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。





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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。



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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。



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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）。



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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



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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



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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