鈑金折彎展開料尺寸的計算

劉永建

河南航天特種車輛有限公司 河南信陽 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，展開料尺寸的計算至關重要。最常用的鈑金折彎都是90°折彎，折彎內角半徑通常等于板厚。

2 展開料尺寸的第一種計算方法

展開料尺寸的第一種計算公式為：展開料尺寸＝折彎件的各邊外形尺寸和－1.645×板厚×折彎個數。其中，1.645是折彎系數。其適用于6mm以下金屬板90°折彎展開料尺寸計算（折彎內角半徑等于板厚）。我們在實際生產中曾多次驗證過這個計算公式，使用不同的板材，折出來的零件尺寸公差都在零點幾毫米以內，基本滿足需求。

3 展開料尺寸的第二種計算方法

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

表1 板厚T和折彎系數Q對照表

4 計算實例

用兩種方法計算圖1所示同一折彎件的展開料尺寸，計算過程如下。

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

（2）方法二 展開料尺寸＝17＋17＋1×1＝35（mm）。

計算結果基本一樣。兩種方法都可以用來快速計算90°折彎，并廣泛應用于生產實踐中。

圖1 折彎件尺寸

5 運用三維軟件模擬計算與分析

為什么用這些方法能夠算出展開料尺寸？是否能夠更精確地計算出不同材料的展開料尺寸？我們知道，金屬板材在折彎過程中，折彎角都要發生塑性變形，折彎的外圓角是拉伸，內圓角是擠壓，這就使得在板材厚度方向上存在一個層，其在折彎過程中既不擠壓，也不拉伸，折彎后的尺寸和展開尺寸一樣，這一層叫做中性層。在折彎金屬板材的厚度方向剖出一個截面，截面內一條長度不變的線就叫折彎中線，如圖2所示。這條折彎線存在的位置用K和Y因子來表示，K＝A/T，Y＝Kπ/2。不同材料的K和Y值不同，展開料尺寸也不同。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。現今很多三維軟件都有鈑金繪圖功能，這里我們運用Creo軟件來模擬鈑金折彎。Creo軟件里同樣有K和Y的設定，通過改變它們的大小，就能模擬出不同的折彎，從而計算或測量展開料尺寸。

圖2 折彎中線示意

1）結合三維軟件和K、Y值的設定，對鈑金折彎進行分析，如圖3所示。

從圖3中可以看出，板材在折彎過程中，折彎部分發生了擠壓和拉伸變形，當θ＝90°時，L2就是1/4弧長。展開料的尺寸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。則L＝L1＋（T＋A）π/2＋L3。

圖3 鈑金折彎分析

假設設定A＝1.5，即K＝0.5 時，計算可得展開料 尺寸L＝1 4 ＋（3 ＋1.5）π/2 ＋1 4 ＝35.065（mm）。

2）運用前述方法一和方法二計算圖3的展開料尺寸。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）。

可見方法一和方法二就是把K設定為0.5時算出的展開料尺寸。因為各種金屬材料的K值都在0.5附近波動，而大多數鈑金件尺寸公差要求不高，所以把K設為0.5基本能算出大部分金屬板材的展開料尺寸。要想更精確地計算直角折彎的展開料尺寸，就需要把相應材料的K值帶入公式中，這樣折出來的鈑金件尺寸精度更高，公差更小。

6 非直角折彎的計算方法

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

繼續參考圖3，如果內角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。

由此得到一個折彎部分長度同Y、θ的關系式，可以根據不同材料的K、Y值，計算出不同內角R、θ的折彎部分L2的尺寸，從而計算出整個折彎件的展開料尺寸L。也可通過該式，用已知長度的板材折彎，來推算出這種板材的K、Y值，用于同類板材的計算。

7 結束語

在鈑金折彎的生產加工中，既能運用經驗總結的方法快速計算常見的直角折彎展開料尺寸，也能運用三維軟件，通過公式精準地計算不同R、θ折彎的展開料尺寸。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，能夠精準地設計、準確地加工。