钣金展开计算方法

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在钣金加工范畴内, “展开”属于将三维折弯件转变为平面下料图的关键步骤, 展开计算精准无误, 下一阶段的下料才不会产生浪费现象, 折弯届时既能契合预定条件, 实现一次性精准达到预期效果。于本文之中, 依据现场工程规范要求, 把展开展开计算的原理内容, 针对常用折弯类型所涉及的K值选取之道, 以及安排工序时的关键要点进行系统性归纳整理, 最终合成了一份能够让使用者不费周折, 直接按照其中指引操作的速查手册。

一、拿到图纸后先做什么

工程人员接到图纸,不要急着展开,先按以下 6 步核对:

1. 按照工艺要求来看, 着重去看NOTES也就是注意事项, 进而确认表面方面的要求, 以及公差方面的要求, 还有去毛刺方面的要求。

2. 对照检查料厚以及材质, 产品图纸所标注的面料厚度、材质, 一定要和业务部门所提供的 BOM 保持一致。

3. 若要确认折弯公差, 当图面存在折弯公差标注之际, 需于折弯图之上单独进行标明。

4. 当需要确认配件规格, 其中涉及螺柱(STAND OFF), 还有螺母(NUT)以及外牙螺丝(FH/FHS)等特殊规格, 而这些特殊规格不存在库存的时候, 要及时去请示采购。

5. 单位统一, 英制图纸要先用 X 命令炸开, 展开需在副本上进行, 原图保持不动, 之后再放大 25.4 倍转为公制, 是这样子的哦。

6. 调整那毛边的方向, 当产品的毛边是朝着外面的时候, 借助镜像视图可让毛边转而向内, 再使它向下方折弯。

二、展开计算原理:中性层是核心

当板料进行弯曲时, 外层承受的是拉应力, 内层承受的是压应力, 在拉应力与压应力之间, 存在着这样一个过渡层, 它既不承受拉应力, 也不承受压应力, 这个过渡层被称作中性层。

图1, 展示的是中性层的示意情况, 其中外层呈现受拉状态, 内层呈现受压状态,而中间的过渡层其长度保持不变。

中性层, 在弯曲之前以及之后, 其长度不会有变化, 所以呢, 它成为了用来计算展开长度的基准。中性层的位置, 和变形程度存在关联:

由于弯曲半径大, 且折弯角度小, 所以变形小, 进而中性层靠近板料厚度中心。

折弯角度大, 弯曲半径小由此致使变形大, 进而使得中性层朝着弯曲中心内侧进行移动。

原本通常记录成被称作 λ 的中性层至板料内侧的距离, 实际上它是后续 K 值计算里“展开系数”的起源地方。

三、展开基本公式

需展开的长度等于, 料内的长度加上, 料内的长度再加上, 展开系数通用式为, L等于A加B加K。

其中, A是折弯两直边处于料内侧的长度。而且, B是折弯两直边位于料内侧的长度。同时, K是扣除两直边之后的展开补偿量。此展开补偿量也就是展开系数。

图 2:一般折弯展开——L = A + B + K

四、常见折弯类型与 K 值速查

4.1 R=0 的一般折弯

L = A + B + K

当 0 < T < 0.3 时,K = 0

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关于铁材而言, 其中包括SGCC、SECC、SPTE、SPHC、SPCC、GI、CRS等, 当处于0小于T且T小于1.5的数值范围时, K的取值为0.4乘以T , 在1.5小于等于T且T小于2.5的区间内, K等于0.35乘以T , 而当T大于等于2.5时, K则 0.3乘以T。

对于有色金属, 这里面包含AL、CU等, 当T大于0.3的时候, 就会出现K等于0.4T这样的情况。

当 R < 3.0 时,按 R=0 处理。

4.2 R≠0 的一般折弯

L = A + B + KK 值取中性层弧长

T < 1.5 时,λ = 0.5T

T ≥ 1.5 时,λ = 0.4T

图 3:R≠0 一般折弯,K 值取中性层弧长

4.3 R=0、θ≠90° 的一般折弯

L = A + B + K

T ≤ 0.3 时,K = 0

当T大于0.3的时候, K等于(θ除以90)去乘以K₉₀, 而这里的K₉₀明确所说的是90°时候的展开系数。

图 4:R=0、θ≠90° 折弯的角度系数换算示意

4.4 R≠0 且 R < 2T 的一般折弯

L = A + B + KK 值取中性层弧长

当T小于1.5的时候, λ等于0.5T , 当T大于或等于1.5的时候, λ等于0.4T。

在R小于2.0T这个条件之下, 按照R等于0来进行计算,A以及B依据倒零角之后的直边长度来进行取值。

4.5 Z 形折弯(直边断差)

H ≥ 5T,分两次成形:按两个 90° 折弯计算。

2.5T小于等于H且H小于5T , 一次成形 , 按照两个90度对其折弯进行计算。

H小于2.5T, 一次进行成形, 展开长度等于展开前的总长度加上K, K的值为0.2。

图 5:Z 形折弯(直边断差)

