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金属弯曲如何工作?

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写的

JS

出版
Jun 23 2025
  • 弯曲

跟着我们

how-does-metal-bending-work

如何将普通的金属板变成支撑密钥组件,无缝设备外壳或坚固的结构支架的服务器机箱?在我们的JS的眼中,这不是一个简单的折叠。金属弯曲这意味着我们使用精确的力使金属板沿固定线永久变形,将其从直板转换为所需的角度或形状,例如V形凹槽或U形弯曲。

听起来像是用力弯曲,但远非如此简单。做得很好绝对是一门科学。我们的团队每天的看法是如何根据金属板的厚度和所需的弯曲角度了解金属材料的特征,如何选择正确的方法并使用那些先进的计算机控制设备。

为什么这么特别?因为最终弯曲角度的准确性和质量都取决于是否已经制定了这些细节。

正是由于这个坚持精确控制我们可以将看似普通的金属板变成支持各种行业的关键部分。从不起眼的小括号到大型结构部件,金属弯曲的工程智慧在其后面凝结。

核心答案摘要:

阶段 核心原则 结果
施加的初始阶段 弹性变形。 该材料暂时弯曲,可以在释放力后完全恢复其原始状态。
超过产量点 塑性变形。 发生永久变形,导致金属内部晶体结构的滑倒和不可逆的变化。
释放力后 春回。 恢复了部分弹性变形,导致最终弯曲角度大于卸载过程(稍微打开)。
工程补偿 迫在眉睫。 预先计算反弹量,并弯曲到一个小于目标角度的角度,以抵消反弹。

本文将回答您的问题:

  • 在本指南中,我将向您介绍金属弯曲的物理学,并详细说明新闻制动器的工作原理。
  • 然后比较几种常用的弯曲方法。
  • 然后分享一个我们解决的问题的实践示例。
  • 最后,我将回答您关心的所有常见问题。

您为什么要信任本指南? JS的一线制造见解

本指南每天都来自我们的JS研讨会。我们每天都在“与金属交谈”,并通过媒体制动进行精确的说明。

以简单的90度弯曲为例。您认为这很简单吗?

但是在实际操作中,材料的反弹,弯曲半径的选择以及内部压力的释放都需要精确的计算。本指南中的每个建议都是我们手工处理数千个钣金零件后积累的真实经验。

我们在JS提供的不仅仅是在线金属弯曲处理服务。我们已经深入参与了客户的整个制造过程,并解决了困难的实际问题。

例如,在研讨会中,我们遇到了一种情况,即由于弯曲序列未正确排列,因此无法组装和形成零件。通过优化弯曲溶液,我们成功地避免了弯曲材料破裂的风险。我们希望成为您的工程合作伙伴,从绘画到物理产品。

“正如质量领域的领导者约瑟夫·尤兰(Joseph Juran)强调的那样:经验不是您发生的事情,而是您对所发生的事情所做的。”

我们指南的内容是我们反复思考和对大规模研讨会实践的挑战,遇到的挑战和成功解决方案的结果。它来自真实的生产线,并凝结了我们对钣金形成过程的理解,这就是为什么您可以信任它的原因。

金属弯曲科学:塑性变形的艺术

如果您想要一张平板的金属弯曲成所需的角度,则不能只施加强大的压力。关键是要了解金属的两个核心变形特征:弹性变形和塑性变形。仅当您施用足够的力使金属板进入塑性变形区域可以维持固定的弯曲角度。

阶段1:弹性变形

想象一下,您用手轻轻弯曲塑料尺。它会弯曲,但是一旦您放开,它就会反弹回到原始形状。当力在开始时较小时,金属也是如此。它会变形一点,但是只要您放开,它就会立即恢复其原始形状,而不会留下任何痕迹。这个阶段就像材料的瞬时响应,不会发生永久变化。

关键转折点:屈服强度

每种金属都有一个“固执点”,这被称为产生强度。当您使用的力变得越来越大,如此之大,以至于金属内部的“肌肉和骨骼”开始失败,移动和脱臼,它就会超过这一点。一旦超过这一点,金属就无法完全返回其原始形状。它标志着永久变形的开始。

