折弯计算.docx
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折弯计算
折弯刀决定折弯半径
折弯件的最小弯曲半径材料弯曲时，其圆角区上，外层收到拉伸，内层则受到压缩。
当材料厚度一定时，内r越小，材料的拉伸和压缩就越严重；当外层圆角的拉伸应力超过材料的极限强度时，就会产生裂缝和折断，因此，弯曲零件的结构设计，应避免过小的弯曲圆角半径。
公司常用材料的最小弯曲半径见下表。
序号
材料
最小弯曲半径
1
08、08F、10、10F、DX2、SPCC、E1-T52、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1100-H24、T2
0.4t
2
15、20、Q235、Q235A、15F
0.5t
3
25、30、Q255
0.6t
4
1Cr13、H62（M、Y、Y2、冷轧）
0.8t
5
45、50
1.0t
6
55、60
1.5t
7
65Mn、60SiMn、1Cr17Ni7、1Cr17Ni7-Y、1Cr17Ni7-DY、SUS301、0Cr18Ni9、SUS302
2.0t
●弯曲半径是指弯曲件的内侧半径,t是材料的壁厚。
●t为材料壁厚，M为退火状态，Y为硬状态，Y2为1/2硬状态。
表1公司常用金属材料最小折弯半径列表
折弯补偿
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。
D1=L1–（R+T）TAN（A/2）
D2=L2–（R+T）TAN（A/2）
当弯曲角度为90度时，由于TAN（90/2）=1，此方程可以得到进一步简化：
BA=2（R+T）-BD
BA=Pi（R+K*T）A/180
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A、R、T的所对应的不同BA、BD或K-因子值等
、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=L1L2-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=D1D2BA
（1）
LT=L1L2-BD
（2）
以上两个方程右边相等可以变化成方程（3）：
D1D2BA=L1L2–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（A/2）=（L1-D1）/（RT）………………………………………………………...............................................*
经过变换，可得D1的表达式为：
D1=L1–（RT）TAN（A/2）（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（A/2）（5）
将方程（4）、（5）代入方程（3）可以得到以下方程：
L1L2-2（RT）TAN（A/2）BA=L1L2-BD
化简后可以得到BA与BD之间关系式：
BA=2（RT）TAN（A/2）-BD（6）
当弯曲角度为90度时，由于TAN（90/2）=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。
一.目的:
统一展开计算方法,做到展开的快速准确.
二.适用范围:
晟铭钣金部
三.展开计算原理:
1.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称为中性层;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.
2.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.中性层到板料内侧的距离用λ表示.
四.展开计算方法:
展开计算的基本公式:
展开长度=料内+料内+补偿量
一般折弯1（R=0,θ=90°）:
L=A+B+K
1.当02.对于铁材（如﹑SGCC﹑SECC﹑CRS﹑SPTE等）:
（1）当0.3（2）当1.5≦T<2.5时,K=0.35T
（3）当T≧2.5时,K=0.3T
3.对于其它有色金属材料（如Al﹑Cu等）:
当T>0.3时,K=0.5T
4.对于SUS材料,当T>0.3时,K=0.25T
5.当CRS料T≧2.5时,K=0.5T
一般折弯2（R≠0,θ=90°）:
L=A+B+K（K值取中性层弧长）
1.当T<1.5时,λ=0.5T
2.当T≧1.5时,λ=0.4T
注:
当用折刀加工时:
1.当R≦2.0时,按R=0处理.
2.当2.03.当R≧3.0时,按原值处理.
一般折弯3（R=0,θ≠90°）:
L=A+B+K’
1.当T0.3时,K’=0
2.当T0.3时,K’=（/90）*K
注:
K为90∘时的补偿量.
一般折弯4（R≠0,θ≠90°）:
L=A+B+K（K值取中性层弧长）
1.当T1..5时,λ=0.5T
2.当T1..5时,λ=0.4T
注:
当用折刀加工时:
1.当R2.0时,按R=0处理.
2.当2.03.当R≧3.0时,按原值处理.
Z折1（直边段差）:
1.当H5T时,分两次成型时,按两个90°折弯计算.
2.当H5T时,一次成型,L=A+B+K
注:
K值依附件一中参数取值.
Z折2（非平行直边段差）:
展开方法与平行直边Z折方法相同（如上栏）,高度H取值见图示.
Z折3（斜边段差样品方桉）:
1.当H2T时:
（1）当θ≦70∘时,L=A+B+C+K（此时K=0.2）.
（2）当θ>70∘时,按Z折1（直边段差）的方式展开.
2.当H2T时,按两段折弯展开（R=0,θ≠90°）.
Z折3（斜边段差量产方桉）:
1.当H2T时:
（2）当θ≦70∘时,
T≦1.5时,将两侧倒R=T圆弧偏移0.5T,得到中性层,按中性层展开
T>1.5时,连接两清角处,加上两θ角处的K值得到变形区
（2）当θ>70∘时,按Z折1（直边段差）的方式展开.
2.当H2T时,按两段折弯展开（R=0,θ≠90°）.
