基于Solidworks钣金折弯计算分析(原创)

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2024年2月3日发(作者：)

基于Solidworks钣金折弯计算分析(原创)

钣金折弯计算分析及与solidworks配合使用

2011-07-12ysh

第一章折弯原理及已推导公式

板料在弯曲过程中外层受到拉应力内层受到压应力从拉到压之间有一既不受拉力又不受压力的过渡层--中性层中性层在弯曲过程中的长度和弯曲前一样保持不变所以中性层是计算弯曲件展开长度的基准中性层位置与变形程度有关

当弯曲半径较大折弯角度较小时变形程度较小中性层位置靠近板料厚度的中心处当弯曲半径变小 折弯角度增大时变形程度随之增大中性层位置逐渐向弯曲中心的内侧移动

现在通用的展开板料尺寸计算有三种即折弯系数折弯扣除和K-因子通过学习《》

图1

折弯扣除bend deduction即BD

L 各外边长度之和-n×BD

BA与BD转换公式BA 2RTtanα2-BD当α 90°时tanα2 1

即BA 2RT-BD

K-因子为简化表示钣金中性层的定义同时考虑适用于所有材料厚度引入k-因子的概念具体定义是K-因子就是钣金的中性层位置厚度与钣金零件材料整体厚度的比值即K tT因此K的值总是会在0和1之间如果中性钣金层不变形那么处于折弯区域的中性层圆弧的长度在其弯曲和展平状态下都是相同的所以BA

折弯补偿 就应该等于钣金件的弯曲区域中中性层的圆弧的长度因此中性钣金层圆弧的半径可以表示为 Rt 利用这个表达式和折弯角度中性层圆弧的长度 BA

就可以表示为

BA Rt α180° π RKT α180°

K-因子与BA的转换公式BA π RKT ×α180°当α 90°时

即BA πRKT2

solidworks系统也是采用上面的公式进行计算

第二章验证已有的折弯系数值并确定使用值

一90°折弯系数

在网上找到一份《冲模中性层位移系数K》的表格根据公式④可知当α 90°时配合此表即K T R为已知便可求的BA将BA代入①便可得展开料长

图2中性层位移系数K一览表

根据图2可知曲率半径为ρ RKT也反映了当RT≥5时中性层已经不再发生偏移所以在用solidworks画大圆弧时可用K 05来计算此时往往为了方便起见对于此折弯件的其他折弯也采用K 05因折弯大圆弧的通常为T 1com寸不会差别多大当RT越小时K-因子越小表示中性层越往内侧偏移

根据公式推导折弯系数BA

按照公司的画图习惯设定参数即α 90°R 05

T厚度 08 1 12 15 2 25 3 4 5

25 25 25 25

BA在用 08 1 12 15 2表一 BA自制 113 118 123 127 169 153 172 198 228

表一中BA在用表示公司正在solidworks中使用的折弯系数BA自制表示网上找到的网友自制的折弯系数表中α 90°R 05的情况下对应的折弯系数

T厚度 08 1 12 15 2 25 3 4 5

025 02 016 0125

- BA 1129

01

1178

K-因子 0274

RT 0625 05 041 033- - - -表二

025 - 0206

- 127 - - - - -

表二中T 08115三个厚度与BA自制对应的数值相同而其他K值表上无对应数值无法参与计算

接下来详细分析笔记确定适合自己公司使用的折弯系数

采用计算方法为折弯系数法采用公式为solidworks系统的计算公式

L 各外边长度之和-2n×RTBA

其他参数采用公司习惯使用参数角度为α 90°折弯半径R 05mm

验证方法根据公式对每一个常用厚度选用两种或三种外形尺寸一种为已批量生产的产品所用系数为BA 在用 一种为系数采用BA 自制 所画的图纸进行测量和计算求得BA 公式 值再与BA在用和BA自制的值进行比对最终确定适用公司实际用的BA值但是因测量数量有限一般为23个且因材料批次的强度差异折弯的角度偏差和板料边的毛刺问题等测量值将会不是很准确所有测量值仅供参考

