基于k因子的鈑金折彎展開(kāi)尺寸的確定

基于k因子的鈑金折彎展開(kāi)尺寸的確定

0逆推折彎展開(kāi)算法洗衣粉具有輕重量、易加工、成本低等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于汽車(chē)零部件、計(jì)算機(jī)盒等產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工。曲線(xiàn)折疊是指將金屬平面板的材料轉(zhuǎn)換為三維零件的加工過(guò)程。彎曲的長(zhǎng)度是彎曲的彎曲的逆延伸，這有助于合理地計(jì)算彎曲前的狀態(tài)，并采用合理的加工方法。傳統(tǒng)的鈑金折彎件加工工藝比較粗放,沒(méi)有精確的折彎展開(kāi)算法,多是先近似展開(kāi)并放樣落料,預(yù)留大量加工余量后折彎,然后再進(jìn)行切割或剪切類(lèi)加工去除余料.這種加工方式工藝流程復(fù)雜、效率低、浪費(fèi)材料且加工質(zhì)量不易保證.現(xiàn)代的鈑金折彎件加工工藝要求鈑金折彎展開(kāi)精確,折彎加工后無(wú)需后續(xù)切割或剪切類(lèi)加工就可以成為理想的鈑金折彎件.這就要求精確計(jì)算鈑金折彎展開(kāi)尺寸,并畫(huà)出折彎展開(kāi)圖.本文擬通過(guò)K因子參數(shù)的設(shè)定,將不同情況下鈑金的折彎展開(kāi)計(jì)算進(jìn)行簡(jiǎn)化,提高展開(kāi)效率和準(zhǔn)確度,達(dá)到在設(shè)計(jì)階段就可以對(duì)鈑金工藝性能進(jìn)行全面考慮和處理的目的.1厚板小折彎角目前較常規(guī)的計(jì)算方法是以截面中心層計(jì)算展開(kāi)長(zhǎng)度,認(rèn)為中心層就是鈑金長(zhǎng)度始終不變的一個(gè)層,其長(zhǎng)度就是鈑金折彎展開(kāi)的長(zhǎng)度,它的位置剛好在板厚的一半處,對(duì)于一些要求精度不是太高的薄板大折彎角的零件,這種計(jì)算方法相對(duì)還是比較準(zhǔn)確的.但對(duì)于厚板小折彎角鈑金零件的折彎,由于其中心層長(zhǎng)度并非鈑金折彎展開(kāi)的長(zhǎng)度,以它的長(zhǎng)度下料后再折彎時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)零件尺寸偏大的情況.筆者結(jié)合工作實(shí)踐,采用K因子、折彎補(bǔ)償和折彎扣除3種方法對(duì)該算法加以改進(jìn).1.1u3000充放電工具的拉拔試驗(yàn)K因子是指鈑金內(nèi)側(cè)邊到中性層距離和鈑金厚度的比值.通常板料在彎曲過(guò)程中通常外層會(huì)受到拉應(yīng)力而伸長(zhǎng),內(nèi)層則受到壓應(yīng)力而縮短.在內(nèi)層和外層之間有一長(zhǎng)度保持不變的纖維層,稱(chēng)為中性層.根據(jù)中性層的定義,彎曲件的坯料長(zhǎng)度應(yīng)等于中性層的展開(kāi)長(zhǎng)度.由于彎曲時(shí)坯料的體積保持不變,所以在變形較大時(shí),中性層會(huì)發(fā)生內(nèi)移,這也就是不能僅僅用截面中性層計(jì)算展開(kāi)長(zhǎng)度的原因.假如中性層位置以p表示(見(jiàn)圖1),則可以表示為p=r+kt式中,r為零件的內(nèi)彎曲半徑/mm;t為材料厚度/mm;K為中性層位移系數(shù).鈑金彎曲示意圖如圖2所示.按中性層展開(kāi)的原理,坯料總長(zhǎng)度應(yīng)等于彎曲件中性層直線(xiàn)部分和圓弧部分長(zhǎng)度之和,即L=L1+L2+παp/180°=L1+L2+πα(r+Kt)/180°式中,L為零件展開(kāi)總長(zhǎng)度/mm;α為彎曲中心角/(°);L1和L2分別為零件彎曲部分起點(diǎn)和終點(diǎn)以外的直端長(zhǎng)度/mm.按照上面的公式,就能算出精確的折彎展開(kāi)長(zhǎng)度尺寸.可以看出,只要確定了參數(shù)K,即可計(jì)算出L,參數(shù)K則取決于鈑金厚度t和內(nèi)彎曲角r的大小.它們之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系,一般r/t分別為0.1,0.25,0.5,1,2,3,4,5,≥6時(shí),K因子對(duì)應(yīng)為0.23,0.31,0.37,0.41,0.45,0.46,0.47,0.48,0.5.