冲孔技术

钣金折弯展开料尺寸的计算


摘要



总结常用的钣金折弯展开料计算方法,运用软件结合计算分析这些常用方法的原理。深入解析不同材料、不同折弯角度和不同折弯半径的钣金折弯情况,得出公式精准计算各种展开料尺寸。





01

序言




钣金工艺通常用于厚度6mm以下的金属板材加工。要想折出尺寸精度较高的钣金件,展开料尺寸的计算至关重要。最常用的钣金折弯都是90°折弯,折弯内角半径通常等于板厚。



02

展开料尺寸的第一种计算方法




展开料尺寸的第一种计算公式为:展开料尺寸=折弯件的各边外形尺寸和-1.645×板厚×折弯个数。其中,1.645是折弯系数。其适用于6mm以下金属板90°折弯展开料尺寸计算(折弯内角半径等于板厚)。我们在实际生产中曾多次验证过这个计算公式,使用不同的板材,折出来的零件尺寸公差都在零点几毫米以内,基本满足需求。



03

展开料尺寸的第二种计算方法




展开料尺寸的第二种计算公式为:展开料尺寸=折弯件各边内尺寸相加+Q ×折弯个数。其中,Q 为另一种折弯系数。不同厚度板材的Q 值不同(见表1)。当T <1mm时,Q 忽略不计。



表1 板厚T 和折弯系数Q对照表

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第二种计算方法同样能计算6mm以下金属板90°折弯展开料尺寸(折弯内角半径等于板厚)。



04

计算实例




用两种方法计算图1所示同一折弯件的展开料尺寸,计算过程如下。



(1)方法一 展开料尺寸=20+20-1.645×3×1=40-4.935=35.065(mm)。



(2)方法二 展开料尺寸=17+17+1×1=35(mm)。



计算结果基本一样。两种方法都可以用来快速计算90°折弯,并广泛应用于生产实践中。



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图1 折弯件尺寸



05

运用三维软件模拟计算与分析




为什么用这些方法能够算出展开料尺寸?是否能够更精确地计算出不同材料的展开料尺寸?我们知道,金属板材在折弯过程中,折弯角都要发生塑性变形,折弯的外圆角是拉伸,内圆角是挤压,这就使得在板材厚度方向上存在一个层,其在折弯过程中既不挤压,也不拉伸,折弯后的尺寸和展开尺寸一样,这一层叫做中性层。在折弯金属板材的厚度方向剖出一个截面,截面内一条长度不变的线就叫折弯中线,如图2所示。这条折弯线存在的位置用K 和Y 因子来表示,K =A /T ,Y =K π/2。不同材料的K 和Y 值不同,展开料尺寸也不同。材料硬度较小的,例如黄铜,Y =0.55,K =0.35;硬度一般的,例如铝,Y =0.64,K =0.41;硬度较高的,例如冷轧钢、弹簧钢,Y =0.71,K =0.45。现今很多三维软件都有钣金绘图功能,这里我们运用Creo软件来模拟钣金折弯。Creo软件里同样有K 和Y 的设定,通过改变它们的大小,就能模拟出不同的折弯,从而计算或测量展开料尺寸。



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图2 折弯中线示意



1)结合三维软件和K 、Y 值的设定,对钣金折弯进行分析,如图3所示。从图3中可以看出,板材在折弯过程中,折弯部分发生了挤压和拉伸变形,当θ =90°时,L 2就是1/4弧长。展开料的尺寸L =L 1+L 2+L 3。其中,L1=20-T -R=14(mm);L3=20-T -R=14(mm);L 2=(R +A)π/2,R =T ,所以L 2=(T +A)π/2。则L =L 1+(T +A )π/2+L 3。假设设定A = 1 . 5 , 即K = 0 . 5 时, 计算可得展开料尺寸L =14+ ( 3 + 1 . 5 ) π / 2 +14=35.065(mm)。



2)运用前述方法一和方法二计算图3的展开料尺寸。方法一:L =20+20-1.645×3×1=40-4.935=35.065(mm);方法二:L =17+17+1×1=35(mm)。



可见方法一和方法二就是把K 设定为0.5时算出的展开料尺寸。因为各种金属材料的K 值都在0.5附近波动,而大多数钣金件尺寸公差要求不高,所以把K 设为0.5基本能算出大部分金属板材的展开料尺寸。要想更精确地计算直角折弯的展开料尺寸,就需要把相应材料的K 值带入公式中,这样折出来的钣金件尺寸精度更高,公差更小。



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图3 钣金折弯分析



06

非直角折弯的计算方法




前面我们一直讨论的是直角折弯,而且都是折弯内角半径等于板厚,那么折弯角不是90°、内角半径≠板厚的折弯能否计算呢?继续参考图3,如果内角R ≠板厚,θ ≠90°,那么L2=(R+A)π/2=R π/2+Aπ/2=R π/2+AπT/(2T)=Rπ/2+KπT/2=(Rπ/2+YT)θ/90。



由此得到一个折弯部分长度同Y 、θ 的关系式,可以根据不同材料的K 、Y 值,计算出不同内角R 、θ 的折弯部分L 2的尺寸,从而计算出整个折弯件的展开料尺寸L 。也可通过该式,用已知长度的板材折弯,来推算出这种板材的K 、Y 值,用于同类板材的计算。



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结束语




在钣金折弯的生产加工中,既能运用经验总结的方法快速计算常见的直角折弯展开料尺寸,也能运用三维软件,通过公式精准地计算不同R 、θ 折弯的展开料尺寸。还能灵活地利用软件、公式推算未知材料的K 、Y 值。保证了钣金折弯加工工艺和其他加工工艺一样,能够精准地设计、准确地加工。


详细参考:http://zy.maisw.cn/?jszp/234.html

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