工程機(jī)械行業(yè)折彎件簡(jiǎn)易展開計(jì)算及制圖規(guī)范

■鄭州宇通重工有限公司工藝研究所 徐永吉，周永非，王凱燕

工程機(jī)械行業(yè)折彎件簡(jiǎn)易展開計(jì)算及制圖規(guī)范

■鄭州宇通重工有限公司工藝研究所 徐永吉，周永非，王凱燕

折彎件作為工程機(jī)械產(chǎn)品中不可或缺的成形工件，如何對(duì)其快速有效地展開也是亟需探討和交流的問題。折彎件展開計(jì)算主要與材質(zhì)、厚度、折彎半徑、折彎角度、折彎?rùn)C(jī)上下模選取等因素有關(guān)，工程機(jī)械產(chǎn)品其材質(zhì)主要以中厚板低碳鋼為主。

將物體表面按其實(shí)際形狀依次攤平在同一個(gè)表面上，稱為物體的表面展開。展開后所得到的圖形，稱為物體的表面展開圖。對(duì)展開圖進(jìn)行完整工藝尺寸標(biāo)注就成為生產(chǎn)工藝展開圖。

通過對(duì)折彎件成形角度分析，重點(diǎn)討論簡(jiǎn)易折彎件展開長(zhǎng)度計(jì)算及展開圖工藝性規(guī)范，通常按中性層計(jì)算和補(bǔ)償系數(shù)法計(jì)算兩種展開方法。規(guī)范的折彎件設(shè)計(jì)圖樣能方便工藝人員進(jìn)行快速做出展開圖，指導(dǎo)操作人員進(jìn)行板料有效折彎，作業(yè)易懂。

1. 非90°折彎件

板料在彎曲過程中外層受到拉應(yīng)力，內(nèi)層受到壓應(yīng)力，從拉到壓之間有一既不受拉力又不受壓力的過渡層——中性層，中性層在彎曲過程中的長(zhǎng)度和彎曲前一樣，保持不變，所以中性層是計(jì)算彎曲件展開長(zhǎng)度的基準(zhǔn)。

（1）V形折彎件 V形折彎件外形主要指在不考慮板厚影響下，外形由兩條直線和圓弧構(gòu)成，圖1為折彎件主視圖，其角度非90°，圖中L1、L2表示端部距外圓弧長(zhǎng)度，t表示板厚（下同），θ表示折彎角度。考慮中性層偏移，利用減法原則計(jì)算展開長(zhǎng)度，工藝展開見圖2，圖中L表示展開長(zhǎng)，La表示定位折彎線距離，W表示工件寬度，折彎線使用雙點(diǎn)畫線。

展開長(zhǎng)公式

L=L1+L2-2λ(λ為折彎系數(shù))

折彎線公式

La= L2-λ

其中，V表示折彎?rùn)C(jī)下槽寬度，若為板厚8倍，則式中6改為8。

由折彎系數(shù)公式可看出，展開長(zhǎng)度主要和板料厚度、折彎角度、下槽寬度等有關(guān)，折彎?rùn)C(jī)工作使用的下槽寬度決定了工件成形圓角半徑。工程機(jī)械產(chǎn)品常用中厚板低碳鋼，折彎內(nèi)半徑約為板厚0.8～1.25倍，且確定折彎線多使用卷尺測(cè)量，其精度±0.5mm。 為方便工藝展開，利用Microsoft Excel公式編輯功能，來編輯折彎系數(shù)的公式。根據(jù)低碳鋼板厚、折彎半徑、折彎角度，表1為利用Excel編輯的折彎系數(shù)表格的一部分(鋼板)，利用公式編輯器，在D列輸入

圖1 V形折彎件

圖2 工藝展開

（2）類圓弧（曲面）折彎件 類圓弧折彎件主要指板料和圓弧通過一定角度相銜接過渡或整體圓弧狀的工件，如環(huán)衛(wèi)產(chǎn)品中箱體頂板及角弧板、旋挖鉆中鉆筒貼板、裝載機(jī)中鏟斗弧板等，折彎工藝較復(fù)雜，需用折彎?rùn)C(jī)進(jìn)行劃線分段多次折彎或三/四輥卷板機(jī)滾圓，通過制造工裝樣板進(jìn)行驗(yàn)證工件尺寸工藝，以達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于其他曲面，如球面和圓弧回轉(zhuǎn)面是不可展面，使用現(xiàn)有折彎?rùn)C(jī)設(shè)備不能加工成形，其具體做法不做介紹。