4.6 Z 形折弯(斜边断差)

H ≥ 5T,分两次成形:按两个 90° 折弯计算。

2.5T ≤ H < 5T,一次成形:按两个 90° 折弯计算。

H < 2.5T,一次成形:展开长度 = 展开前总长度 + K,K = 0.2。

图 6:Z 形折弯(斜边断差)

4.7 U 形折弯

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U 形折弯通常先折约 30°,再用垫片反折压平。

展开长度 L = A + B + K,K 取中性层弧长。

当T小于1.5的时候, λ等于0.5T , 当T大于等于1.5的时候, λ等于0.4T。

图 7:U 形折弯与反折成形示意

4.8 反折成形(压平)

L = A + B + K

就反折压平而言, 可视实际状态情况判断, 在折弯这个动作之前进行压线操作, 压线所处的位置处于折弯变形区域的中部位置。

分两步:V 折 30° → 反折压平。

在展开图标折弯线时,须保留压线示意。

4.9 内 R 展开

在模具抽深进行成形时的情况下, 会遭受到三向拉力, 当抽深的高度大于材料本身的延展性时, 就很容易出现破裂的现象。

展开时,r ≈ 1/2 R。

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图 8:内 R / 外 R 展开示意

4.10 外 R 展开

外 R 受多向拉挤,抽深高度过高,展开时须掏掉部分材料。

外部R进行展开时, 大概取原来展开的三分之二左右;要是超出4个料厚, 那么展开R等于1至2 R。

材料延展性高时,按实际成形高度作为掏料依据。

4.11 反折向内

当外部的R大于或等于3T的时候, 按照R角进行展开, 当反折尺寸L大于或等于3T的时候, L1展开的长度是2T, L2部分 需要大于或等于3T。

当外部R小于3T的时候;按照90°角进行展开;并且把L1给舍弃掉。

使用折床成形时受压应力影响较大,L1 展开 = 2T。

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图 9:反折向内 / 反折向外的尺寸处理

4.12 反折向外

反折向外成形时受拉应力影响较大,必须掏掉,L = 4T。

五、展开范例(0.8t)

这里有四个 0.8t 的展开范例, 它们直接将上述公式运用到了实际图纸之上, 进行了展示。

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图 10:展开范例 1(0.8t)

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图 11:展开范例 2(0.8t)

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图 12:展开范例 3(0.8t)

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图 13:展开范例 4 / 综合示例

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六、排工序与模具制作要点

6.1 下料图

标明产品的长度与宽度, 再标注其内部特征在 X 轴的尺寸, 然后标注内部特征在 Y 轴的尺寸, 在旁边放置一个侧视图来进行示意。

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图 14:下料图示例

6.2 加工图

加工特征, 比如沙拉, 还有抽牙, 以及螺柱、螺母、螺钉这些, 要用统一符号去表示, 并且要在其旁边注明规格, 注明方向, 注明数量。

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图 15:加工特征标注(沙拉、抽牙、螺柱等)

6.3 折弯图标注

一般折弯:标注折弯线、角度、方向。

有角度折弯:注明角度及 R 值。

断差及反折:标注断差高度 H 和反折尺寸 L。

6.4 简易模具

断差模, 其关键尺寸为中间高度 H, 一般情况下是要增大 0.1 至 0.2mm 以此来保障装配情况, 展开是按照普通方式展开, 而后定位要回移 1/2L。

桥式模, 其外形呈现出如拱桥一般的样子, 其重点在于对高度H进行控制, 它的两端是以目测或者依据外形来进行定位的。

四片模, 需要先把冲压方向确定下来, 还要把高度确定好, 上下固定板的话, 通常会用到SPCC 3.0t, 铆合的时候, 常用外径是5.38的螺柱。

凸包处在过高, 且面积过大的状态时, 是需要进行回压操作的, 回压的高度呢, 一般情况下是不超过一个料的厚度的, 并且通常会取料的厚度的百分之八十。

回压调试时, 假如回压之后发现依旧变形过大, 那么这表明回压高度是不足够的, 这种情况下需要增加高回压垫片以及增高回压冲头;如果显现出凸包中间凹下的状况, 可知是回压得太多了, 此时需要降低垫片以及冲头的高度。

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THE END
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