一般零件的加工,r/t數(shù)值都在1附近,根據(jù)上述對(duì)應(yīng)關(guān)系中K因子計(jì)算的鈑金折彎展開(kāi)長(zhǎng)度還是很準(zhǔn)確的.對(duì)于r/t≥6的情況,鈑金折彎時(shí)板料基本不會(huì)再發(fā)生變形,那么中性層也就等于中心層了,K因子也相應(yīng)地變成了0.5,計(jì)算也相對(duì)容易很多,唯一影響的就是折彎過(guò)程中的回彈問(wèn)題.這種繁瑣的計(jì)算最適合計(jì)算機(jī)來(lái)完成,隨后出現(xiàn)的各種三維軟件如AutoCAD,SolidWorks,U.G.,Pro/E,Catia等也引入了鈑金模塊,而K因子就成為了這些軟件的首選參數(shù),合理選擇K因子大大降低了工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中的工作量.1.2u3000長(zhǎng)度折彎補(bǔ)償算法是將零件的展開(kāi)長(zhǎng)度描述為零件每段直線(xiàn)長(zhǎng)度和折彎區(qū)域展平的長(zhǎng)度之和,展平的折彎區(qū)域的長(zhǎng)度則被稱(chēng)為折彎補(bǔ)償值(δ).因此整個(gè)零件的長(zhǎng)度計(jì)算公式為L(zhǎng)=D1+D2+δ①其中,D1,D2分別為圓弧以外的2段直線(xiàn)長(zhǎng)度/mm;δ為圓弧段展平后的長(zhǎng)度/mm.折彎補(bǔ)償示意圖如圖3所示,即把折彎零件的直線(xiàn)段切下來(lái)平鋪,然后再將折彎區(qū)域展平接在平鋪的直線(xiàn)段中,得到的長(zhǎng)度就是展開(kāi)長(zhǎng)度.1.3折彎補(bǔ)償和折彎清除折彎扣除,通常是指回退量,和折彎補(bǔ)償一樣,也是一種用來(lái)描述鈑金折彎展開(kāi)的簡(jiǎn)單算法.折彎扣除法是指零件的展平長(zhǎng)度等于理論上的2段平坦部分延伸至交點(diǎn)(兩平坦部分的虛擬交點(diǎn))的長(zhǎng)度之和減去折彎扣除(ε),其示意圖如圖4所示.整個(gè)零件的長(zhǎng)度計(jì)算公式為L(zhǎng)=L1+L2-ε②在折彎扣除中ε是個(gè)隱性值,不容易被直觀地理解,但通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)可以看出L1+L2永遠(yuǎn)會(huì)大于L,只是根據(jù)具體情況大的值不同而已.折彎補(bǔ)償和折彎扣除實(shí)際上是同一性質(zhì)的2種不同折彎展開(kāi)方式,它們之間存在著一種換算關(guān)系.綜合式①②可以演化出方程D1+D2+δ=L1+L2-ε③將折彎補(bǔ)償和折彎扣除體現(xiàn)在同一張圖上并在幾何形狀部分做幾條輔助線(xiàn),形成2個(gè)直角三角形,如圖5所示.由圖5可知,α表示彎曲角,即零件在折彎過(guò)程中掃過(guò)的角度.r表示內(nèi)側(cè)彎曲半徑,t表示鈑金厚度.用一個(gè)直角三角形將L1,L2,D1,D2和α,r,t聯(lián)系起來(lái),得出圖5右上角三角形關(guān)系.根據(jù)直角三角形各尺寸及三角函數(shù)原理,很容易得到tan(α/2)=(L2-D2)/(r+t)經(jīng)過(guò)變換,可得D2=L2-(r+t)tan(α/2)④利用同樣的方法,通過(guò)另一半直角三角形的關(guān)系,可以得到D1=L1-(r+t)tan(α/2)⑤將方程④⑤代入方程③可以得到方程L1+L2-2(r+t)tan(α/2)+δ=L1+L2-ε化簡(jiǎn)后得到δ與ε之間關(guān)系式δ=2(r+t)tan(α/2)-ε⑥當(dāng)彎曲角度為90°時(shí),由于tan(90°/2)=1,此方程可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為δ=2(r+t)-ε⑦式⑥⑦為那些只熟悉一種算法的用戶(hù)提供了非常方便的從一種算法轉(zhuǎn)換到另一種算法的計(jì)算公式,而需要的參數(shù)只是材料的厚度、折彎角度及折彎半徑等.2批量折彎方式的選擇本文提出了K因子、折彎補(bǔ)償、折彎扣除3種折彎展開(kāi)方式.K因子方式是基于折彎原理性的一種折彎展開(kāi)方式,不但精確度高,還可以調(diào)入三維軟件進(jìn)行批量折彎展開(kāi),修改也相對(duì)方便,并可以積累建立自己的經(jīng)驗(yàn)表格,減少了工藝人員的重復(fù)勞動(dòng)工作量,也能保證生產(chǎn)與設(shè)計(jì)的高度一致性.折彎補(bǔ)償和折彎