在工程機(jī)械實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，一般類圓弧折彎件外形比較標(biāo)準(zhǔn)，其幾何形狀的素線成90°直角，即為曲面立體中直紋曲面如圓柱面。類圓弧折彎件展開按照工程制圖方法和車間工藝考慮材料厚度，利用中性層知識(shí)展開。根據(jù)工件實(shí)際形狀，圓弧部分或整體通過偏移工件邊界線至中性層（即偏移量為板厚的一半），忽略中性層偏移。利用Inter CAD測(cè)量實(shí)體尺寸功能鍵，標(biāo)出分段展開長(zhǎng)度，進(jìn)行累加求和，即得實(shí)際展開長(zhǎng)度，其長(zhǎng)度即為多次折彎或滾圓區(qū)域。圖3為類圓弧工件，圖中點(diǎn)畫線表示中性層，圖4為工藝類圓弧工件的工藝展開圖，兩折彎線區(qū)域內(nèi)為需折彎或滾圓部分。

對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜件，如天圓地方等，可通過借助三維軟件（如SolidWorks、UG、Citia等）鈑金功能直接展開，為展開尺寸精確，展開前考慮材質(zhì)和板厚影響，展開后需通過折彎件圖樣關(guān)鍵尺寸驗(yàn)證修改。

2. 折彎件呈U形（折彎角度為90°）

針對(duì)于板厚介于2～12mm的低碳鋼典例U形折彎件。下面以圖5進(jìn)行展開長(zhǎng)計(jì)算，同時(shí)按照工藝規(guī)范作出展開圖6。

展開長(zhǎng)公式

折彎線公式

為防止折彎裂紋出現(xiàn)，工藝設(shè)計(jì)人員在對(duì)中厚板工件進(jìn)行折彎處理時(shí)，會(huì)選擇折彎內(nèi)徑R≈（0.8～1.25）t，選擇折彎?rùn)C(jī)下模寬度V為（8～10）t，U形折彎件根據(jù)板厚、折彎半徑、折彎?rùn)C(jī)下模可對(duì)折彎系數(shù)λ進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)取值（見表2）。

在板厚為2～12mm時(shí)，可采用上述減法原則快速計(jì)算展開長(zhǎng)。當(dāng)直角折彎數(shù)為3個(gè)時(shí)，其展開長(zhǎng)為L(zhǎng)=L1+L2+L3+L4-3×2γ，以此類推，當(dāng)直角折彎數(shù)為n時(shí)，其展開長(zhǎng)為

其中，Ln均為折彎件外形尺寸。該減法原則在工程機(jī)械行業(yè)使用，進(jìn)行折彎件工藝驗(yàn)證時(shí)，均能符合要求尺寸標(biāo)準(zhǔn)公差，產(chǎn)品質(zhì)量良好，能夠滿足生產(chǎn)需求。

在折彎過程中，由于受不同材質(zhì)、折彎系數(shù)、設(shè)備精度等誤差，再加上測(cè)量誤差及人為操作誤差，就會(huì)累計(jì)誤差，如果有的誤差在折彎過程中可以相互彌補(bǔ)一些，最終誤差就可能會(huì)變小一些，反之就會(huì)變大，甚至超過允許范圍，導(dǎo)致工件報(bào)廢。因此，在折彎過程中應(yīng)當(dāng)經(jīng)常測(cè)量關(guān)鍵尺寸，特別要重視首件的測(cè)量與控制，如果誤差較大，就應(yīng)當(dāng)把尺寸進(jìn)行調(diào)整，直到合格。

采用該方法，對(duì)簡(jiǎn)易折彎件能快速展開，提高了工作效率，同時(shí)也能有效指導(dǎo)一線操作，通過對(duì)批量成形產(chǎn)品工藝驗(yàn)證，能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。

圖3 類圓弧工件

圖4 工藝展開

圖5 U形工件

圖6 工藝展開

表1 Excel編輯折彎系數(shù)

表2 t、V、λ關(guān)系表

20150708