圆弧形零件加工方法的选择本文介绍了圆弧形零件根据不同的材料、形状要求而采取不同的毛坯、加工方法的选择，分别介绍了加工工艺原理以及适用范围。
标签：圆弧形零件加工方法适用范围1 圆弧形零件的应用范围棉纺产品中，大量使用吸风、除尘、防护类罩壳等零件，此类零件的外形结构要求与风机、辊筒(刺辊类)等旋转体零件外形相匹配，保持各组件气流的稳定，并降低气流阻力，减少功率损失，降低噪音。
因此此类与气流有关的零件多以采用圆弧外形结构为主。
2 加工方法的选择选用那一种加工方法对圆弧形零件进行加工，一般要针对零件在设备中的作用和尺寸精度、配合精度要求，对零件的强度、加工工艺性要求进行分析，并核算加工成本，以确定不同的加工方法。
对于圆弧类零件的加工，除结合本单位自身的加工能力外，采用合适的设备和加工方法，可有效提高生产效率，降低加工成本。
2.1 三辊卷板机卷圆方法2.1.1 零件外形特点在管道零件中，圆形管道加工方便，简单实用，而且圆形管道比较容易保证局部阻力要求尽量小要求，可有效节省能源，降低噪音，因此圆形是管道零件外形的首选。
圆形管道类零件大部分采用三辊卷板机设备进行加工。
2.1.2 卷圆原理三辊卷板机以对称卷板机为主，是在两个下辊筒的中间对称位置上有一个可在垂直方向运动的上辊筒，工作时，置于上、下辊间的板料随着上辊的压下，在支撑点间发生弯曲，当上辊转动时，由于磨擦力的作用使板料跟着移动，从而发生均匀的弯曲变形。
如图一所示：卷板机工作时，只有与上辊接触到的板料部分才能被弯曲，而板料两端头各有一段长度部分由于接触不到上辊而不发生弯曲变形，此段板料称为剩余直边。
2.1.3 卷圆加工方法剩余直边的加工：由于板材卷圆时有剩余直边，在卷圆之前一般要用模具对板料两端进行预弯(槽头)，使其圆弧符合卷圆弯曲半径。
是否采用模具进行预弯，除考虑零件精度要求外，板材厚度很关键，一般以1mm料厚为界，大于1mm采用模具预弯，小于1mm采用手工预弯。
在圆形管道加工中，材料选用多以板厚0.75mm的镀锌钢板，考虑到管道外形尺寸精度低，接缝以咬口形式为主，板料强度低容易修正等因素，剩余直边可采用手工拍打等方法进行预弯或合配后修正，并可多件叠加在一起进行预弯。
小于1mm镀锌钢板材料在卷圆之前不采用模具进行预弯(槽头)，特别是对于直径尺寸大，宽度尺寸小的管道的加工(例如咬口弯头各节的加工)，可有效提高加工效率。
2.1.4 适用范围采用三辊卷板机加工方法，虽然加工方便，效率高，但根据棉纺设备中圆弧零件以薄板类材料冷弯为主情况，存在圆弧卷圆半径受辊体尺寸和卷圆内径应大于40倍料厚的限制，因为在室温下，当卷圆内径小于40倍材料厚度时，普通碳钢的变形大于5％，材料的受拉面会产生龟裂而导致零件报废，因此，只有卷圆内径大于40倍材料厚度零件，才能进行冷卷加工。
钢板在卷圆过程中由于受到上、下辊的挤压作用，会产生塑性变形而使长度增加。
而且圆弧定位精度低，圆弧半径和弧度大小不易控制等缺陷。
所以此加工方法适用于零件尺寸精度要求低，截面为圆形零件的加工，卷圆没有阻碍，方便后期在三辊卷板机上二次修正外圆，若零件圆弧较短，两头直边占总长大部分尺寸，如图二所示，则不适合卷圆加工。
2.2 专用槽压圆弧工装加工方法2.2.1 圆弧形零件的加工特点：现代棉纺设备中，圆弧形撑挡、罩板零件大量采用薄钢板槽压焊接成形结构，此结构有重量轻、加工方便、圆弧表面质量好、生产周期短等优点，加工完成后圆弧表面不再采用车、铣、磨等机加工方法二次加工。