例一

①T 15厚此图纸所用参数为BA 在用 15

A B C ABC BA公式

187 1246 227 5386 132

1 188 125 2254

3 1876 1244

5384 133 2②T 15227 539 13

厚此图纸所用参数为BA 在用 15

A B AB BA公式

132

1 202 166 368 12 2 2016 1652③T 15厚3668 3 206 162 368 12 4 201 166 367 13

此图纸所用参数为BA 自制 127V槽 12

A B C D E F G L BA 公式

178 104 194 160 127

1 102 178 194 6513 取2 102 177 24 559 178 102 24 1598

BA 13

例二

①T 2厚此图纸所用参数为BA 在用 2

A B C ABC BA公式

423 418 1046 17

1 202 424 421 1047

4185

165 2 205 ②T 3 203 4236 10451 1745

2厚此图纸所用参数为BA 在用 2

A B C ABC BA公式

1876

例三

67381 16

1 252 237 187 676 17 2 252 2385取BA 17

①T 3厚此图纸所用参数为BA 在用 25

A B C ABC BA公式

25

A B AB BA公式

3 263 459 722 18

取BA 19

例四T 4厚此图纸所用参数为BA 在用 25使用V槽 36GZEK机头箱连接板实际厚度为38mm

A B AB BA公式

3 346 201 547 33

1 348 201 549 31 2 347 20 547 33

1 262 459 721 19 2 263 459 722 18

2055 2055 77 1181

1 2055 2055 77 1181 195 2195 3 2055 2055 77 1181 195

4 2055 2055 77 1181 195 ②T 3厚此图纸所用参数为BA 在用

③T 3厚此图纸所用参数为BA 自制 172V槽 20

取BA 31

例五T 5厚GZ-P32脚架横梁安装板此图纸所用参数为BA 在用 25使用V槽 36实际厚度为46mm

A B AB BA公式

取BA 31

根据公司的实际板材在3mm以下的板厚一般公差为-002至-01而4mm实际厚度为38 5mm实际为46mm所以以上计算所得BA值只适用于现有公司的实际情况

由于公司目前最大的V槽为36mm已无法折弯6mm以上的板料折6mm时板料已经出现崩裂危险性很大

综上所得总结结果如下表为常用Q235板料系数其他板厚详细见自制折弯系数表

1 202 537 739 31 2 202 537 739 31

单位mm

类型 折弯系数材料SPCC 评论

R 05

适用于90°折弯

12 12 13 17 18 19T厚度 1 12 15 2 25 3 4 5

31 31 采用同样的方法整理出

铝板 T 1514mmR 05BA 14

不锈钢板 T 15mmR 05BA 15

二非90°的折弯系数

根据图2中的《中性层位移系数K一览表》可知当折弯角度大于90°时中性层向内偏移少由表和图1可知折弯角度越大α就越小K-因子就越大在T固定的情况下即R越大再根据公式④BA π RKT ×α180°式中变量RK变大但A变小所以以目前条件无法确定BA值是变大还是变小在根据实际观察中可以发现大于90°折弯的BA值要小于90°时的BA值例如已经批量生产的《GZ-P送纸辊支撑架》其图纸大致如下

此零件在设计时BA值为2在角度正确的折弯情况10714尺寸却变成大致为110由此可得BA 2这个用于折弯90°的折弯系数在用大于90°的折弯时明显过大即使用BA 17这个数值也是偏大的所以可以适当减小BA值的大小或者可以直接用K因子04来计算因为尺寸的不确定大于90°折弯最好用于尺寸要求不高的零件在实际批量生产的零件中《GZ-P收送纸电机护罩》为例其设计BA 12对于其他135°的折弯也采用BA 12而零件侧边有斜接法兰所以每一刀的位置都已定好根据护罩与侧板的焊接组件看来此零件每一段折弯都偏大一点所以BA值应适当减小

故先暂定在120°135°时对应的折弯表等以后具体实践时来确定修正

单位mm

类型 折弯系数材料SPCC 评论 适用于135°折弯

17 T厚度 100 150 200 250 300 R 05 1 12 15 153

其实现在公司用的这套折弯系数也只比我总结出的大几十丝也就每一个折弯才多几十丝正常生产也没多大影响对于某些只有个别尺寸要求准的零件熟悉这套

折弯系数的老工人会把握好重要尺寸对于其他尺寸也会均匀分料使每个尺寸合适而不习惯新系数反而容易不好把握尺寸

最后再附一份由网友根据经验自制的折弯扣除表

T 1 12 15 2 3 4

对于钣金展开尺寸的计算心得

钣金展开尺寸影响到的因素太多如材料的批次厂家材质凹模的选择折弯机的个体差异等因此对于钣金件的展开尺寸人员只能给出一个参考数值因为展开尺寸最终由R值决定就我们平时走路从A点到B点走直角路线时距离最远绕圆弧走比较近圆弧绕得越大路程就越近车间工人取折弯刀和折弯槽多数是凭习惯加上有时也存在懒得换的现象对于不同的折弯刀和折弯槽所加工出来的钣件展开尺寸车间工人其实也有一定的心得因为他们有临床试验的经历假如第一次加工时所用的系数有出入他们就会有针对性的作出改变来适应机器和折弯刀所以我们作为人员也不适宜过于硬性的规定自已计算出来的尺寸

