折弯、冲压和辊压成型终极解释

折弯、冲压和辊压成型终极解释

金属成型是制造业中的关键技术之一，主要包括折弯、冲压和辊压成型三种主要工艺。每种工艺都有其独特的优势和局限性，适用于不同的应用场景。本文将详细介绍这三种金属成型工艺的区别、优点和缺点，并探讨如何根据具体需求选择合适的制造方法。

I.什么是金属制造

金属制造涉及使用一系列机器和工具将金属转化为零件。这一过程包括切割、弯曲和焊接金属。零件设计完成后，使用各种机器进行加工，如激光切割机、数控折弯机、转塔压机和焊接机。这些机器适用于钣金制造项目中的小批量零件制造。在制造业中，金属成型方法主要包括折弯、冲压和辊压成型。

本文旨在介绍这几种金属成型工艺的区别、优点和缺点。文章还将强调在选择金属成型方法时应考虑的因素。根据所需产品的类型，所选择的金属制造工艺会有所不同。下面将详细介绍不同的金属制造方法。

II.什么是辊压成型

辊压成型是一种金属成形工艺，在这种工艺中，金属板或轧辊在专用工具的帮助下被弯曲成纵向均匀的轮廓。辊压成型将金属板逐步弯曲成所需形状。辊压成型使用的原材料是金属平板或金属辊。

与其他金属成型工艺不同，辊压成型是一种冷成型工艺，不需要高温设备来加热金属。辊压成型的弯曲半径由金属板的材料特性决定，可以完成 180 度弯曲。这种工艺可为复杂型材提供严格的公差，并可将焊接、激光切割和其他二次加工集成到生产线中。

辊压成型机有两种类型：一种是单任务辊压成型机，通过将型材与主轴连接，逐渐弯曲每个特定部分；另一种是标准辊压成型机，操作简便，操作员可以轻松拆卸主轴。除这两种类型外，还有可配备各种轧制工具的并联式机器。

1.辊压成型的优势

辊压成型技术是大批量生产和复杂零件制造的理想选择，因为它采用渐进式金属弯曲工艺，可以产生严格的公差。即使是通过辊压成型技术生产的复杂型材，也能达到很高的标准和精度。

辊压成型适合大规模生产，因为材料的长度不受机器的限制。通过将金属板卷绕并送入机器，可以在回弹后提高材料的强度。

辊压成型机可以生产复杂的截面和弯曲件，公差严格且可重复。生产出的零件尺寸非常精确，表面均匀光亮。

辊压成型能够处理高强度金属而不会断裂。辊压成型对零件的长度没有限制，而且辊压机床的维护成本很低。辊压成型产生的废料少，使用的材料少，生产的零件强度高。

2.辊压成型的缺点

辊压成型更适合批量生产复杂的零件，使用辊压成型进行小批量生产的成本可能会很高。辊压成型所用的辊压成型模具复杂而昂贵，更换模具会增加成本。辊压成型可能会导致零件端口向外扩张，这在某些应用中可能是一个不利因素。

3.辊压成型工艺的关键步骤

线圈装载和准备

该工艺首先将通常由钢、铝或类似材料制成的金属线圈装入开卷机。然后将带材拉直以去除任何缺陷，为成型操作做好准备。

渐进塑形

每组轧辊逐渐将带材塑造成最终轮廓。这种渐进式弯曲最大限度地减少了应力和变形，从而产生一致的横截面轮廓。

型材矫直和切割

一旦达到所需的形状，型材可能需要校直，以纠正成型过程中产生的任何偏差。最后一步是使用切割压力机将产品切割成规定的长度，确保产品符合严格的规格要求。

4.实际应用实例

(1) 太阳能产业：

举例说明： 辊压成型用于生产固定太阳能电池板的结构部件。这些部件必须经久耐用、形状精确，以确保电池板位置正确，从而达到最高效率。

(2) 商业食品储存：

举例说明：采用辊压成型技术可制造出商用冰箱和冰柜所需的复杂外形和严格公差。这确保了存储设备既实用又美观。

(3) 运输业：

举例说明：辊压成型用于制造火车车厢和货物拖车的长而均匀的部件。这种工艺非常适合生产这些应用所需的大型、一致的部件。

III.什么是金属冲压

金属冲压是使用大吨位冲压机进行的金属成型工艺。该工艺包括冲压、弯曲、冲孔、翻边和压制。定制工具和机器用于将工件塑造成所需的样式。冲压适用于零件的批量生产，简单零件只需一次冲压，而复杂零件可能需要多次冲压。