2.2.2 加工方法的选择此类零件对圆弧尺寸精度要求高，部分零件圆弧半径尺寸精度要求控制在0.2mm以内，一般情况下，当圆弧半径标注公差≤0.5mm时，需采用专用槽压模，对于不同圆弧相交的外形结构，若精度要求高，更需要专用整形模。
如图三所示。
2.2.3 分段槽压圆弧时依次槽压的定位问题在许多情况下，零件圆弧弧长较长，若采用整体压模一次压制成形，压模工装外形尺寸大，并仅能加工此圆弧，通用性差，模具制造成本高。
因此在工装设计时多以小弧度槽压模为主，加工时采取分段槽压大弧度圆弧方法。
如图四所示：采用小弧度工装槽压大弧度零件存在的主要问题是如何控制依次槽压的定位问题，因零件是依次分段槽压，一般情况下，第一次槽压(第一刀)能采用定位板定位，槽压后面部分圆弧时，没有定位板定位，存在不易控制槽压定位位置情况，造成园弧扭曲变形，因此分段槽压圆弧加工时，对操作人员技术素质和经验水平要求高。
由于存在槽压定位误差问题，使分次槽压圆弧半径没有一次槽压成形精度高。
2.2.4 槽压工装的选用在槽压工装设计时，应考虑加工零件长度的发展方向，工装长度有一定的宽余，以适应将来零件长度加长时仍能使用，提高工装的通用性要求。
对于圆弧半径尺寸未注公差要求，可以采用相近半径圆弧采用同一套槽压工装加工，一般情况下，大圆弧零件可以采用小圆弧槽压工装进行槽压，槽压后手工用木打板或木榔头放大零件圆弧，校修过程中，用正圆弧样板进行检验。
在某些情况下，当产品改型后的零件加长了，原槽压工装长度不够，或生产周期短，没有时间制造工装的问题。
这时也可采用短圆弧模具分段槽压长零件，在这里需要注意的是：①首先选用足够长的大圆弧模具进行预弯，然后用短圆弧模具分段槽压，而且槽压圆弧时上模逐步下移采用分次浅槽压方式，圆弧槽压不能一次到位；②槽压镜面钢板时，接刀处圆弧表面容易留下槽压痕迹，应采用增加保护膜厚度、分次浅槽压等措施。
2.2.5 零件材料的选用对于外形尺寸精度要求高的零件，采用槽压成形方法，板料的质量控制也很重要，经加工验证选定的板料，一般不随意更换板料供应厂家，因为即使是同一个厂家生产的相同标准的料坯，不同炉次的板料的回弹系数和延伸率都会有所差别，不同厂家的材料差别更大。
2.3 三点折弯机折弯方法2.3.1 三点折弯机工作原理：(如图五所示)三点折弯机是采用下模具凹模入口的圆角与其柱销上的表面组成三点。
由这三点精确地确定折弯角度，若改变可调节的柱销的高度，就可得到不同的折弯角度。
位于凸模和滑块之间的液压垫，是为了补偿滑块和工作台的挠度变形，使板料在折弯过程中沿着凹模全长接触到这三点，液压垫压力在折弯长度均匀分布，使凸模的折弯力在折弯全长上也是均匀分布的。
（三点折弯角度精度可达±15″），整个凸凹模由若干10、20、30、50、100毫米等宽度的分块模具组成，每块凸模为弹性支承，能自动适应凹模的折弯直线度和保证恒定的压力分布，提高了折弯角度的精度和折弯棱边的直线度。
2.3.2 三点折弯机加工方法以上可知，三点折弯机有很高的折弯精度，非常适用于产品试造和小批量圆弧形薄板类零件的加工。
三点折弯机在加工时，把圆弧分成若干个直线段(小弦长)进行折弯，综合外观质量和折弯累积误差精度等因素，并依据圆弧半径大小，折弯直线段长度数值范围一般选定在5～9mm之间，数值的选取并以每段折弯长度(折弯间距)相等为条件。
弧长总长度若不能均分，可以适当增加两头折弯间距长度。