因V槽尺寸不一定齐全故需要灵活使用公式特别情况下需要更小V槽时原则上相对V槽减小不能超过20mm但实际上远远不止超过这个范围

附折弯V模选择表

以下为公司适用表

V 4 6 8 10 12 14 16 18 20 24 28 32 36

7 85 10 11 25 14 17 20 25 25

3 33 38 45 6 6

b 28 4 55BD 15 2 25 35 5 7

r 07 1 13 16 2 23 26S 05 ☆ ☆

08 ☆ ☆ ☆ ☆

151 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆

☆ ☆ ☆ ☆ ☆

☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆

☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆

2

25

3 ☆ ☆

☆ ☆ ☆ ☆

☆

35 ☆ ☆ ☆ ☆4 ☆ ☆ ☆ ☆

5 45 ☆ ☆ ☆

☆ ☆

☆代表所选厚度板料正常 根情况下适用的V模 b为相对应的V槽的最短折弯边长

据此表可得最小边长如果一个折弯边长比上表边长还有小则需要小于标准V槽来折弯同时要保证这个小的尺寸能够折出来在设计时可以适当减小BA值一般情况下减01～03已经差不多了

以下为根据实际车间情况指定的表格

L型折弯最小尺寸 V 6T

折弯高度 折弯系数

或10 6 13

3 16或18

材料厚度 凹模槽宽 估测最小12 6或8 5 12 15 81 6 45 12

75 17 2 10或12

105 19

25 12或14或16 85 18

5 30 19 3

但是往4 24 15 3

往最小尺寸比上表取的还小因为V＜6T上表仅做参考

U折

决定U折的因素

上模的形状如下图从常规刀具来看小U折最佳刀具为弯刀弯刀有很多种型号具体看实际情况折边尺寸见下图两尺寸呈递增关系

A越长B就越长

已用solidworks绘制公司折弯机各上下模及平台尺寸可以大致模拟折弯各结构的可行性和各尺寸是否干涉这个方法是最实用的

二． 与折弯机焊接的筋类要注意弯角处倒圆角避免筋与折弯机干涉

设计焊接钣金组件时一定要考虑到焊接打磨的方便性可行性有时候要适当增加焊接工艺孔来焊牢两焊接在考虑到焊接件的牢固的同时要兼顾美观性

三．

这是常用的定位槽用来定位竖板与横板的结构上下35mm的空隙是为了放入工具来撬定位片的使定位片易于放入定位槽内

四． 对于部分尺寸精度要求高的孔槽类在激光割的情况下是无法做到精准的如Φ6孔在5mm板材下激光割实际可能只有Φ57所以为了保证尺寸精准在拷贝图纸到激光车间时要备份一份图纸并适当加大尺寸如Φ6变成Φ63并做好修改记录以此来达到尺寸的精度

五． 设计钣金件时还要考虑这个零件是要如何下料的是激光割数控冲床还是冲模以此来相应做出尺寸和结构调整如数冲料一般用12mm因要考虑到已有的冲压凸模大小的限制所以要设定适当的孔槽腰孔等是否有相匹配的模具来加工因激光成本是数冲的23倍所以在基本情况下能满足要求的尽量用数冲

六． 板厚与螺纹大小的关系翻边攻丝翻边又叫抽孔就是在一个较小的基孔上抽成一个稍大的孔再在抽孔上攻丝这样做可增加其强度避免滑牙一般用于板厚比较薄的钣金加工当板厚较大时如2025等以上的板厚我们便可直接攻丝无须翻边一般来说钢板上的螺纹孔深度不应小于螺纹公称直径但如果受力非常小也可以用23倍螺距板厚选择参考相应的普通螺母厚度GBT41选择即可太薄不合适一钣金所用材料

常用材料有冷轧板SPCC电解板SECC普通铝板及铝合金板AL3003-H14AL5052-H32不锈钢板花纹板SGEC镀铝锌钢板

comCC用于表面处理是电镀五彩锌或烤漆件使用

comCC用于表面处理是烤漆件使用在无特别要求下一般选用SPCC可减少成本

com镀镍或镀铬件使用有时不作处理跟据客户要求而定

com表面处理是铬酸盐或氧化件使用

com锈钢和雾面不锈钢它不需要做任何处理

com表面处理是铬酸盐或氧化件使用主要起支撑或连接作用大量用于各种插箱中

下面是常用板厚使用较多的零件类型

T 05 压纸片等

T 1 箱体外壳类小支架筋类一般用于折弯刀数多尺寸误差小的零件易变形校正

T 15安装板类底梁托板类

T 2 垫片安装板等

T 3 撑架侧筋类隔板固定架类

T 4

T 5 支撑板

T 8 侧板

二钣金加工方法

1下料方法 下料是将厚材料按需要切成坏料钣金下料的方法很多按机床的类型和工作原理可分为剪切铣切冲切氧气切割和激光切割我们公司主要采用剪板机数控冲床及激光切割LASER

