折弯机基础：CNC 折弯实际如何工作

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  要点速览
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  折弯机对金属做了什么
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  V 形开口、内半径与法兰长度
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  角度为何回弹及如何补偿
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  吨位、折弯长度与机床极限
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  让折弯可制造的设计规则
• 7
  CNC 折弯机作业如何逐步运行
• 8
  自由折弯、压底折弯与压印折弯对比
• 9
  折弯能保证与不能保证什么

折弯机是对放在凹模上的钣金毛坯施加垂直载荷的机床。凸模下行，接触板材，并将其压入 V 形开口。材料屈服，随后绕凸模圆角发生塑性变形。达到的角度取决于滑块行程，而非机床推力大小。

这一区别很重要。手动折弯机上，操作者凭手感并通过机械挡块设定滑块深度。CNC 折弯机上，控制器按存储程序定位滑块和后挡规，因此同一折弯可在几百分之一度内重复，无需重新设定。成形机理相同，重复性不同。

三类方式覆盖多数作业。空气折弯在凸模与凹模间留间隙，角度由深度设定。压底将凸模压到材料接触凹模壁，角度更固定，需要更大吨位。压印将凸模完全压入材料，迫使角度与模具完全一致，但需要数倍吨位，且折弯线变薄。

多数生产件采用空气折弯。它比压底更能容忍材料厚度变化，所需力最小，且一套凸模和凹模可产生多种角度。当图纸要求薄料角度保持在 ±0.5° 或更好时，压底是更可靠的选择。

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  凸模圆角半径当其大于自然半径时，通常决定内角半径。
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  V 形开口宽度控制折弯力和可实现的最小法兰。
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  后挡规沿折弯线定位毛坯；其挡面决定法兰长度。

V 形凹模开口是折弯作业中最有用的数值。空气折弯时，内半径跟随凹模，而非凸模。低碳钢的经验法则是内半径 ≈ V 形开口 ÷ 6。8 mm V 形凹模约给出 1.3 mm 内半径，与凸模圆角无关。

该规则随材料变化。5052 和 6061 铝在相同开口下需要稍大半径，因为它们在更紧的折弯处会开裂。304 不锈钢加工硬化快，较大半径可降低折弯外侧表面撕裂风险。

法兰长度是另一约束。法兰过短则无法跨过 V 形开口，零件可能掉入凹模。实用下限为四倍材料厚度加内半径。低于此值，应使用更窄凹模或不同工艺。

最小凹模开口也受力限制。V 形开口变窄，力上升。开口减半，每米吨位约翻倍。小机床上的薄凹模很快超出能力，因此凹模需同时按几何和压机吨位表选择。

凸模抬起时金属不会停止运动。弹性恢复使折弯张开。1.5 mm 低碳钢的回弹通常为 1–3°。304 不锈钢或 7075 铝可能更大，因为屈服强度相对弹性模量更高。

两种方法可减少回弹。第一是过弯：编程更浅的滑块深度，使材料被压过目标角度，然后松弛回到目标。空气折弯不接触凹模壁即可达到名义 90°，靠的就是这一点。

第二是凹模几何。更窄的 V 形开口增加折弯处塑性应变，减少弹性份额。因此紧凹模更能保持角度，代价是更高吨位和更小内半径。

对于整批需保持 ±0.25° 的零件，温度和材料批次仍会影响数值。控制器按存储表补偿，但首件始终在放行前用量角器或光学角度仪测量。

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  测量首件检查折弯线两端和中部的角度。
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  记录材料批次不同炉次的不锈钢可使回弹偏移一度。
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  检查轧制方向横向于轧制方向折弯与沿轧制方向折弯的表现不同。

吨位不是常数。它与材料厚度的平方、折弯长度成正比，与V形开口成反比。3 mm低碳钢在24 mm V形下模上折弯1 m所需的力，远小于6 mm钢的同样折弯，后者约需四倍。

折弯机额定吨位是跨中最大压力。长工作台上，滑块和工作台在负载下会变形。在3 m零件中部附近折弯时，除非设备有挠度补偿或模具加垫片，否则中间会张开。这是零件两端测得90°、中间92°的最常见原因。

折弯长度也决定模具选择。凸模和下模按分段供应，短折弯无需加载整个工作台。分段模具让我们能在4 m设备上折弯200 mm法兰，而不必承担全长模具的吨位代价。

我们把吨位表当作限制，而不是目标。折弯机在额定能力90%下运行会缩短模具寿命，并使角度更不稳定。如果工件需要更大压力，通常的答案是更宽的下模、不同的模具或不同的工艺。

大多数折弯问题在图纸阶段就已产生。2 mm钢上3 mm的法兰无法可靠成形，材料跨不过下模。移动折弯线或加厚法兰。

折弯线附近的孔和槽会变形。让它们距折弯至少2.5倍材料厚度加内半径，否则材料拉伸时孔会被拉成椭圆。

折弯之间相互干涉是下一个问题。90°零件上相距5 mm的两个折弯可能没有空间容纳凸模体。检查模具间隙，而不只是成品几何。

最后考虑折弯顺序。带四个法兰的盒体无法一次成形。顺序很重要，设计时未考虑顺序的零件可能需要专用模具或不同的角部让位。快速的DFM评审能在模具设定前发现这一点。