劉永建

河南航天特種車(chē)輛有限公司 河南信陽(yáng) 464000

1 序言

鈑金工藝通常用于厚度6m m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(kāi)料尺寸的計(jì)算至關(guān)重要。最常用的鈑金折彎都是90°折彎，折彎內(nèi)角半徑通常等于板厚。

2 展開(kāi)料尺寸的第一種計(jì)算方法

展開(kāi)料尺寸的第一種計(jì)算公式為：展開(kāi)料尺寸＝折彎件的各邊外形尺寸和－1.645×板厚×折彎個(gè)數(shù)。其中，1.645是折彎系數(shù)。其適用于6mm以下金屬板90°折彎展開(kāi)料尺寸計(jì)算（折彎內(nèi)角半徑等于板厚）。我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中曾多次驗(yàn)證過(guò)這個(gè)計(jì)算公式，使用不同的板材，折出來(lái)的零件尺寸公差都在零點(diǎn)幾毫米以?xún)?nèi)，基本滿(mǎn)足需求。

3 展開(kāi)料尺寸的第二種計(jì)算方法

展開(kāi)料尺寸的第二種計(jì)算公式為：展開(kāi)料尺寸＝折彎件各邊內(nèi)尺寸相加＋Q×折彎個(gè)數(shù)。其中，Q為另一種折彎系數(shù)。不同厚度板材的Q值不同（見(jiàn)表1）。當(dāng)T＜1mm時(shí)，Q忽略不計(jì)。第二種計(jì)算方法同樣能計(jì)算6m m以下金屬板90°折彎展開(kāi)料尺寸（折彎內(nèi)角半徑等于板厚）。

表1 板厚T和折彎系數(shù)Q對(duì)照表

4 計(jì)算實(shí)例

用兩種方法計(jì)算圖1所示同一折彎件的展開(kāi)料尺寸，計(jì)算過(guò)程如下。

（1）方法一 展開(kāi)料尺寸＝2 0 ＋2 0－1.645×3×1＝40－4.935＝35.065（mm）。

（2）方法二 展開(kāi)料尺寸＝17＋17＋1×1＝35（mm）。

計(jì)算結(jié)果基本一樣。兩種方法都可以用來(lái)快速計(jì)算90°折彎，并廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。

圖1 折彎件尺寸

5 運(yùn)用三維軟件模擬計(jì)算與分析

為什么用這些方法能夠算出展開(kāi)料尺寸？是否能夠更精確地計(jì)算出不同材料的展開(kāi)料尺寸？我們知道，金屬板材在折彎過(guò)程中，折彎角都要發(fā)生塑性變形，折彎的外圓角是拉伸，內(nèi)圓角是擠壓，這就使得在板材厚度方向上存在一個(gè)層，其在折彎過(guò)程中既不擠壓，也不拉伸，折彎后的尺寸和展開(kāi)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(gè)截面，截面內(nèi)一條長(zhǎng)度不變的線(xiàn)就叫折彎中線(xiàn)，如圖2所示。這條折彎線(xiàn)存在的位置用K和Y因子來(lái)表示，K＝A/T，Y＝Kπ/2。不同材料的K和Y值不同，展開(kāi)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(xiàn)今很多三維軟件都有鈑金繪圖功能，這里我們運(yùn)用Creo軟件來(lái)模擬鈑金折彎。Creo軟件里同樣有K和Y的設(shè)定，通過(guò)改變它們的大小，就能模擬出不同的折彎，從而計(jì)算或測(cè)量展開(kāi)料尺寸。

圖2 折彎中線(xiàn)示意

1）結(jié)合三維軟件和K、Y值的設(shè)定，對(duì)鈑金折彎進(jìn)行分析，如圖3所示。

從圖3中可以看出，板材在折彎過(guò)程中，折彎部分發(fā)生了擠壓和拉伸變形，當(dāng)θ＝90°時(shí)，L2就是1/4弧長(zhǎng)。展開(kāi)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L(fǎng)2＝（T＋A）π/2。則L＝L1＋（T＋A）π/2＋L3。

圖3 鈑金折彎分析

假設(shè)設(shè)定A＝1.5，即K＝0.5 時(shí)，計(jì)算可得展開(kāi)料 尺寸L＝1 4 ＋（3 ＋1.5）π/2 ＋1 4 ＝35.065（mm）。

2）運(yùn)用前述方法一和方法二計(jì)算圖3的展開(kāi)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(jiàn)方法一和方法二就是把K設(shè)定為0.5時(shí)算出的展開(kāi)料尺寸。因?yàn)楦鞣N金屬材料的K值都在0.5附近波動(dòng)，而大多數(shù)鈑金件尺寸公差要求不高，所以把K設(shè)為0.5基本能算出大部分金屬板材的展開(kāi)料尺寸。要想更精確地計(jì)算直角折彎的展開(kāi)料尺寸，就需要把相應(yīng)材料的K值帶入公式中，這樣折出來(lái)的鈑金件尺寸精度更高，公差更小。

6 非直角折彎的計(jì)算方法

前面我們一直討論的是直角折彎，而且都是折彎內(nèi)角半徑等于板厚，那么折彎角不是90°、內(nèi)角半徑≠板厚的折彎能否計(jì)算呢？

繼續(xù)參考圖3，如果內(nèi)角R≠板厚，θ≠90°，那么L2＝（R＋A）π/2＝Rπ/2＋Aπ/2＝Rπ/2＋AπT/（2T）＝Rπ/2＋KπT/2＝（Rπ/2＋YT）θ/90。

由此得到一個(gè)折彎部分長(zhǎng)度同Y、θ的關(guān)系式，可以根據(jù)不同材料的K、Y值，計(jì)算出不同內(nèi)角R、θ的折彎部分L2的尺寸，從而計(jì)算出整個(gè)折彎件的展開(kāi)料尺寸L。也可通過(guò)該式，用已知長(zhǎng)度的板材折彎，來(lái)推算出這種板材的K、Y值，用于同類(lèi)板材的計(jì)算。

7 結(jié)束語(yǔ)

在鈑金折彎的生產(chǎn)加工中，既能運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的方法快速計(jì)算常見(jiàn)的直角折彎展開(kāi)料尺寸，也能運(yùn)用三維軟件，通過(guò)公式精準(zhǔn)地計(jì)算不同R、θ折彎的展開(kāi)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(zhǔn)地設(shè)計(jì)、準(zhǔn)確地加工。