三钣金联接方法

钣金联接主工采用焊接螺纹联接铆接和粘接我们公司采用的联接方式焊接螺纹联接

观察钣金件焊接可以注意到很多钣金件焊接的结构和要注意的尺寸

1焊接 是对焊件进行局部或整体加热或使焊件产生塑性变形或加热与塑性变形同时进行实现永久连接的工艺方法可分为手工电弧焊气体保护电弧焊激光焊气焊段焊和接触焊我们公司主要采用气体保护焊氩气和二氧化碳保护焊和点焊

11气体保护电弧焊 在进行气体保护电弧焊时电极电弧区及焊接熔池都处在保护气体的保护下采用氩气保护焊缝表面没有氧化物及夹杂物可以在任何空间位置施焊可以用肉眼观察焊缝的成形过程并进行调整生产效率高

①氩弧焊简介

氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上利用氩气对金属焊材的保护通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成溶池使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术由于在高温熔融焊接中不断送上氩气使焊材不能和空气中的氧气接触从而防止了焊材的氧化因此可以焊接铜铝合金钢等有色金属

氩弧焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种

1．非熔化极氩弧焊

工作原理及特点非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极 通常是钨极 和工件之间燃烧在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体 常用氩气

形成一个保护气罩使钨极端头电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触能防止氧化和吸收有害气体从而形成致密的焊接接头其力学性能非常好钨极氩弧焊一般只适于焊接厚度小于6mm的工件

2．熔化极氩弧焊

工作原理及特点 焊丝通过丝轮送进导电嘴导电在母材与焊丝之间产生电弧使焊丝和母材熔化并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的它和钨极氩弧焊的区别一个是焊丝作电极并被不断熔化填入熔池冷凝后形成焊缝另一个是采用保护气体随着熔化极氩弧焊的技术应用保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用如以氩气或氦气为保护气时 称为熔化极惰性气体保护电弧焊在国际上简称为MIG焊以惰性气体与氧化性气体 O2CO2 混合气为保护气体 时或以CO2气体或CO2＋O2混合气为保护气时或以CO2气体或CO2＋O2混合气为保护气时统称为熔化极活性气 体保护电弧焊在国际上简称为MAG焊从其操作方式看目前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊其次是自动熔化极氩弧焊氩气是最常用的惰性气体是氩气它是一种无色无味的气体在空气的含量为0935％ 按体积计算 氩的沸点为－186介于氧和氦的沸点之间氩气是氧气厂分馏液态空气制取氧气时的副产品对工件有很大影响使工件很容易

变形而薄材则更容易烧坏

铝材的焊接 铝及铝合金的溶点低高温时强度和塑形低焊接不慎会烧穿且在焊缝面会出现焊瘤如果两铝材平面焊接通常在其中一面冲塞焊孔以增强焊接强度 如果是长缝焊一般进行分段点固焊 点焊的长度为30mm左右 金属厚度2mm5mm

铁材的焊接两工件垂直焊接时可考虑在这两个工件上分别开工艺定位孔及定位口使其自身就能定位且端口不能超出另一工件的料厚也可以冲定位点使工件定位且需用夹具将被焊处夹紧以免使工件受热影响而导致尺寸不准

氩弧缺陷氩弧焊容易将工件烧坏导致产生缺口焊后的工件需要在焊接处进行打磨及抛光

当工件展开发生干涉或工件太大可考虑将该工件分成若干部分然后通过氩弧焊来克服

使其被焊成一体

co2气体保护焊工艺

以CO2作保护气体依靠焊丝与焊件之间的电弧来熔化金属的气体保护焊的方法称CO2焊这种焊接法采用焊丝自动送丝敷化金属量大生产效率高质量稳定成本相当低因此在国内外获得广泛应用一般适用于大于2mm厚的钢材焊接 像低熔点金属如铝锡锌等不能使用

气体保护焊的特点

1采用明弧焊接熔池可见度好操作方便适宜于全位置焊接并且有利于焊接过程中的机械化和自动化特别是空间位置的机械化焊接

2电弧在保护气体的压缩下热量集中焊接速度较快熔池小热影响区窄焊件焊后的变形小抗裂性能好尤其适合薄板焊接

3用氩氦等惰性气体焊接化学性质较活泼的金属和合金时具有较好的焊接质量

4在室外作业时必须设挡风装置才能施焊电弧的光辐射较强焊接设备比较复杂CO2保护焊的常见缺陷有裂纹未熔合气孔未焊透夹渣飞溅熔透过大等

手工电弧焊氩弧焊与CO2保护焊优缺点比较

求低

优点 缺点 手工电弧焊 焊接材料广使用场合广接头装配质量要CO2保护涵 生产效工作效率低焊接质量依赖操作工人技术性较强

率高焊接成本低焊缝抗锈蚀能力强焊接形成过程易观察易于控制焊接质量 焊接表面不平滑飞溅较多设备复杂施工场合有限 氩弧焊 变形小适于焊接15mm以下的薄板材料焊接无飞溅无气孔焊后可不去焊渣焊接材料广质量高焊接 工作效率低成本高易受钨极污染特殊场合需增加防风措施