最终目标:塑性变形

当施加力稳定地超过屈服强度时,金属将进入我们想要的塑性变形阶段。此时发生的弯曲是永久的!金属板已转化为新形状。我们弯曲机的核心工作是将金属准确,可控性地将金属带入此阶段,并将其保持在那里。

一个不容忽视的现实:春回

即使在金属弯曲之后,它也会经历永久变形(塑性变形),并且试图恢复其原始形状的弹性力的一部分仍存储在内部。就像弯曲的春天想要反弹一样。因此,当释放弯曲压力时,这种外力将使弯曲角度反弹一点,就是弹回效果

不要低估这个弹回的背包,它将直接使成品的角度不准确!为了抵消它,经验丰富的研讨会大师和智能的CNC弯曲系统都必须预先计算并保留本回弹金额。

特定操作是:为了获得准确的90度弯曲角,实际弯曲可能必须故意按至87或88度,然后依靠材料自己的反弹力将其反弹至90度!预先压力更深的角度差为弯曲角度。

因此,您会看到,金属弯曲不是蛮力的工作,而是精确控制弹性和可塑性。从了解材料的屈服强度到塑性变形,再到回弹补偿,每个步骤都与成品是否合格有关。

“在JS研讨会中,我每天都会考虑这些细节。下次您在设计钣金零件时遇到弯曲问题,或者想确保弯曲是准确的,可以随意与我们交谈。有了我的经验,我可以帮助您将图纸上的线条变成真实的物体,这些物品完全是相同的。”

Elastic deformation and plastic deformation

核心过程和设备:主弯曲技术的分析

在了解弯曲的基本原理之后,下一步是依靠关键设备来实现它。在钣金加工领域,CNC按制动绝对是实现金属弯曲的主要力量。它主要通过几种不同的工作模式完成弯曲任务:

主要力量:CNC Press Brake

它如何工作?

简而言之,它依赖上部和下部之间的合作。机器顶部有一个打孔器,下面有V形开口的模具。我们将金属板放在它们之间。然后,将打孔压力向下压,将纸压入下面的V槽中,并形成角度。这是我们日常金属弯曲的基本操作。

比较三种核心弯曲方法

“彼得·乌林茨(Peter Ulintz)教授强调:理解和选择与应用程序相匹配的弯曲方法是实现成本,精度和生产效率之间达到三角平衡的关键。”

CNC弯曲机的工作方法不是静态的,主要有三个弯曲方法

(1)空气弯曲(最常用):

  • 原理:打孔器按下纸板,但并不能完全按下模具底部的纸张,这等同于让模具上方空气中的纸板弯曲。
  • 优点:灵活性是其最大的亮点。您可以通过使用模具来制作许多不同的角度,这非常方便。此外,它具有三个设备吨位的最低要求,并具有快速的生产准备和高成本效益。
  • 局限性:形成角会受到材料反弹的极大影响。因为释放了材料后,它会反弹一点,并且弯曲的角度可能与设置略有不同。因此,这取决于操作员的经验和机器的控制精度。

(2)底部(更准确):

  • 原理:这次拳打将纸按到底部,紧紧地紧贴V形表面模具和弯曲角度完全由模具的形状确定。
  • 优点:更高的精度!因为压力是固体的,所以材料反弹的空间较小,并且角度控制更准确。
  • 限制:比空气弯曲需要30%-50%的设备吨位。更重要的是,一组模具只能使其设计为特定角度。要改变角度,必须更换模具,并且灵活性有点差。

(3)套装(高精度,但很少使用):

  • 原理:使用极高的吨位(通常是空气弯曲的5-8倍)将冲刺的尖端像邮票一样迫使材料进入材料,以使材料变形并完全消除反弹。
  • 优点:从理论上讲,它可以达到最高的形成精度和角度一致性。
  • 局限性:机器和模具需要太多时间,机器负担了,并且模具很容易损坏。通常只能用于较软的材料或特定的情况。由于投资高分和许多限制,现在它的生产越来越少,除非精确要求特别严格。

常用弯曲方法的核心数据的比较:

弯曲方法 应用渗透率(估计) 典型的角度精度范围 必需的吨位(相对空气弯曲) 主要适用材料厚度范围
空气弯曲 85%-95% ±0.5° -±1.0° 基准(100%) 薄板中等厚的板(普遍适用)。
底部弯曲 10%-30% ±0.1° -±0.5° 130% - 150% 薄板 - 中板。
铸造 <3% ±0.1°(理论上最佳) 500%-800% 薄纸(主要由软材料制成)。

资料来源:ASM手册,Fabtech报告。

弯曲曲线和气缸:滚动弯曲

什么时候最好使用它?

