鈑金展開料的計(jì)算很多教材上都講解了通過材料中性層的計(jì)算來確定展開尺寸。中性層的計(jì)算卻要知道彎曲半徑的大小。但是我們?cè)谑褂谜蹚潤(rùn)C(jī)折彎時(shí)卻很難知道彎曲半徑究竟有多大。原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)橐话阏蹚潤(rùn)C(jī)成型大多數(shù)都是彎曲半徑很小的。折彎?rùn)C(jī)的上模的刀口大多數(shù)都是尖角。而板料在被上模壓制后彎曲的內(nèi)壁并沒有完全貼合上模，依然會(huì)有一個(gè)較小的彎曲半徑。如（圖1）所以彎曲半徑根本就不能去參考上模的R角。如果去測(cè)量彎曲半徑的大小，測(cè)量的誤差很大。要是多道折彎其累計(jì)誤差會(huì)相當(dāng)大。所以為了讓展開尺寸的計(jì)算來的更準(zhǔn)確，計(jì)算更方便快速。做了一些實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)整理成公式和圖表。最終通過此計(jì)算公式去調(diào)整計(jì)算機(jī)自動(dòng)展開參數(shù)的設(shè)置。使得此計(jì)算方法在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和手工計(jì)算上都能得到應(yīng)用。
折彎?rùn)C(jī)彎曲后彎曲面的實(shí)際形狀：
折彎?rùn)C(jī)彎曲后彎曲面實(shí)際并非是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓弧，就拿一個(gè)90度折彎的實(shí)例來說，仔細(xì)觀察彎曲后的曲線非常類似于一條拋物線。如果說這個(gè)角是R3也只能說這個(gè)位置和R3比較接近。同時(shí)還能發(fā)現(xiàn)彎曲的位置材料有少量的變薄現(xiàn)象。由于折彎?rùn)C(jī)折彎有這些現(xiàn)象的存在使得用中性層來計(jì)算展開尺寸，或用體積法來計(jì)算展開尺寸，誤差都比較大。特別是多道折彎，累計(jì)誤差會(huì)非常明顯。
彎曲半徑和折彎?rùn)C(jī)下模寬度的關(guān)系，以及對(duì)展開尺寸的影響
在相同的材料下，折彎?rùn)C(jī)的下模V形槽寬度的不同所彎曲的半徑也會(huì)隨之改變。彎曲的半徑的改變同時(shí)又使展開尺寸發(fā)生變化。例如同樣厚度同樣材質(zhì)的鋼板，左邊的是在30mm、寬的V形槽成的型，右邊的是在8mm寬的V形槽成的型?？梢钥闯鯲形槽寬度不同，折彎后彎曲的半徑有較大差異。
由于彎曲半徑有差異其展開尺寸也肯定不同。所以在使用折彎?rùn)C(jī)時(shí)，對(duì)V形槽寬度的選擇必須要有一個(gè)規(guī)范。否則這個(gè)人拿著料用8mm的V形槽，那個(gè)人用12甚至20mm的V形槽。同樣的展開料兩個(gè)人折出來的成型尺寸也各不相同。沒有這個(gè)規(guī)范給設(shè)計(jì)人員對(duì)零件的展開計(jì)算也帶來很大的麻煩。所以這個(gè)V形槽寬度應(yīng)該怎么定?？梢钥匆幌抡蹚?rùn)C(jī)右側(cè)有一塊銘牌，上面有著各種板厚對(duì)應(yīng)V形槽寬度可選擇的范圍。可以發(fā)現(xiàn)所有的折彎?rùn)C(jī)的銘牌上都是V形槽寬度=鋼板厚度6倍為最小槽寬的選用值。目前大多數(shù)鈑金廠在常規(guī)零件的設(shè)計(jì)時(shí)都希望折彎半徑盡可能的小，這樣出來的產(chǎn)品比較有線條感，外觀好看些。所以下面將介紹V形槽寬度=鋼板厚度6倍時(shí)展開料的計(jì)算。
V形槽寬度=鋼板厚度6倍時(shí)各個(gè)料厚90度折彎后的實(shí)測(cè)尺寸
實(shí)驗(yàn)材料:分別采用不同厚度的鋼板，鋼板厚度從1到10mm不等。將其長(zhǎng)度都落料成100mm.為了保證鋼板厚度的精確，對(duì)每塊鋼板都用千分卡進(jìn)行測(cè)量，3mm以下的采用冷板，剔除厚度誤差超過±0.02mm的。3mm以上的都用磨床將材料磨到標(biāo)準(zhǔn)尺寸，每塊鋼板厚度誤差同樣小于±0.02mm。為保證長(zhǎng)度的精確，將所有料用502膠水粘合然后用線切割將整疊料切割成100mm的長(zhǎng)度。最后用游標(biāo)卡尺對(duì)每塊料的長(zhǎng)度測(cè)量，確定長(zhǎng)度誤差小于±0.02mm。以上料的材質(zhì)全部是Q235B。測(cè)量數(shù)據(jù)如下：