12接触焊即压力焊

接触焊是瞬时加热连接部位在熔化状态或非熔化状态下对被焊件加压形成焊接接头的焊接方法它可分为对焊点焊和缝焊

点焊的总厚度不得超过8mm焊点的大小一般为2T3 2T表示两焊件的料厚 由于上电极是中空并通过冷却水来冷却因此电极不能无限制的减小最小直径一般为34mm

点焊的工件必须在其中相互接触的某一面冲排焊点以增加焊接强度通常排焊点大小为Φ15com右

两焊点的距离焊件越厚两焊点的中心距也越大偏小则过热使工件容易变形

偏大则强度不够使两工件间出现裂缝通常两焊点的距离不超过35mm 针对2mm以下的材料

焊件的间隙在点焊之前两工件的间隙一般不超过08mm当工件通过折弯后再点焊时此时排焊点的位置及高度非常重要如果不当点焊容易错位或变形导致误差较大

点焊的缺陷

1 破损工件的表面 焊点处极易形成毛刺须作抛光及防锈处理

2 点焊的定位必须依赖于定位治具来完成 如果用定位点来定位其稳定性不佳

2螺纹联接

螺纹联接具有安装

容易拆卸方便操作简单等优点常用于可拆的钢结构连接它可分为螺钉联接和螺栓联接

3铆接

铆接是用铆钉将金属结构的零件或组合件连接在一起的方法铆钉种类较多常用的铆钉有封闭形圆头抽芯铆钉封闭形沉头抽芯铆钉及开口型圆头抽芯铆钉开口型沉头抽芯铆钉

四钣金表面处理方式

表面处理表面处理一般有磷化皮膜电镀五彩锌铬酸盐烤漆氧化等磷化皮膜一般用于冷轧板和电解板类其作用主要是在料件表上镀上一层保护膜防止氧化再来就是可增强其烤漆的附着力电镀五彩锌一般用冷轧板类表面处理铬酸盐氧化一般用于铝板及铝型材类表面处理其具体表面处理方式的选用是根据产品的要求而定

1．拉丝

2．喷砂

3．烤漆喷粉主要技术指标光泽度膜厚和色差

烤漆前的表面处理除锈除油磷化处理

烤漆对工件一般要求及工艺处理

烤漆对工件表面要求平整凹凸不平影响外观

在要求的烤漆面上如有通孔工艺安排时须对该孔作单边加01mm处理以避免因烤漆导致该孔减小

在烤漆面如有通孔螺柱螺母及直接攻芽螺纹则须注明并特别提醒注意以避免烤漆粘附在螺纹上而导致不良

烤漆后的工件一般不能受外界的冲击力如折弯冲压等以避免烤漆层脱落

4．电镀主要镀五彩锌白锌黑锌镀铬

5．抛光

6．氧化

五钣金加工主要设备

1下料设备普通剪床数控剪床激光切割机数控冲床线切割

激光切割

激光切割是由电子放电作为供给能源

2成形设备普通冲床网孔机折床和数控折床

3焊接设备氩弧焊机二氧化碳保护焊机点焊机机器人焊机

4表面处理设备拉丝机喷沙机抛光机电镀槽氧化槽烤漆线

5调形设备校平机

六典型钣金件加工流程

图面展开 编程 下料剪冲割 冲网孔 校平 拉丝 冲凸包 冲撕裂 压铆 折弯 焊接 表处 组装

七．钣金加工工艺钣金加工时会经常遇到一些问题需要你去优化它的工艺使其成为一个良品或达到一个特定的目的下面就简单来介绍一下我们在钣金加工时经常要注意到的一些工艺问题和技巧

