泰安康平納機(jī)械有限公司 宋一祥，孟憲禮，耿亞琳

折彎因子K、折彎扣除對(duì)鈑金折彎的影響及轉(zhuǎn)換

泰安康平納機(jī)械有限公司 宋一祥，孟憲禮，耿亞琳

鈑金件是機(jī)械行業(yè)中主要零件類型之一，其直接決定著機(jī)械外觀，也反映著機(jī)械的成熟程度，而折彎作為鈑金件中最典型最主要的成形工序，重要性不言而喻。隨著機(jī)械制造行業(yè)的迅速發(fā)展，鈑金件的形狀越來(lái)越復(fù)雜，毛坯料尺寸是否準(zhǔn)確，直接決定了鈑金件能否具有良好的外觀、足夠的強(qiáng)度和必需的精度，所以合理設(shè)計(jì)鈑金件的結(jié)構(gòu)并準(zhǔn)確計(jì)算其展開(kāi)尺寸就成為鈑金設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。

折彎因子K

鈑金折彎過(guò)程中，折彎處一側(cè)的金屬纖維會(huì)被壓縮，另一側(cè)則會(huì)被拉伸。在零件折彎處，存在某個(gè)平面，其上面的金屬纖維既無(wú)拉伸也無(wú)壓縮，此平面即為折彎中性層，如圖1所示。

為表述材料折彎時(shí)中性層的位置，引入折彎因子K概念，其是折彎內(nèi)側(cè)邊到中性層距離與鈑金件厚度的比。即

由定義可知，K因子的參數(shù)范圍為0～1。除了受折彎時(shí)是否有壓料影響外，主要受材料硬度影響，且數(shù)字越低則材料越軟。

圖1

圖2

圖3

由圖2、圖3可知，鈑金件展開(kāi)長(zhǎng)度

又因?yàn)樗倪呅蝺?nèi)角和為360°，即

由公式（1）、（2）、（3）、（4）可得

化簡(jiǎn)得

K因子的來(lái)源有多種途徑，如鈑金材料供應(yīng)商、經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)手冊(cè)等（見(jiàn)表1）。如果要用K因子的方法建立鈑金模型，就必須找到滿足實(shí)際需求的K因子值正確來(lái)源，從而得到完全滿足所期望精度的物理結(jié)果。

折彎扣除

雖然K因子能夠較好的反映鈑金件折彎前后關(guān)系，但同一種材質(zhì)材料，因?yàn)槭艿讲牧瞎?yīng)商、材料批次的不同以及人員、設(shè)備的影響，而在K因子上反映出有所不同。一般在工廠非批量化生產(chǎn)時(shí)，常用折彎?rùn)C(jī)完成各種鈑金工件折彎。但是折彎?rùn)C(jī)刀口的圓弧為一定值，折彎內(nèi)半徑大小并不完全是上?；⌒未笮?。由此用K因子計(jì)算便產(chǎn)生較大偏差，甚至影響產(chǎn)品正常使用。工廠為滿足生產(chǎn)需要，盡可能達(dá)到鈑金展開(kāi)長(zhǎng)度精確，往往使用折彎扣除這一參數(shù)。

如圖4所示，折彎扣除法是指零件展開(kāi)長(zhǎng)度L等于理論上折彎兩端直段部分延伸至虛擬交點(diǎn)的長(zhǎng)度之和（L1+L2）減去折彎扣除系數(shù)A。因此，零件總長(zhǎng)度可表示為

對(duì)于一臺(tái)折彎?rùn)C(jī)而言，折彎扣除數(shù)據(jù)的取得，一般根據(jù)生產(chǎn)量大小采用經(jīng)驗(yàn)法或試驗(yàn)法，這里重點(diǎn)討論試驗(yàn)法，即選用大量試驗(yàn)樣板，折出不同角度，測(cè)量折彎前后的數(shù)據(jù)，利用公式（6）的變形，即

求其算術(shù)平均數(shù)，以此作為本臺(tái)折彎?rùn)C(jī)展開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)。以下為某臺(tái)折彎?rùn)C(jī)對(duì)厚2mm Q235A鋼板進(jìn)行90°折彎測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表2）。

通過(guò)代入公式可得本臺(tái)折彎?rùn)C(jī)對(duì)該型號(hào)鋼板90°的折彎扣除為

折彎因子K與折彎扣除的轉(zhuǎn)換。隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，三維建模技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用與普及。鈑金件展開(kāi)特別是復(fù)雜鈑金件的展開(kāi)變得越來(lái)越簡(jiǎn)單。但在大多數(shù)三維鈑金展開(kāi)軟件中僅提供了K因子對(duì)折彎鈑金的影響，而對(duì)實(shí)際生產(chǎn)更常用的折彎扣除沒(méi)有更多涉及，影響了三維鈑金展開(kāi)的應(yīng)用。

對(duì)于圖2所示折彎工件，由K因子算法可知展開(kāi)長(zhǎng)度

而用折彎扣除法可知展開(kāi)長(zhǎng)度

由此可知

即

所以

因?yàn)槭剑?）與式（8）右側(cè)相等， 化簡(jiǎn)得

折彎因子K與折彎扣除存在上述關(guān)系，通過(guò)輸入不同的r、t、α值，可方便得到與折彎扣除A對(duì)應(yīng)的折彎因子K。如當(dāng)r=2mm，t=2mm，α=90°，A=3.2 5時(shí)，代入上式可得K=0.5119。

利用三維軟件CREO進(jìn)行驗(yàn)證，兩直角邊L1=L2=20mm，當(dāng)K輸入值為0.5119時(shí)，可得展開(kāi)長(zhǎng)度36.7498mm≈36.75mm。

使用扣除法，代入公式可得

可見(jiàn)，使用兩種方法可以得到相同的結(jié)果。通過(guò)折彎扣除與折彎因子K的轉(zhuǎn)換，使在利用三維建模進(jìn)行鈑金展開(kāi)時(shí)更加方便快捷，更貼合于生產(chǎn)實(shí)踐，提高了對(duì)三維軟件的使用效率。

圖4

表1 常用材料K因子

表2 厚2mm Q235A鋼板90°折彎數(shù)據(jù)

20150930