Z折4（过渡段为两圆弧相切）:
1.H≦2T段差过渡处为非直线段两圆弧相切展开时,取基体外侧两圆弧相切点处作垂线,向内侧偏移一个料厚按图示处理,然后按Z折1（直边段差）方式展开.
2.H>2T,请示后再按指示处理.
抽孔与抽牙孔:
抽孔尺寸计算原理为体积不变原理,即抽孔前后材料体积不变;一般抽孔,按下列公式计算,式中参数见右图（设预冲孔径为X,并加上修正系数–0.1）:
1.若抽孔为抽牙孔（抽孔后攻牙）,则S取值原则如下:
（1）T≦0.5时,取S=100%T
（2）0.5（3）T≧0.8时取S=65%T
注:
一般常见抽牙预冲孔按附件一取值.
2.抽孔展开处理:
2.1抽孔与沙拉孔铆合时,抽孔外径=沙拉孔底孔孔径-0.3,壁厚=0.5T（通常情况下）
2.2若客户图纸上抽孔没标抽孔孔径尺寸,展开时以下列情形处理:
（1）当T'≧0.7T时,取T'=0.7T,并保証抽孔内径.
（2）当0.5T（3）当T'≦0.5T时,取T'=0.5T,并保証抽孔外径.
注:
若计算出的预冲孔孔径<1.0,则取预冲孔径为1.0.
反折压平:
L=A+B-0.4T
1.压平的时候,可视实际的情况考虑是否在折弯前压线,压线位置为折弯变形区中部.
2.反折压平一般分两步进行:
（1）V折30°
（2）反折压平
故在作展开图折弯线时,须按30°折弯线画,如图所示:
N折:
1.1.当N折加工方式为垫片反折压平,则按L=A+B+K计算,K值依附件一中参数取值.
当2.N折以其它方式加工时,展开算法参见“一般折弯（R4（R≠0,θ≠90°）”.
3.3.如果折弯处为直边（H段）,则按两次折弯成形计算:
L=L=A+B+H+2K（K=90∘展开系数）
备注:
1.标注公差的尺寸设计值:
取上下极限尺寸的中间值作设计标准值.
2.对于方形抽孔和外部包角的展开,其角部的处理方法参照《产品展开工艺处理标准》,其直壁部分按90°折弯展开.
附件一:
常见展开标准数据
1.直边段差展开系数一览表
2.N折展开系数一览表
3.攻牙时不同材料厚度的预冲孔径和前加工上、下模尺寸关系:
攻牙规格料厚抽牙高度上冲头下模预冲孔
M3T=0.61.52.63.61.4
T=0.83.81.5
T=1.04.01.6
T=1.24.21.6
T=1.5
攻牙规格料厚抽牙高度上冲头下模预冲孔
M3.5T=0.61.83.24.01.6
T=0.84.21.8
T=1.04.42.0
T=1.24.62.0
T=1.55.02.4
M4T=0.62.13.64.41.8
T=0.84.62.0
T=1.04.62.0
T=1.24.82.2
T=1.55.22.4
M5T=0.62.54.65.62.0
T=0.85.82.2
T=1.06.02.4
T=1.26.22.6
T=1.56.53.0
4#40T=0.61.92.43.41.2
T=0.83.41.4
T=1.03.61.5
T=1.23.81.6
T=1.54.21.8
6#32T=0.6
T=0.8
T=1.0
T=1.2
T=1.52.43.24.01.6
4.21.8
4.41.8
4.62.0
4.82.4
8#32T=0.62.43.64.61.8
T=0.84.82.0
T=1.05.02.2
T=1.25.22.4
T=1.55.52.8
晟铭钣金部铆合标准参数表
料厚项目沙拉孔大径沙拉孔小径沙拉孔倒角度抽孔外径抽孔高度预冲孔直径
0.15.45.1120°4.80.64.3
0.25.75.1120°4.80.84.1
0.35.95.1120°4.81.03.9
0.46.25.1120°4.81.23.6
0.56.55.1120°4.81.43.4
0.66.85.1120°4.81.63.2
0.77.05.1120°4.81.82.9
0.87.35.1120°4.82.02.6
0.97.65.1120°4.82.22.4
1.07.95.1120°4.82.42.0
1.28.45.1120°4.82.81.2
备注:
当T＞1.2时,不能导用标准铆合参数,可根据抽孔展开公式计算预冲孔
1折弯
1.1折弯件的最小弯曲半径
材料弯曲时，其圆角区上，外层收到拉伸，内层则受到压缩。
当材料厚度一定时，内r越小，材料的拉伸和压缩就越严重；当外层圆角的拉伸应力超过材料的极限强度时，就会产生裂缝和折断，因此，弯曲零件的结构设计，应避免过小的弯曲圆角半径。
公司常用材料的最小弯曲半径见下表。
序号
材料
最小弯曲半径
8
08、08F、10、10F、DX2、SPCC、E1-T52、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1100-H24、T2
0.4t
9
15、20、Q235、Q235A、15F
0.5t
10
25、30、Q255
0.6t
11
1Cr13、H62（M、Y、Y2、冷轧）
0.8t
12
45、50
1.0t
13
55、60
1.5t
14
65Mn、60SiMn、1Cr17Ni7、1Cr17Ni7-Y、1Cr17Ni7-DY、SUS301、0Cr18Ni9、SUS302
