类型材拉弯前需要用填充物将空腔弯曲部分填满。开口空腔可以用弹簧钢板叠加或聚四氟乙烯填料，而闭合空腔通常采用填砂等方式。 根据侧面垂痕产生的部位适当调整模具间隙，改善模具材料可以有效避免型材被划伤。 2.3 拉弯后扭拧处理

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拉弯后，产生扭拧的主要原因是截面积不对称，型材收边与放边应力不平衡。鉴于此，可以采取增加型材拉力的方式来改善这个问题，即在拉弯模具前增加垂直推顶气缸，同时，在拉弯后，保压一段时间会更好。另外，挤压型材不稳定造成的微量变形需要通过后期校正来完成。

2.4 垂直度超差处理

拉弯后，垂直度超差也是截面积不对称、型材收边与放边应力不平衡造成的。针对这种情况，可以通过调整拉弯模具的曲率变化来改善。根据后期校正的需要，可以拉过一点，而挤压型材不稳定造成的微量变形需要通过后期校正来完成。 2.5 型材工艺长度的确定

拉弯型材的毛坯长度是由零件长度、模具曲率延伸部分（零件长度、延伸部分、模具端部圆角合称模具有效长度）、设备夹头夹持部分和设备夹头延模具回转间隙组成的。除了零件长度外，其统称工艺长度。大批量生产工艺长度直接决定了零件的成本。因此，建议在满足弯曲零件成型状态下，尽可能减少模具的有效长度，必要时，可以在模具两端后部开缺口，使工作中的机床夹头能够自由进入模具后方，从而减少毛料两端的工艺余量。 2.6 安全生产

安全是工业生产过程中首要关注的因素。因此，在生产过程中，要在型材操作台前增加防护装置，制订相应的规章制度，培训全面的技术操作人员。另外，在型材拉伸过程中，严禁操作人员站在设备前端。 3 结束语

综上所述，需要拉弯的型材在设计型材截面积时要计算各截面部分的延伸力。在设计拉弯模具时，要考虑曲率回弹变化和后期校正的预变形，尽可能减少校正工序的工作量。在成批生产减少校正工序工作量，减少拉弯材料的工艺长度的同时，安全生产是生产降本首要关注的问题。当挤压型材不稳定时，就会出现少量拉弯型材轮廓度偏差、扭拧度超差、垂直度超差等缺陷，而这些都可以后期校正补救。 〔编辑：白洁〕

Abstract： With the wide application of aluminum bending section， the problems exposed in the production are gradually increasing. In order to ensure the parts of qualified rate and the

production of stability， reduce production costs， mainly expounds the aluminum pull bend forming process in the common problems and treatment methods. This has become a major problem to be solved in the process of mass production.