当您需要使用连续曲线的弧,锥或圆柱体时,CNC弯曲机无法做到。这是滚动弯曲机发挥作用。

它如何工作?

通常,它依靠三个或四个旋转辊,金属板通过它们。通过调节滚筒的位置和角度,板一点一点一点地弯曲,最后形成我们想要或滚动到气缸中的弧。这是用于弯曲表面建模的特殊工具。

简要总结:空气弯曲是灵活的和节省劳动力的,并且是每日金属弯曲的主要力量。底部弯曲更准确,但不够灵活。印刷弯曲的弯曲能够追求极高的准确性,但很昂贵,现在很少使用。要制作弯曲的气缸,您必须依靠滚动弯曲机。每种方法都有最合适的处理。

“在JS,我们知道选择正确的弯曲过程对于零件质量和成本至关重要。如果您有需要处理的钣金零件,尤其是那些需要精确,效率或复杂形状的钣金零件,请随时随时与我们交谈。我们的团队拥有经验丰富且设备齐全,可以帮助您选择最合适的金属弯曲解决方案。”

Three core bending methods

实际战斗案例分析:为无人机地面站构建精密控制台外壳

我刚刚完成了一个非常有趣的项目,该项目恰好是用作示例,以告诉您金属弯曲如何在实际产品中起关键作用。这次,是为了帮助一家制造无人机地面站的公司建造一个精密控制台壳。

客户挑战:需要完美对齐的复杂外壳

项目背景:客户是一家具有想法的初创公司,并设计了便携式无人机接地控制台。外壳由2mm厚的5052铝合金板制成,需要在其上打开孔以安装屏幕,操纵杆和各种界面。弯曲的拐角总计超过12个!最重要的是,所有开口和角落的位置都必须是准确的,即使有一点差异也无法正常工作。

潜在风险:

一旦获得最初的设计,我们就会知道该项目的风险点。问题是什么?两个地方:

  • 首先,弯曲半径不足:某些零件的内弯半径的设计仅为0.5mm,它比最小弯曲半径推荐用于材料(通常是材料厚度的1倍,例如2mm)。
  • 其次,弯曲间距太小:如果遵循此设计并且直接使用了弯曲机,则材料在弯曲时要么直接裂开,要么将零件变形并取消,因为无法插入模具或干扰模具。危险不是微不足道的!

Unmanned aerial vehicle ground control console shell

JS的工程修复:制造性和过程优化设计

(1)根本原因分析(DFM):

在项目报价和可行性分析阶段,我们使用专业软件对客户的详尽分析进行了彻底分析3D模型并迅速确定上述风险点。

(2)复杂的客户修改:

找到问题不是目的,而是解决问题。我们及时与客户联系,并提供了一些优化建议:

  • 增加弯曲半径:非常建议将最小弯曲半径从不安全的0.5mm增加到适合材料特性的不安全的0.5mm(材料厚度)。这样,它可以安全弯曲,不会破碎。
  • 在法兰高度上进行调整:两个弯道变得太重。调整一个法兰的高度,以便有足够的空间使弯曲模具可以使用,以免冲突。

(3)正确的过程计划:

对于具有超过12个弯曲的复杂组件,弯曲序列非常重要。错误的序列将使由于弯曲的结构锁定而导致操作后无法达到操作的零件。我们的工程师总是结束并设置最佳弯曲步骤,以便轻松骑车。

(4)准确的展开计算:

为了确保最终尺寸准确,必须将未折叠的平板尺寸计算为毫米。我们使用软件准确计算每个角落的弯曲扣除量,以确保保留准确的边距,以便在切割和切割时弯曲。

关键过程优化点的比较:

