折彎因子K、折彎扣除對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

折彎因子K、折彎扣除對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)計鈑金件的結(jié)構(gòu)并準(zhǔn)確計算其展開尺寸就成為鈑金設(shè)計的首要任務(wù)。

折彎因子K

鈑金折彎過程中，折彎處一側(cè)的金屬纖維會被壓縮，另一側(cè)則會被拉伸。在零件折彎處，存在某個平面，其上面的金屬纖維既無拉伸也無壓縮，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，鈑金件展開長度

又因為四邊形內(nèi)角和為360°，即

由公式（1）、（2）、（3）、（4）可得

化簡得

K因子的來源有多種途徑，如鈑金材料供應(yīng)商、經(jīng)驗、相關(guān)手冊等（見表1）。如果要用K因子的方法建立鈑金模型，就必須找到滿足實際需求的K因子值正確來源，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，因為受到材料供應(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，常用折彎機(jī)完成各種鈑金工件折彎。但是折彎機(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)到鈑金展開長度精確，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長度L等于理論上折彎兩端直段部分延伸至虛擬交點的長度之和（L1+L2）減去折彎扣除系數(shù)A。因此，零件總長度可表示為

對于一臺折彎機(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)驗法或試驗法，這里重點討論試驗法，即選用大量試驗樣板，折出不同角度，測量折彎前后的數(shù)據(jù)，利用公式（6）的變形，即

求其算術(shù)平均數(shù)，以此作為本臺折彎機(jī)展開的標(biāo)準(zhǔn)。以下為某臺折彎機(jī)對厚2mm Q235A鋼板進(jìn)行90°折彎測得的試驗數(shù)據(jù)（見表2）。

通過代入公式可得本臺折彎機(jī)對該型號鋼板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。鈑金件展開特別是復(fù)雜鈑金件的展開變得越來越簡單。但在大多數(shù)三維鈑金展開軟件中僅提供了K因子對折彎鈑金的影響，而對實際生產(chǎn)更常用的折彎扣除沒有更多涉及，影響了三維鈑金展開的應(yīng)用。

對于圖2所示折彎工件，由K因子算法可知展開長度

而用折彎扣除法可知展開長度

由此可知

即

所以

因為式（7）與式（8）右側(cè)相等， 化簡得

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

利用三維軟件CREO進(jìn)行驗證，兩直角邊L1=L2=20mm，當(dāng)K輸入值為0.5119時，可得展開長度36.7498mm≈36.75mm。

使用扣除法，代入公式可得

可見，使用兩種方法可以得到相同的結(jié)果。通過折彎扣除與折彎因子K的轉(zhuǎn)換，使在利用三維建模進(jìn)行鈑金展開時更加方便快捷，更貼合于生產(chǎn)實踐，提高了對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