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钣金折弯系数中不同计算方式对展开的影响

2017/5/8 10:36:32 admin

在SOLIDWORKS中有非常强大并用易用的钣金设计功能,这此功能可以帮助我们完成非常复杂的钣金设计工作,也正是由于SOLIDWORKS钣金功能的强大和易用,使得它在钣金行业有着非常广泛的应用。在实际钣金设计、生产过程中为保证最终折弯成型后零件所期望的尺寸,会利用各种不同的算法来计算展开状态下备料的实际长度。目前比较常见的展开计算方法有:1. 折弯补偿法;2. 折弯扣除法;3.K因子计算法。对于这三种计算方法在SOLIDWORKS软件中都有相应的功能支持,由于选择不同的计算方式会直接影响最终展开长度,为了保证展开长度的精确性,我们就需要了解不同计算方式会对展开尺寸有什么样的具体影响,接下来我们就会分别介绍一下这三种方法的区别和在SOLIDWORKS中应用时需要注意的关键知识点。

我们要先了解金属材料在折弯时的一些特性,我们知道金属材料在折弯时会发生材料的拉伸和材料压缩,其中折弯内侧的材料被压缩,折弯外侧材料被拉伸,在两者之间存在一个中性层,中性层的材料既不压缩也不拉伸如图所示。所以中性的展开长度就是钣金件的展开长度,但是中性层所处的位置受到材料厚度、材质、折弯半径、折弯角度、加工刀具等多种因素影响。

首先我们来看一下折弯补偿法。如果说一个板件我们做一个90度的折弯,然后我们再把它展开,最终的展开长度我们把它表示为Lt,那么最终这个折弯件展开的长度是由三部分组成的,第一个就是图中竖直边部分长度,我们把它表示为A,第二个就是图中水平直边部分长度,我们把它表示为B,第三个就是图中的折弯圆角展开后的长度。其中两侧的直边部分的长度是比较容易知道的,折弯圆角部分的展开尺寸是末知的,它受到材料、厚度、折弯半径等很多因素影响。那么假设这个折弯圆角部分的展开尺寸是知道,我们就可以对最终展开的尺寸加一个补偿值BA,所以Lt=A+B+BA,这就是折弯补偿法。

折弯补偿法在SOLIDWORKS钣金中被称为“折弯系数”,如果我们要使用折弯补偿法来计算钣金件展开后的尺寸,我们可以在“折弯系数”选项中选择“折弯系数”,如图所示,我们来看一个实例,绘制如图所示的草图,并且使用基体法兰创建钣金,并且在钣金参数设置钣厚为1.5mm,折弯半径为1mm,折弯系数选择“折弯系数”,值为1.8mm。

手工计算展开的长度,两侧直边的长度A和B应该是相同的,A和B=100-1.5-1=97.5,其中1.5为板厚,1为折弯半径,也就是直边长度为97.5mm,根据公式Lt=A+B+BA(Lt=97.5+97.5+1.8=196.8mm),计算得到钣金展开长度应该为196.8mm。通过软件的展开功能展开此钣金件,我们会发现他和前面的手工计算是完全一样的。

需要特别注意的是,在SOLIDWORKS软件中使用折弯补偿法时,如果折弯补偿量相同的情况下,展开长度是会受设定的折弯半径影响的,半径越大,直边长度越小,最终展开长度也就越小,所以在使用折弯补偿法时一定要设定准确的折弯半径。例如我们把折弯半径设置为3mm,直边长度A和B为100-1.5-3=95.5,钣金展开长度就会变成95.5+95.5+1.8=192.8mm。

接着我们再来看一下折弯扣除法,同样一个板件我们做一个90度的折弯,然后我们再把它展开,最终的展开长度我们把它表示为Lt, Lt=A+B-BD,其中A是指钣金外侧从端面到虚拟交叉点的距离,而B是指另一个钣金外侧从端面到虚拟交叉点的距离,如果我们把A+B其实长度会比最终展开的尺寸要长,为了精确计算展开尺寸,我们就要减去一定的长度,而BD是我要扣除的系数值,也就是说A+B以后还要减去一个BD才是真正的展开尺寸。

折弯扣除法在SOLIDWORKS钣金中就叫“折弯扣除”,如果我们要使用折弯扣除法来计算钣金件展开后的尺寸,我们可以在“折弯系数”选项中选择“折弯扣除”。我们来看一个实例,绘制如图所示的草图,并且使用基体法兰创建钣金,并且在钣金参数设置钣厚为1.5mm,折弯半径为1mm,折弯系数选择“折弯扣除”,值为2.5mm。

手工计算展开的长度,从端面到虚拟交点的距离A和B=100,根据公式Lt=A+B-BD(Lt=100+100-2.5=197.5mm),计算得到钣金展开长度应该为197.5mm。通过软件的展开功能展开此钣金件,我们会发现他和前面的手工计算也是完全一样的。

此时我们会发现,在SOLIDWORKS软件中使用折弯扣除法时,如果折弯扣除量相同的情况下,展开长度是不会受设定的折弯半径影响的,无论折弯半径是多少,最终的展开长度都是相同的。这是因为计算值来自钣金端面到虚拟交点的长度减去折弯扣除量,也就是在图中的A和B两个尺寸,这个长度不会随折弯半径变化而变化。当然在实际钣金生产过程中,折弯半径的大小肯定会影响展开尺寸,所以在SOLIDWORKS中设计钣金件时我们需要根据折弯半径、折弯角度、钣金厚度等综合因素给定折弯扣除量。

最后我们再来看一下K因子计算法,在前面我们已经了解了金属板件在折弯时的一些特性,既折弯内侧的材料被压缩,折弯外侧材料被拉伸,在两者之间存在一个中性层,中性层的长度就是钣金展开的长度。但是由于材料厚度、材质、折弯半径、折弯角度、加工刀具等多种因素影响中性层所处的位置并不是固定的。K因子计算法的K指的就是从钣金内侧表面到中性层位置厚度t和钣金厚度T之间的比值,既K=t/T,所以K应该是小于等于1的一个因子,如图所示。使用K因子计算法计算展开长度和使用折弯补偿比较类似Lt=A+B+BA,只是在使用折弯补偿时BA是我们人为给定的一个值,而使用K因子时BA是通过公式BA=pi(R + KT) A/180计算得到的,公式中的BA其实就是中性层圆弧长度,而A为折弯角度。

如果我们要使用K因子计算法来计算钣金件展开后的尺寸,我们可以在“折弯系数”选项中选择“K因子”,如图1所示。我们来看一个实例,绘制如图8所示的草图,并且使用基体法兰创建钣金,并且在钣金参数设置钣厚为1.5mm,折弯半径为1mm,折弯系数选择“K因子”,值为0.6mm。


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