设计风险点 客户初始设计 JS优化计划 优化目的
最小弯曲半径 0.5mm 2mm(材料厚度的1倍)。 避免弯曲和破裂以确保物质安全。
钥匙法兰高度 15mm 调整为18mm。 保留足够的模具操作空间,以防止弯曲干扰。
弯曲序列 不清楚 详细的步骤计划。 防止零件自锁,并确保所有弯曲都可以完成。

最终结果和价值

  • 结果:设计优化已经到位,过程计划清晰,我们的研讨会主人具有出色的操作技能。样本一次成功地弯曲了!所有孔位置,界面位置和弯曲角度都符合设计精度要求。
  • 价值:最重要的是,我们在早期的专业DFM分析直接帮助客户避免了一定会失败的试验生产。它不仅节省了数千美元的证明费用,而且更重要的是,它至少节省了一周的宝贵研发时间!
  • 核心灵感:要处理复杂的金属弯曲零件,不足以拥有顶部CNC弯曲机。真正的价值在于我们的工程师的实践经验,他们可以提前预见风险,优化产品设计并计划完美的流程。设备已经死了,经验还活着!

“此案充分说明,对于精确的钣金加工,尤其是复杂的弯曲零件,在早期阶段进行深入的工程分析和过程计划至关重要。在JS中,我们不仅拥有先进的设备,而且还具有经验丰富的工程师团队,他们专注于帮助您将设计转换为可以有效制造的产品。”

Product design drawings

常见问题 - 您关注的所有弯曲问题

最常用的钣金弯曲方法是什么?为什么?

关于最常用的弯曲方法,答案很明确:空气弯曲。

为什么最受欢迎?

  • 关键是两个词:灵活性!一组标准的V形下部模具具有合适的打孔,可以通过精确控制打孔的向下压力深度,将其弯曲成各种不同的角度。这意味着在生产过程中需要更改模具的次数大大降低,并且自然会提高效率。
  • 它特别适合具有各种产品和小批量的生产场景,从而节省了时间并控制成本。在我们每天接触的金属弯曲项目中,保守地估计,超过90%的工作将是空气弯曲的首选。

什么是“弹回”?如何解决?

弹回是无法避免的关键问题。它指的是自然现象,即在去除弯曲压力后,金属板会反弹。您可以想象弯曲钢铁尺,当您放手时,它总是会反弹。

如何解决?

  • 核心想法是超越薪酬。简而言之,这是故意弯曲的角度比目标值小一点(例如,如果是90度,实际上可以按至88度),为反弹留出空间,以便它可以反弹到我们需要的角度。
  • 但是,没有猜测这种补偿金,必须通过经验公式来计算,或通过尝试弯曲多次来微调。在我们的研讨会中,经验丰富的大师可以通过机器补偿功能非常准确地控制篮板。

设计弯曲零件时,最重要的考虑因素是什么?

作为JS公司的一线弯曲工程师,这三个因素对我们来说是最重要的设计钣金弯曲零件时:

  • 最小弯曲半径:这是底线!弯曲的内半径不得小于材料所承受的极限,否则折叠时会破裂。通常,最小半径必须至少等于材料厚度(1T),并且安全点为1.5t或2t,具体取决于材料的硬度。
  • 最小法兰高度:折叠的“边缘”的高度。如果太短,则无法稳定地夹紧或压制模具,并且弯曲部分的大小不准确甚至滑动。在经验方面,该边缘的高度必须至少是材料厚度(4T)的4倍才能可靠。
  • 孔和槽之间的安全距离以及弯曲线:如果孔或插槽离线太近而以至于无法弯曲,则在弯曲时很容易变形或弄平孔。在设计过程中必须保留足够的安全距离。该距离也与材料厚度和直径有关,需要计算或通过标准来引用。

很好地控制这三个点可以避免大多数制造问题和零件提前取消的风险。

概括

金属弯曲不是一个简单的“弯曲”,它是一项整合材料科学,机械计算和精确技术的技术。每个精确的弯道背后是对细节的严格控制和无数实践中积累的经验。无论您的项目是坚固的工业柜还是精致的电子设备外壳,其质量和可靠性都不能与支持精确的金属弯曲技术

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