1． 门板类一般是利用长边包短边的加工方式然后在相应角落处开工艺孔工艺孔的大小一般由板厚而定板厚增大时工艺孔的大小也要相应增大否则折弯时会产生棱角

2．焊接件一般是利用治具孔或凸包来定位焊接可减少定位时所浪费的工时保证

尺寸提高工作效率减少成本在一些比较难定位的焊接时一般使用凸包或孔定位

3．电镀件因电镀液对料件有腐蚀作用所以一般要在电镀件的角落处增加工艺孔方便电镀液及时排出确保质量

4．对于一此较大钣金件来说对材料又会造成一定的浪费时我们要考虑将其折成几个子件分开加工然后再将其焊在一起即保证了质量又减少了对材料的浪费节约了成本

其他

5 翻边攻丝翻边又叫抽孔就是在一个较小的基孔上抽成一个稍大的孔再在抽孔上攻丝这样做可增加其强度避免滑牙一般用于板厚比较薄的钣金加工当板厚较大时如2025等以上的板厚我们便可直接攻丝无须翻边

6合理选择间隙及包边方式开合适的工艺孔 槽 来减小板材的拉伤同时也方便折弯包边的方式一般采用长边包短边的方式 视情况而定

7公差的合理性对于图面要求走公差的地方一定要合理分配公差若为电镀可不考虑公差若为烤漆则外形必须走负差孔位须走正差

8毛刺方向对于门板类及盒体类必须考虑毛刺方向一般绘制完图后如料件正面在内可使用镜像命令反转图面再标注尺寸要保证毛刺在料件反面为原则数控冲床的排版方向要考虑到正反面及毛刺方向特别是表面不处理的不锈钢件亮面方向的选择

9刀具的合理选择对于需用特殊刀具加工的地方先查看公司刀具表确定有无此刀具若无看是否可作工艺上的改进无法修正时要请购刀具

10膜厚对于烤漆喷粉的料件一定要考虑膜厚通常情况下对于孔烤漆件要加大01com03 具体视情况而定 根据情况如未考虑烤漆掉挂工艺孔而该类零件又无其它孔在展开时考虑加开掉挂工艺孔

11易出错的地方需重点提示如那些大体上对称但有几个处不易明显区别的零件的折弯一定要加以注明而且要用较大的文字在展开图较明显的空白地方加以说

明使操作者不会因图面问题而产生制作错误部分复杂的零件可在展开图上画出折弯示意图折弯示意图一定要与图面相符不给操作者产生误导

附件

常用的板金材料代号对照表

代号 中文名称 代号

SECC

电镀锌 SPTE

中文名称 GI SGCC 爇浸镀锌 EG

SUS 不锈钢 AL-CRS 铝包铁

黑铁 爇轧板马口铁 AL 铝

磷青铜 CRS SPCC 冷轧板 PICU

SUP 弹簧钢 SPHC

GBT 1804--92一般线性尺寸的未注尺寸公差表

0．5-3 ＞3-6 ＞6-30 ＞30-120＞2000-4000

±05

±12

±30

±10

±20

±40

f精密级

m中等级

c粗糙级

v±±±公差等极 尺 寸 分 段

＞120-400 ＞400-1000 ＞1000-2000

±015 ±02

±03

±08

±05

±12

±25

±03

±08

±20

005 ±005 ±01

01 ±01

02 ±03

±02

±05 最粗级--- ±05

附文

±1 ±15 ±4 ±6 ±8

SolidWorks的钣金设计技术基础

本文详细地介绍了几种目前在钣金件的设计与成型加工中常用的计算方法及其基础理论详述了折弯补偿法折弯扣除法及K-因子法的区别和互相转换的关联关系为行业内的广大工程技术人员提供了有效的参考与引用工具

一钣金的计算方法概论

钣金零件的工程师和钣金材料的销售商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其中最常用的方法就是简单的掐指规则即基于各自经验的算法通常这些规则要考虑到材料的类型与厚度折弯的半径和角度机床的类型和步进速度等等

另一方面随着计算机技术的出现与普及为更好地利用计算机超强的分析与计算

能力人们越来越多地采用计算机辅助设计的手段但是当计算机程序模拟钣金的折弯或展开时也需要一种计算方法以便准确地模拟该过程虽然仅为完成某次计算而言每个商店都可以依据其原来的掐指规则定制出特定的程序实现但是如今大多数的商用CAD和三维实体造型系统已经提供了更为通用的和强大功能的解决方案大多数情况下这些应用软件还可以兼容原有的基于经验的和掐指规则的方法并提供途径定制具体输入内容到其计算过程中去SolidWorks也理所当然地成为了提供这种钣金设计能力的佼佼者

总结起来如今被广泛采纳的较为流行的钣金折弯算法主要有两种一种是基于折弯补偿的算法另一种是基于折弯扣除的算法SolidWorks软件在2003版之前只支持折弯补偿算法但自2003版以后两种算法均已支持

