钣金折弯展开料尺寸的计算

2021-02-27刘永建

金属加工(冷加工) 2021年1期

关键词：钣金件钣金直角

刘永建

河南航天特种车辆有限公司河南信阳 464000

1 序言

钣金工艺通常用于厚度6m m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。

2 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。

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

表1 板厚T和折弯系数Q对照表

4 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＝2 0 ＋2 0－1.645×3×1＝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。

图1 折弯件尺寸

5 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＝Kπ/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。

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，L2就是1/4弧长。展开料的尺寸L＝L1＋L2＋L3。其中，L1＝20－T－R＝14（mm）；L3＝20－T－R＝14（mm）；L2＝（R＋A）π/2，R＝T，所以L2＝（T＋A）π/2。则L＝L1＋（T＋A）π/2＋L3。

图3 钣金折弯分析

假设设定A＝1.5，即K＝0.5 时，计算可得展开料尺寸L＝1 4 ＋（3 ＋1.5）π/2 ＋1 4 ＝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。