鈑金折彎展開料尺寸的計算

摘要



總結常用的鈑金折彎展開料計算方法，運用軟件結合計算分析這些常用方法的原理。深入解析不同材料、不同折彎角度和不同折彎半徑的鈑金折彎情況，得出公式精準計算各種展開料尺寸。





01

序言




鈑金工藝通常用于厚度6mm以下的金屬板材加工。要想折出尺寸精度較高的鈑金件，展開料尺寸的計算至關重要。最常用的鈑金折彎都是90°折彎，折彎內角半徑通常等于板厚。



02

展開料尺寸的第一種計算方法




展開料尺寸的第一種計算公式為：展開料尺寸＝折彎件的各邊外形尺寸和－1.645×板厚×折彎個數。其中，1.645是折彎系數。其適用于6mm以下金屬板90°折彎展開料尺寸計算（折彎內角半徑等于板厚）。我們在實際生產中曾多次驗證過這個計算公式，使用不同的板材，折出來的零件尺寸公差都在零點幾毫米以內，基本滿足需求。



03

展開料尺寸的第二種計算方法




展開料尺寸的第二種計算公式為：展開料尺寸＝折彎件各邊內尺寸相加＋Q ×折彎個數。其中，Q 為另一種折彎系數。不同厚度板材的Q 值不同（見表1）。當T ＜1mm時，Q 忽略不計。



表1　板厚T 和折彎系數Q對照表

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第二種計算方法同樣能計算6mm以下金屬板90°折彎展開料尺寸（折彎內角半徑等于板厚）。



04

計算實例




用兩種方法計算圖1所示同一折彎件的展開料尺寸，計算過程如下。



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



（2）方法二　展開料尺寸＝17＋17＋1×1＝35（mm）。



計算結果基本一樣。兩種方法都可以用來快速計算90°折彎，并廣泛應用于生產實踐中。



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圖1 折彎件尺寸



05

運用三維軟件模擬計算與分析




為什么用這些方法能夠算出展開料尺寸？是否能夠更精確地計算出不同材料的展開料尺寸？我們知道，金屬板材在折彎過程中，折彎角都要發生塑性變形，折彎的外圓角是拉伸，內圓角是擠壓，這就使得在板材厚度方向上存在一個層，其在折彎過程中既不擠壓，也不拉伸，折彎后的尺寸和展開尺寸一樣，這一層叫做中性層。在折彎金屬板材的厚度方向剖出一個截面，截面內一條長度不變的線就叫折彎中線，如圖2所示。這條折彎線存在的位置用K 和Y 因子來表示，K ＝A /T ，Y ＝K π/2。不同材料的K 和Y 值不同，展開料尺寸也不同。材料硬度較小的，例如黃銅，Y ＝0.55，K ＝0.35；硬度一般的，例如鋁，Y ＝0.64，K ＝0.41；硬度較高的，例如冷軋鋼、彈簧鋼，Y ＝0.71，K ＝0.45?，F今很多三維軟件都有鈑金繪圖功能，這里我們運用Creo軟件來模擬鈑金折彎。Creo軟件里同樣有K 和Y 的設定，通過改變它們的大小，就能模擬出不同的折彎，從而計算或測量展開料尺寸。



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圖2 折彎中線示意



1）結合三維軟件和K 、Y 值的設定，對鈑金折彎進行分析，如圖3所示。從圖3中可以看出，板材在折彎過程中，折彎部分發生了擠壓和拉伸變形，當θ ＝90°時，L 2就是1/4弧長。展開料的尺寸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。則L ＝L 1＋（T ＋A ）π/2＋L 3。假設設定A ＝ 1 . 5 ， 即K ＝ 0 . 5 時， 計算可得展開料尺寸L ＝14＋ （ 3 ＋ 1 . 5 ） π / 2 ＋14＝35.065（mm）。



2）運用前述方法一和方法二計算圖3的展開料尺寸。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）。



可見方法一和方法二就是把K 設定為0.5時算出的展開料尺寸。因為各種金屬材料的K 值都在0.5附近波動，而大多數鈑金件尺寸公差要求不高，所以把K 設為0.5基本能算出大部分金屬板材的展開料尺寸。要想更精確地計算直角折彎的展開料尺寸，就需要把相應材料的K 值帶入公式中，這樣折出來的鈑金件尺寸精度更高，公差更小。



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圖3 鈑金折彎分析



06

非直角折彎的計算方法




前面我們一直討論的是直角折彎，而且都是折彎內角半徑等于板厚，那么折彎角不是90°、內角半徑≠板厚的折彎能否計算呢？繼續參考圖3，如果內角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。



由此得到一個折彎部分長度同Y 、θ 的關系式，可以根據不同材料的K 、Y 值，計算出不同內角R 、θ 的折彎部分L 2的尺寸，從而計算出整個折彎件的展開料尺寸L 。也可通過該式，用已知長度的板材折彎，來推算出這種板材的K 、Y 值，用于同類板材的計算。



07

結束語




在鈑金折彎的生產加工中，既能運用經驗總結的方法快速計算常見的直角折彎展開料尺寸，也能運用三維軟件，通過公式精準地計算不同R 、θ 折彎的展開料尺寸。還能靈活地利用軟件、公式推算未知材料的K 、Y 值。保證了鈑金折彎加工工藝和其他加工工藝一樣，能夠精準地設計、準確地加工。


詳細參考：http://zy.maisw.cn/?jszp/234.html