为使读者在一般意义上更好地理解在钣金设计的计算过程中的一些基本概念同时也介绍SolidWorks中的具体实现方法本文将在以下几方面予以概括与阐述

1折弯补偿和折弯扣除两种算法的定义它们各自与实际钣金几何体的对应关系

2折弯扣除如何与折弯补偿相对应采用折弯扣除算法的用户如何方便地将其数据转换到折弯补偿算法

3K因子的定义实际中如何利用K因子包括用于不同材料类型时K因子值的适用范围

二折弯补偿法

为更好地理解折弯补偿请参照图1中表示的是在一个钣金零件中的单一折弯图2是该零件的展开状态

折弯补偿算法将零件的展开长度 LT 描述为零件展平后每段长度的和再加上展平的折弯区域的长度展平的折弯区域的长度则被表示为折弯补偿值 BA 因此整个零件的长度就表示为方程 1

LT D1 D2 BA 1

折弯区域图中表示为淡黄色的区域就是理论上在折弯过程中发生变形的区域简

而言之为确定展开零件的几何尺寸让我们按以下步骤思考

1将折弯区域从折弯零件上切割出来

2将剩余两段平坦部分平铺到一个桌子上

3计算出折弯区域在其展平后的长度

4将展平后的弯曲区域粘接到两段平坦部分之间结果就是我们需要的展开后的零件

图1

稍有难度的部分就是如何确定展平的弯曲区域的长度即图中由BA表示的值很显然BA的值会随不同的情形如材料类型材料厚度折弯半径与角度等而不同其它可能影响BA值的因素还有加工过程机床类型机床速度等等

BA值到底从何而来实际上通常有以下几种来源钣金材料供应商实验数据经验以及一些工程手册等在SolidWorks中我们即可以直接输入BA值提供一个或多个带BA值的表也可以使用另外的方法如K因子后面将会深入探讨来计算BA值对所有这些方法根据需要我们既可以为零件中的所有折弯输入相同的信息也可以为每个折弯单独输入不同的信息

对于不同的厚度折弯半径和折弯角度的各种情况折弯表方法是最为准确的让我们指定不同折弯补偿值的方法一般来说对每种材料或每种材料加工的组合会有一个表初始表的形成可能会花些时间但是一旦形成今后我们就可以不断地重复利用其中的某个部分了

三折弯扣除法

折弯扣除通常是指回退量也是一种不同的简单算法来描述钣金折弯的过程还是参照图1和图2折弯扣除法是指零件的展平长度LT等于理论上的两段平坦部分延伸至尖点两平坦部分的虚拟交点的长度之和减去折弯扣除 BD 因此零件的总长度可以表示为方程 2

LT L1 L2 - BD 2

折弯扣除同样也是通过以下各种途径确定或提供的钣金材料供应商试验数据经验带方程或表格的针对不同材料的手册等

四折弯补偿与折弯扣除之间的关系

由于SolidWorks通常采用折弯补偿法对熟悉折弯扣除法的用户来说了解两种算法的关系就很重要了实际上利用零件的折弯和展开的两种几何形状是很容易推导出两个值之间的关系方程的回顾一下我们已有两个方程式

LT D1 D2 BA 1

LT L1 L2 - BD 2

以上两个方程右边相等可以变化成方程 3

D1 D2 BA L1 L2 – BD 3

在图1的几何形状部分做几条辅助线形成两个直角三角形变为如图3所示

角度A代表弯曲角或者说是零件在折弯过程中扫过的角度此角也描述了表示折弯区域形成的圆弧的角度在图3中显示为两半组成如果内侧弯曲半径用R表示用T表示钣金零件的厚度用一个直角三角形来帮助清楚表达各种几何关系如图3中的绿色直角三角形根据图示的直角三角形各尺寸及三角函数原理我们很容易得到以下方程

TAN A2 L1-D1 RT

经过变换可得D1的表达式为

D1 L1 – RT TAN A2 4

利用同样的方法利用另一半直角三角形的关系可以得到D2的表达式为

D2 L2 – RT TAN A2 5

将方程 4 5 代入方程 3 可以得到以下方程

L1L2-2 RT TAN A2 BA L1L2-BD

化简后可以得到BA与BD之间关系式

BA 2 RT TAN A2 -BD 6

当弯曲角度为90度时由于TAN 902 1此方程可以得到进一步简化

BA 2 RT -BD 7

方程 6 和方程 7 为那些只熟悉一种算法的用户提供了非常方便的从一种算法转换到另一种算法的计算公式而需要的参数只是材料的厚度折弯角度折弯半径等特别是对SolidWorks的用户来说方程 6 和 7 同时提供了将折弯扣除转换到折弯补偿的直接计算方法折弯补偿的值既可以用于整个零件独立折弯也可以形成一张折弯数据表五K-因子法

K-因子是描述钣金折弯在广泛的几何形状参数情形下如何弯曲展开的一个独立值也是一个用于计算在各种材料厚度折弯半径折弯角度等广泛情形下的弯曲补偿 BA 的一个独立值图4和图5将用于帮助我们了解K-因子的详细定义