1.设计和模具准备

冲压工艺始于设计和工程，这对精确塑造金属至关重要。这一阶段需要使用 CAD 或 CAM 软件。工程师会考虑材料特性，以确保金属流动并支持所需的特征。设计包括创建模具，这对获得精确结果至关重要。

2.材料准备

选择正确的材料对于冲压工艺的成功至关重要。选择金属板或金属卷的依据是机械性能，如强度和延展性、耐腐蚀性和成本。材料必须适合冲压操作和最终零件的用途。适当的准备工作可确保金属对冲压力有良好的反应，不会开裂或变形。

3.送料和冲压操作

金属板或金属卷通过自动装置送入冲压机，以确保持续供应材料进行成型。冲压机通过模具施加压力，使金属成形。冲压操作包括冲裁（切割形状）、弯曲（形成角度或曲线）、压印（添加细节）和冲孔（打孔或切口）。每种操作都需要特定的工具和设置。

4.质量控制

冲压后，质量控制确保每个零件都符合规定的标准。持续监控检查尺寸、表面光洁度和完整性。及时纠正可减少浪费并保持稳定的质量，这对汽车和航空航天制造等精密行业至关重要。

5.冲压的优势

冲压操作简单、使用方便、成本效益高。冲压过程速度快，对操作人员的要求不高。

6.冲压的缺点

如果冲压机生产的工件较长，可能会留下工具划痕。冲压后，工件可能会受到一些损坏。冲压只能通过工具使金属变形，这在某些应用中可能是一个缺点。

当一个工件需要不同的长度时，就需要不同的冲压模具，这会增加生产成本。因此，冲压更适合小批量生产。

7.实际应用实例

(1) 电子和电气行业：

举例说明：金属冲压用于生产电子设备的连接器、端子和散热器。这些部件要求高精度和高一致性，而金属冲压可以有效地满足这些要求。

(2) 医疗与保健：

举例说明：医疗行业利用金属冲压制造手术器械和植入部件。生产无菌部件的精度和能力对该行业至关重要。

(3) 汽车工业：

举例说明：金属冲压用于制造车身面板、发动机部件和汽车支架。这种工艺生产率高，制造成本低，对汽车行业至关重要。

IV.什么是折弯

折弯或折弯成形是一种金属变形工艺，可将金属片或金属板沿轴线对齐。其方法是使用机器压制工具（折弯机）将金属片夹在冲头和模具之间，进行预先安排的弯曲。

折弯通过上下模具弯曲金属板完成金属成型。折弯的过程是通过驱动系统反复驱动模具弯曲的过程。折弯的上模具有不同的角度，下模一般为 V 形和 U 形。

影响折弯的关键因素有很多，例如材料的抗拉强度、工具的精度和强度、吨位、折弯半径、行程、后挡料距离、速度等。这些因素都会影响金属板的回弹和最终轮廓的精度。与冲压类似，折弯无法制造长形零件。

1.折弯的优点

折弯工艺的效率非常高，但一般只能处理小而短的工件。折弯机的操作和设置更为方便。它只需更换上模或下模，即可实现不同形状和角度的弯曲。与辊压成型和冲压相比，折弯的成本更低，效率更高。

2.折弯的缺点

折弯的公差不如辊压成型严格，因此最终型材的精度可能不够高。型材的外观和精度更多地取决于所用材料的精度和制造方法。

折弯适用于小批量的小型工件制造。折弯的长度有限，而且折弯无法将金属弯曲到机器之外。此外，折弯需要反复调整，比辊压成型服务涉及更多步骤。

折弯只是零件制造的第一步，无法制造出具有复杂功能的产品。折弯的操作过程对操作人员也有更高的要求。操作过程涉及不同的折弯方法，如空气折弯、底部弯曲和压印。

3.折弯成形步骤指南

准备和设置

材料准备

适当的准备工作对于成功的金属成型至关重要。折弯材料在进入折弯机之前，必须进行分割、成板并切割成一定长度。常见的材料包括钢、铝和不锈钢。确保板材经过彻底清洁，以去除可能影响成型工艺的任何碎屑或污染物。

机器设置

将冲头和模具安装到折弯机上。确保这些工具对齐并安装牢固。根据项目规格配置机器设置，如压力和后挡料位置。

调整材料和工具

将金属板放置在折弯机工作台上，使其与背面后挡料精确对齐，以便准确放置弯曲位置。确保模具和冲头正确对齐，以符合所需的弯曲半径和角度。材料和工具的正确对齐对获得精确的结果至关重要。