|
L1 |
L2 |
V形槽寬度（mm） |
折彎角度 |
鋼板厚度（mm） |
外形總長(zhǎng)（mm） |
余料長(zhǎng)度（mm） |
余料/厚度 |
|
45.84 |
55.92 |
6 |
90 |
1 |
101.77 |
1.76 |
1.7600 |
|
34.64 |
68.82 |
12 |
90 |
2 |
103.46 |
3.46 |
1.7300 |
|
43.52 |
61.72 |
18 |
90 |
3 |
105.24 |
5.24 |
1.7467 |
|
59.8 |
47.24 |
24 |
90 |
4 |
107.04 |
7.04 |
1.7600 |
|
25.64 |
83.14 |
30 |
90 |
5 |
108.78 |
8.78 |
1.7560 |
|
68.98 |
41.48 |
36 |
90 |
6 |
110.46 |
10.46 |
1.7433 |
|
36.38 |
81.12 |
60 |
90 |
10 |
117.5 |
17.5 |
1.7500 |
從上面的實(shí)驗(yàn)中可以看出L1+L2大于原來的料長(zhǎng)。、這里把這個(gè)多出來的長(zhǎng)度稱為余料長(zhǎng)度。由此可以得出一個(gè)90度折彎公式：L1+L2-余料長(zhǎng)度=展開長(zhǎng)度。在上面的實(shí)驗(yàn)中又可以看出余料長(zhǎng)度是有規(guī)律的基本上等于鋼板厚度的1.75倍。由此可以得到一個(gè)可以適用于10mm以下所有厚度的90度折彎公式：L1+L2-1.75T=展開長(zhǎng)度。但是此公式成立的前提是V形槽寬度=6T。這里的T為鋼板厚度。用上述同樣的方法發(fā)現(xiàn)當(dāng)槽寬度=8T時(shí)。90度折彎公式為：L1+L2-1.85T=展開長(zhǎng)度。
由于鋼板的厚度規(guī)格有很多。實(shí)際在用的模具并不能滿足所有鋼板厚度的6倍關(guān)系。所以在使用此公式時(shí)需掌握一個(gè)原則就是V形槽寬度盡可能的選用大于6倍鋼板厚度同時(shí)又最接近于6倍鋼板厚度的槽寬。如果實(shí)在不行可選用最接近于8倍鋼板厚度的V形槽寬，套用第2條公式。
0到180度折彎的實(shí)測(cè)尺寸
實(shí)驗(yàn)材料:2mm厚的Q235B冷板，長(zhǎng)度都落料成100mm。厚度和長(zhǎng)度誤差均小于±0.02mm。
為了符合平時(shí)的測(cè)量習(xí)慣，大于90度和小于90度的折彎分為下面兩種。
1）大于90度的折彎，L1和L2的長(zhǎng)度為每條邊的端點(diǎn)測(cè)量到兩條邊的虛交點(diǎn)的長(zhǎng)度。
2）小于90度的折彎，L1和L2的長(zhǎng)度為每條邊的端點(diǎn)測(cè)量到圓角切點(diǎn)的長(zhǎng)度。
大于90度的折彎實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，
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L1 |
L2 |
V形槽寬度 |
折彎角度 |
鋼板厚度 |
外形總長(zhǎng) |
余料長(zhǎng)度 |
S=余料/厚度 |
|
|
|
6 |
90 |
2 |
|
|
1.75 |
|
51.38 |
51.42 |
6 |
100 |
2 |
102.8 |
2.8 |
1.40 |
|
51.14 |
51.08 |
6 |
110 |
2 |
102.22 |
2.22 |
1.11 |
|
50.9 |
50.86 |
6 |
120 |
2 |
101.76 |
1.76 |
0.88 |
|
50.6 |
50.76 |
6 |
130 |
2 |
101.36 |
1.36 |
0.68 |
|
50.72 |
50.32 |
6 |
140 |
2 |
101.04 |
1.04 |
0.52 |
|
50.28 |
50.46 |
6 |
150 |
2 |
100.74 |
0.74 |
0.37 |
|
50.02 |
50.46 |
6 |
160 |
2 |
100.48 |
0.48 |
0.24 |
|
50.1 |
50.14 |
6 |
170 |
2 |
100.24 |