我们可以肯定在钣金零件的材料厚度中存在着一个中性层或轴钣金件位于弯曲区域中的中性层中的钣金材料既不伸展也不压缩也就是在折弯区域中唯一不变形的地方在图4和图5中表示为粉红区域和蓝色区域的交界部分在折弯过程中粉红区域会被压缩而蓝色区域则会延伸如果中性钣金层不变形那么处于折弯区域的中性层圆弧的长度在其弯曲和展平状态下都是相同的所以BA 折弯补偿 就应该等于钣金件的弯曲区域中中性层的圆弧的长度该圆弧在图4中表示为绿色钣金中性层的位置取决于特定材料的属性如延展性等假设中性钣金层离表面的距离为t即从钣金零件表面往厚度方向进入钣金材料的深度为t因此中性钣金层圆弧的半径可以表示为 Rt 利用这个表达式和折弯角度中性层圆弧的长度 BA 就可以表示为

BA Pi RT A180

为简化表示钣金中性层的定义同时考虑适用于所有材料厚度引入k-因子的概念具体定义是K-因子就是钣金的中性层位置厚度与钣金零件材料整体厚度的比

值即

K tT

因此K的值总是会在0和1之间一个k-因子如果为025的话就意味着中性层位于零件钣金材料厚度的25处同样如果是05则意味着中性层即位于整个厚度50的地方以此类推综合以上两个方程我们可以得到以下的方程 8

BA Pi RKT A180 8

这个方程就是在SolidWorks的手册和在线帮助中都能找得到的计算公式其中几个值如AR和T都是由实际的几何形状确定的所以回到原来的问题K-因子到底从何而来同样回答还是那几个老的来源即钣金材料供应商试验数据经验手册等但是在有些情况下给定的值可能不是明显的K也可能不完全表达为方程 8 的形式但无论如何即使表达形式不完全一样我们也总是能据此找到它们之间的联系

例如如果在某些手册或文献中描述中性轴层为定位在离钣料表面0445x材料厚度的地方显然这就可以理解为K因子为0445即K 0445这样如果将K的值代入方程 8 后则可以得到以下算式

BA A 001745R 000778T

如果用另一种方法改造一下方程 8 把其中的常量计算出结果同时保留住所有的变量则可得到

BA A 001745 R 001745 KT

比较一下以上的两个方程我们很容易得到001745xK 000778实际上也很容易计算出K 0445

仔细地研究后得知在SolidWorks系统中还提供了以下几类特定材料在折弯角为90度时的折弯补偿算法具体计算公式如下

软黄铜或软铜材料BA 055 T 157 R

半硬铜或黄铜软钢和铝等材料BA 064 T 157 R

青铜硬铜冷轧钢和弹簧钢等材料BA 071 T 157 R

实际上如果我们简化一下方程 7 将折弯角设为90度常量计算出来那么方程就可变换为

BA 157 K T 157 R

所以对软黄铜或软铜材料对比上面的计算公式即可得到157xK 055K 055157

035同样的方法很容易计算出书中列举的几类材料的k-因子值

软黄铜或软铜材料K 035

半硬铜或黄铜软钢和铝等材料K 041

青铜硬铜冷轧钢和弹簧钢等材料K 045

前面已经讨论过有多种获取K-因子的来源如钣金材料供应商试验数据经验和手册等如果我们要用K-因子的方法建立我们的钣金模型我们就必须找到满足工程需求的K-因子值的正确来源从而得到完全满足所期望精度的物理零件结果

在一些情况下因为要适应可能很广泛的折弯情形仅靠输入单一的数字即使用单一的K-因子方法可能无法得到足够准确的结果这种情况下为了获得更为准确的结果应该对整个零件的单个折弯直接使用BA值或者使用折弯表描述整个范围内不同的ART的所对应的不同BABD或K-因子值等我们甚至还可以使用方程生成象SolidWorks提供样表中所列的折弯表一样的数据如果需要我们还可以实验数据或经验数据为依据修改折弯表中单元格的内容SolidWorks的安装目录下既提供折弯补偿表也提供折弯扣除表还有k-因子表等它们均可手工进行编辑与修改

六总结

以上介绍的只是SolidWorks软件中实现钣金设计所用到一些基础理论知识实际上SolidWorks基于这些基础理论提供给了广大从事钣金设计的工程技术人员方便快捷的设计手段和功能强大的设计能力实践证明SolidWorks已经成为或正逐渐成为设计工程师进行专业钣金设计与计算的得力助手

注

TAN为正切三角函数的简化表示

Pi为圆周率常数314159265

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本文标签： 折弯焊接钣金材料尺寸