成型操作

夹紧

将金属板夹在冲头和模具之间，以防止金属板在弯曲过程中发生移动。

机器启动和弯曲

启动折弯机，将带冲头的金属板压入模具，施加压力以产生所需的弯曲。监控过程并根据需要调整压力和角度，以确保弯曲符合项目规格。

取出

弯曲完成后，滑块缩回，让您可以安全地将弯曲的金属从机器中取出。

调整参数

在整个成型过程中，要根据材料对初始弯曲的反应来调整柱塞压力或后挡料位置等参数。仔细调整和持续监控对获得高质量的结果至关重要。

4.实际应用实例

(1) 汽车行业：

举例说明：折弯机广泛用于制造各种汽车部件，如支架、底盘和结构件。例如，金属板的精确弯曲对于制造车身面板和车架至关重要，可确保安全和美观。

(2) 航空航天工业：

举例说明：在航空航天领域，使用折弯机对飞机机翼和机身的铝合金和钛合金等材料进行成型。这一工艺可确保部件符合飞机所需的严格空气动力和结构规格。

(3) 建筑业：

举例说明：折弯机用于制造建筑物的结构部件，如梁和柱。这些部件对建筑项目的完整性和稳定性至关重要。

滚压成形与折弯和冲压对比表

注：折弯和辊压成型可形成较轻的材料，如平轧钢或高强度低合金钢 (HSLA)。

V.如何选择合适的制造方法

选择制造加工方法时应考虑的因素：

1.工件尺寸

不同尺寸和体积的工件需要不同的制造成本。小型工件的制造成本低于大型工件。在工件的制造过程中，可以使用不同的制造技术。剪切机和激光切割机可用于切割金属板，然后用冲压机加工或用折弯机弯曲。

2.材料类型

不同的制造工艺适用于不同的材料。材料的延展性和拉伸强度各不相同，这影响了适合的制造工艺。压制和滚压成型适用于强度较低的材料。

高强度材料的延展性较差，难以弯曲和滚压成型。使用不合适的材料会产生大量废料并损坏模具。

3.工件设计

某些工件设计（如孔和压花）更适合冲压。激光切割的刃口比较光滑，而冲压的刃口会有很多裂纹。工件的形状和复杂程度也会影响金属成型方法的选择。辊压成型可以一次成型复杂的线性形状，而折弯则需要多次成型。

4.费用

归根结底，所有的选择都是为了在保证质量的同时降低成本。冲压自动化的人工成本低于人工折弯。辊压成型和折弯的模具成本差别不大。辊压成型工艺可为大型工件的批量生产节约成本。折弯更适用于小型工件和小批量生产。

VI.未来趋势

预计将从 2023 年的 2,141 亿美元增长到 2032 年的 2,786 亿美元，复合年增长率 (CAGR) 为 3.0%。

预计将从 2020 年的约 85 亿美元增至 2031 年的超过 110 亿美元，显示出持续上升的趋势。

预测将从 2024 年的 6.6854 亿美元增长到 2030 年的 9.356 亿美元，年复合增长率为 5.7%。

根据这些数据，预计未来折弯、冲压和辊压成型的发展趋势如下：

1.市场持续增长：

这三个市场预计都将稳步增长，反映出对这些技术的需求日益增长。预计金属冲压市场和折弯机市场的复合年增长率将分别达到 3.0% 和 5.7%，而辊压成型机和生产线市场也将出现显著增长。

2.自动化和技术的进步：

随着市场的扩大，制造商可能会投资先进技术，以提高效率、生产力和精确度。自动化和智能制造技术的采用将成为未来增长的主要驱动力。

3.向新行业和新应用拓展：

随着需求的不断增长，这些技术有望渗透到更多行业和应用中。汽车、航空航天、建筑和电子等行业将推动高精度和高效生产技术的进一步发展和采用。

4.定制化需求增加：

随着客户对定制产品需求的增长，制造商将需要灵活的生产技术来满足不同的要求。这将推动辊压成型、冲压和折弯技术的进一步创新和发展。

VII.结论

折弯、冲压和辊压成型都是金属板材行业中有效的金属加工工艺，各有其独特的优缺点。冲压机、滚压成型机和折弯机是金属板材行业常用的设备。