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钣金展开的两种计算方法,图文相结合

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2019-02-22

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钣金加工技术中,钣金展开是一项重要的技能,也是保证最终折弯成型后零件所期望的尺寸的重要方法。

钣金工艺工程师和钣金设计师为保证最终折弯成型后零件达到所期望的尺寸,会利用各种不同的算法来计算展开状态下备料的实际长度。其中最常用的方法就是简单的“掐指规则”,即基于各自经验的算法。通常这些规则要考虑到材料的类型与厚度,折弯的半径和角度,机床的类型和步进速度等等。

总结起来,如今被广泛采纳的较为流行的钣金折弯算法主要有两种,一种是基于折弯补偿的算法,另一种是基于折弯扣除的算法。 

一、折弯补偿法  

为更好地理解折弯补偿,请参照图1中表示的是在一个钣金零件中的单一折弯。图2是该零件的展开状态。 

折弯示意图

折弯补偿算法将零件的展开长度(LT)描述为零件展平后每段长度的和再加上展平的折弯区域的长度。展平的折弯区域的长度则被表示为“折弯补偿”值(BA)。

因此整个零件的长度就表示为方程(1):  LT = D1 + D2 + BA (1) 

折弯区域(图中表示为淡黄色的区域)就是理论上在折弯过程中发生变形的区域。

简而言之,为确定展开零件的几何尺寸,让我们按以下步骤思考: 

1、将折弯区域从折弯零件上切割出来 

2、将剩余两段平坦部分平铺到一个桌子上 

3、计算出折弯区域在其展平后的长度 

4、将展平后的弯曲区域粘接到两段平坦部分之间,结果就是我们需要的展开后的零件

关键点就是如何计算折弯过程中发生变形的区域长度,这里要引用一个概念:

中性层—钢板在折弯过程中,外侧材料在拉伸而内侧材料在压缩,那么,必然有一个即不拉伸也不压缩的地方,就是中性层。

根据中性层的定义, BA(折弯补偿)就应该等于钣金件的弯曲区域中中性层的圆弧的长度。

该圆弧在图4中表示为绿色。钣金中性层的位置取决于特定材料的属性如延展性等。假设中性层离表面的距离为“t”,即从钣金零件表面往厚度方向进入钣金材料的深度为t。

因此,中性钣金层圆弧的半径可以表示为(R+t).利用这个表达式和折弯角度,中性层圆弧的长度(BA)就可以表示为:  BA = Pi*(R+t)A/180 

为简化表示钣金中性层的定义,同时考虑适用于所有材料厚度,引入k-因子的概念。

具体定义是:K-因子就是钣金的中性层位置厚度与钣金零件材料整体厚度的比值,即:  K = t/T  因此,K的值总是会在0和1之间。一个k-因子如果为0.25的话就意味着中性层位于零件钣金材料厚度的25%处,同样如果是0.5,则意味着中性层即位于整个厚度50%的地方,以此类推。

综合以上两个方程,我们可以得到以下的方程(8):  BA = Pi(R+K*T)A/180 (8)  其中几个值如A、R和T都是由实际的几何形状确定的。

有个重要问题,K-因子到底从何而来?

有几个来源,即钣金材料供应商、试验数据、经验、手册等。为了方便我从相关资料上查出K因子,整理出表格,见下表:

K因子表

按照折弯补偿法,整个钣金展开长度就可以计算得出,应用于实践工作中。

二、折弯扣除法

折弯扣除法是基于外尺寸相加在减去折弯系数得出。外尺寸:即包含折弯圆角、板厚的最外尺寸。折弯系数:一般是钣金工艺试经过多次试验得出的一个经验数值,每个厂家因机器设备、工艺、材料不同而有微弱变化。

公式:L=A+B-K

K:为下表内折弯系数

T:料厚

L: 展开后长度

见下表,是某一厂家得出的折弯系数表,供参考使用。

折弯系数表

注:<1>紫铜的折弯系数为折弯内角为R3时的折弯系数;如使用尖刀折弯,折弯系数参照铝合金的折弯系数或通过试折确定。

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A.M