如图六所示：在零件圆弧角度小于180°(半圆形)时，可以由三点折弯机机床定位板来保证定位尺寸精度，若圆弧大于180°，加工方法是先扳压两头最后折弯中间，因圆弧部分折弯不能采用机床定位，须有折弯定位线来定位，采用的划折弯定位线、打折弯定位样冲加工方法中，有划线或打样冲能力的数控冲床(钣金FMS)定位精度高，手工划定位线误差较大。
此加工方法适用于多种复杂圆弧外形结构零件，如图七所示。
2.3.3 三点折弯机加工适用范围：由于三点折弯机加工圆弧工件精度高，适用于加工小直径，短弧长的薄板类零件，采用三点折弯机加工小直径圆弧零件，在小批量、试造产品零件加工中，可以节省大量的模具费用，并大幅缩短生产周期。
但由于圆弧面是多次折弯成形的，比较适用于碳钢材料的零件，经折弯、表面进行喷涂处理后，扳压痕迹不影响圆弧外观质量。
而在扳压镜面钢板材料的圆弧零件时，会造成镜面折弯痕迹过于明显，严重破坏零件表面外观质量。
另外采用三点折弯机折弯圆弧的单件加工时间比采用圆弧模槽压成形方法时间长，大批量加工生产效率低，相对加工成本高。
2.3.4 不同设备的组合加工方法：如图七所示，在多个圆弧相交零件的加工中，采用专用圆弧槽压与三点折弯机折弯相结合是较好加工方法，具体加工步骤：①先利用三点折弯机定位精度高的特点，扳压零件相交(相贯)线；②采用专用圆弧槽压工装分次槽压圆弧成形；③用三点折弯机折弯直边和再次折弯相交线(重刀)。
采用这种方法加工的零件有较高的外形尺寸精度，并可节约整体压制成形模具，有效降低生产成本。
2.4 铸件对于截面台阶多，厚度变化大，外形复杂，而且圆弧半径精度和尖角处直线度要求在0.10mm以下的零件，钣金折弯加工方法一般无法做到，此类零件一般有刚性要求，与其它零件配合间隙小，不允许在开车运转状态下因气流产生的负压造成零件的变形。
此类零件如图八所示，圆弧表面精加工多采用磨削方法进行加工，以获取较高的形位公差和较低的表面粗糙度要求。
2.5 铝型材拉制成形方法纯铝的强度低，不宜用来制作承受载荷的结构零件，向铝中加工适量的硅、铜、镁、锰等合金元素，可制成强度较高的铝合金材料。
铝合金密度低，强度接近或超过优质钢，采用冷变形或热压拉制成形等方法可加工成各种形状的型材，并通过采用淬火、时效、阳极氧化等后处理手段来获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。
因铝型材零件重量轻、强度高，经阳极氧化后表面质量好，表面光滑不勾挂纤维，抗腐蚀能力强，不必对零件表面采取涂漆、喷粉等防护措施，非常适用于湿热环境下的棉纺厂生产车间，能适用于棉纺产品中大部分罩板类零件，可以避免在纺制长纤维时与零件表面涂层磨擦后损坏涂层而产生的粘连。
国外代表世界先进水平的纺织机械生产企业，在棉纺产品中已经大量采用铝合金材料制造成盖板、吸口类、罩板类零件用于梳理、除尘除杂和防护。
我国近年来随着铝型材加工能力的提高，在棉纺产品中也逐步扩大了应用范围，已经能够加工精度要求相对较高，外形复杂的零件。
现国产工业用铝型材零件加工的主要问题是铝型材拉制后热处理能力与国外先进企业仍有不小差距，在拉制结构复杂零件存在加工精度低，精度保持性差，易变形等问题，如下图九所示，零件尖角处尺寸精度一般控制较好，直线度能达到0.1mm以内，圆弧上部因没有加强筋等结构，圆弧精度相对较低。
圆弧零件圆弧外形尺寸精度一般能控制在0.5mm左右，小于0.3mm以下的零件尺寸精度加工难度大。
参考文献：实用钣金技术手册编写组编.实用钣金技术手册.机械工业出版社.2001.5。