2.0t
●弯曲半径是指弯曲件的内侧半径,t是材料的壁厚。
●t为材料壁厚，M为退火状态，Y为硬状态，Y2为1/2硬状态。
表2公司常用金属材料最小折弯半径列表
1.2弯曲件的直边高度
1.2.1一般情况下的最小直边高度要求
弯曲件的直边高度不宜太小，最小高度按（图4.2.1）要求：
h＞2t。
图4.2.1.1弯曲件的直边高度最小值
1.2.2特殊要求的直边高度
如果设计需要弯曲件的直边高度h≤2t,，则首先要加大弯边高度，弯好后再加工到需要尺寸；或者在弯曲变形区内加工浅槽后，再折弯（如下图所示）。
图4.2.2.1特殊情况下的直边高度要求
1.2.3弯边侧边带有斜角的直边高度
当弯边侧边带有斜角的弯曲件时（图4.2.3），侧面的最小高度为：
h=（2～4）t＞3mm
图4.2.3.1弯边侧边带有斜角的直边高度
1.3折弯件上的孔边距
孔边距：
先冲孔后折弯，孔的位置应处于弯曲变形区外，避免弯曲时孔会产生变形。
孔壁至弯边的距离见表下表。
表3折弯件上的孔边距
1.4局部弯曲的工艺切口
1.4.1折弯件的弯曲线应避开尺寸突变的位置
局部弯曲某一段边缘时，为了防止尖角处应力集中产生弯裂，可将弯曲线移动一定距离，以离开尺寸突变处（图4.4.1.1a），或开工艺槽（图4.4.1.1b），或冲工艺孔（图4.4.1.1c）。
注意图中的尺寸要求：
S≥R；槽宽k≥t；槽深L≥t+R+k/2。
图4.4.1.1局部弯曲的设计处理方法
1.4.2当孔位于折弯变形区内，所采取的切口形式
当孔在折弯变形区内时，采用的切口形式示例（图4.4.2.1）
图4.4.2.1切口形式示例
1.5带斜边的折弯边应避开变形区
图4.5.1带斜边的折弯边应避开变形区
1.6打死边的设计要求
打死边的死边长度与材料的厚度有关。
如下图所示，一般死边最小长度L≥3.5t+R。
其中t为材料壁厚，R为打死边前道工序（如下图右所示）的最小内折弯半径。
图4.6.1死边的最小长度L
1.7设计时添加的工艺定位孔
为保证毛坯在模具中准确定位，防止弯曲时毛坯偏移而产生废品，应预先在设计时添加工艺定位孔，如下图所示。
特别是多次弯曲成形的零件，均必须以工艺孔为定位基准，以减少累计误差，保证产品质量。
图4.7.1多次折弯时添加的工艺定位孔
1.8标注弯曲件相关尺寸时，要考虑工艺性
图4.8.1弯曲件标注示例
如上图所示所示，a）先冲孔后折弯，L尺寸精度容易保证，加工方便。
b）和c）如果尺寸L精度要求高，则需要先折弯后加工孔，加工麻烦。
1.9弯曲件的回弹
影响回弹的因素很多，包括：
材料的机械性能、壁厚、弯曲半径以及弯曲时的正压力等。
1.9.1折弯件的内圆角半径与板厚之比越大，回弹就越大。
1.9.2从设计上抑制回弹的方法示例
弯曲件的回弹，目前主要是由生产厂家在模具设计时，采取一定的措施进行规避。
同时，从设计上改进某些结构促使回弹角简少如下图所示：
在弯曲区压制加强筋，不仅可以提高工件的刚度，也有利于抑制回弹。
图4.9.2.1设计上抑制回弹的方法示例
折弯系数折弯扣除K因子值的计算方法折弯系数折弯扣除K因子值的计算方法
SolidWorks的钣金设计技术基础摘要：
机械制造业信息化推进大会召开各类磨床的发展历程我国轴承工业处于“上挤下压”的尴尬环境中差动变速器式位移传感器的结构优化及其数字接口电路设采用刀具补偿G41铣轮廓实例加工中心操作面板上各个按键的功用三菱FX2N系列PLC对T68镗床的改造经典设计SE钻尖硬质合金钻头研制成功钎焊法制造金刚石单层工具的研究新型水钻磨轮、磨盘在使用中的问题与对策巧妙运用AutoCAD中的cal函数模块化的镗孔刀具刀柄系统五轴加工中心进行整体加工刀具涂层的选用方法高压调节门裂纹修复工艺山特维克可乐满新刀片问世以技术创新加强公司核心竞争力高性能新型金刚石绳锯在广西桂林研发成功模具制造快速而准确丝锥热处理的工艺细节[标签:
tag]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.
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
3、K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
图1
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=D1D2BA
（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
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=L1L2-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=D1D2BA
（1）
LT=L1L2-BD
（2）
以上两个方程右边相等可以变化成方程（3）：
D1
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