0.24 |
0.12 |
|
|
|
6 |
180 |
2 |
100 |
0 |
0 |
注：上面表格中90度的折彎是借用前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，這里沒有再做測(cè)試。180度等于沒有折彎，所以也不用做測(cè)試。
注：S為折彎系數(shù)=余料/厚度。
小于90度的折彎實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
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L1 |
L2 |
V形槽寬度 |
折彎角度 |
鋼板厚度 |
外形總長(zhǎng) |
余料長(zhǎng)度 |
K=余料/厚度 |
|
|
|
6 |
90 |
2 |
|
|
1.7500 |
|
50.6 |
52.58 |
6 |
80 |
2 |
103.18 |
3.18 |
1.5900 |
|
50.44 |
52.42 |
6 |
70 |
2 |
102.86 |
2.86 |
1.4300 |
|
50.26 |
52.28 |
6 |
60 |
2 |
102.54 |
2.54 |
1.2700 |
|
50.12 |
52.08 |
6 |
50 |
2 |
102.2 |
2.2 |
1.1000 |
|
49.32 |
51.28 |
6 |
0 |
2 |
100.6 |
0.6 |
0.3000 |
本次實(shí)驗(yàn)?zāi)＞咦钚≈荒苷蹚澋?0度。0度是將材料先折彎到50度，然后在內(nèi)側(cè)墊上一塊2.5的鋼板壓平至兩條邊平行。
展開尺寸的計(jì)算公式
展開公式為：
L1+L2-ST=展開長(zhǎng)度。
多道折彎時(shí)此公式的應(yīng)用
定義
：當(dāng)產(chǎn)品有多道折彎時(shí)，展開長(zhǎng)度等于所有外包尺寸的總和減去所有折彎角所對(duì)應(yīng)的余料長(zhǎng)度之總和。
注：外包尺寸就是在鋼板厚度外側(cè)進(jìn)行測(cè)量的尺寸。
此定義成立的原理是，假如一個(gè)產(chǎn)品有n個(gè)折彎角，可將此產(chǎn)品分割成n個(gè)只有
單個(gè)角折彎的小段（分割位置在兩頭各有折彎角中間的直線段，位置可以任意）。將每個(gè)小段的展開長(zhǎng)度相加實(shí)際就等于總展開長(zhǎng)度。展開長(zhǎng)度=26+32+70+40+51+30-（1.75*6*3+0.88*6+1.27*6）=204.6
計(jì)算公式的應(yīng)用范圍
雖然此次實(shí)驗(yàn)只做了材料為Q235B的實(shí)驗(yàn)，但是大多數(shù)塑性比較好的金屬，他們?cè)趶澢鷷r(shí)中性層的偏移差異非常小，幾乎可以忽略不計(jì)。因此又將此公式推廣到其他的一些材質(zhì)。比如像碳素結(jié)構(gòu)鋼類：Q 159、Q 215、Q345、08F，鋁板5020、6061，不銹鋼304、316等。在生產(chǎn)的實(shí)際應(yīng)用中都驗(yàn)證了其計(jì)算的準(zhǔn)確性。其中鋼板Q345和鋁板6061的塑性稍差些，在彎曲時(shí)只要不產(chǎn)生細(xì)微裂紋計(jì)算結(jié)果還是很準(zhǔn)確的。
結(jié)束語
利用實(shí)驗(yàn)得到了非常精確的計(jì)算公式，再由此公式去調(diào)整CATIA鈑金參數(shù)編輯器中的參數(shù)，使得此實(shí)驗(yàn)結(jié)果在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和手工計(jì)算上都能得到應(yīng)用。給生產(chǎn)和設(shè)計(jì)都帶來極大的方便。此數(shù)據(jù)還可以應(yīng)用到別的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件。比如像Solid Work和ug還有plo/e等。都可以通過類似的方法去調(diào)整鈑金參數(shù)從而得到一個(gè)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)非常吻合的計(jì)算結(jié)果。
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