钣金折弯展开料尺寸的计算

钣金折弯展开料尺寸的计算

01 序言

钣金工艺通常用于厚度6mm以下的金属板材加工。要想折出尺寸精度较高的钣金件，展开料尺寸的计算至关重要。最常用的钣金折弯都是90°折弯，折弯内角半径通常等于板厚。

02 展开料尺寸的第一种计算方法

展开料尺寸的第一种计算公式为：

展开料尺寸＝折弯件的各边外形尺寸和－1.645×板厚×折弯个数

其中，1.645是折弯系数。其适用于6mm以下金属板90°折弯展开料尺寸计算（折弯内角半径等于板厚）。我们在实际生产中曾多次验证过这个计算公式，使用不同的板材，折出来的零件尺寸公差都在零点几毫米以内，基本满足需求。

03 展开料尺寸的第二种计算方法

展开料尺寸的第二种计算公式为：

展开料尺寸＝折弯件各边内尺寸相加＋Q×折弯个数

其中，Q为另一种折弯系数。不同厚度板材的Q值不同（见表1）。当T＜1mm时，Q忽略不计。

表1 板厚T和折弯系数Q对照表

第二种计算方法同样能计算6mm以下金属板90°折弯展开料尺寸（折弯内角半径等于板厚）。

04 计算实例

用两种方法计算图1所示同一折弯件的展开料尺寸，计算过程如下。

（1）方法一

展开料尺寸＝20＋20－1.645×3×1＝40－4.935＝35.065（mm）。

（2）方法二

展开料尺寸＝17＋17＋1×1＝35（mm）。

计算结果基本一样。两种方法都可以用来快速计算90°折弯，并广泛应用于生产实践中。

图1 折弯件尺寸

05 运用三维软件模拟计算与分析

为什么用这些方法能够算出展开料尺寸？是否能够更精确地计算出不同材料的展开料尺寸？

我们知道，金属板材在折弯过程中，折弯角都要发生塑性变形，折弯的外圆角是拉伸，内圆角是挤压，这就使得在板材厚度方向上存在一个层，其在折弯过程中既不挤压，也不拉伸，折弯后的尺寸和展开尺寸一样，这一层叫做中性层。

在折弯金属板材的厚度方向剖出一个截面，截面内一条长度不变的线就叫折弯中线，如图2所示。这条折弯线存在的位置用K和Y因子来表示，K＝A/T，Y＝Kπ/2。不同材料的K和Y值不同，展开料尺寸也不同。

材料硬度较小的，例如黄铜，Y＝0.55，K＝0.35；硬度一般的，例如铝，Y＝0.64，K＝0.41；硬度较高的，例如冷轧钢、弹簧钢，Y＝0.71，K＝0.45。

现今很多三维软件都有钣金绘图功能，这里我们运用Creo软件来模拟钣金折弯。Creo软件里同样有K和Y的设定，通过改变它们的大小，就能模拟出不同的折弯，从而计算或测量展开料尺寸。

图2 折弯中线示意

1）结合三维软件和K、Y值的设定，对钣金折弯进行分析，如图3所示。

从图3中可以看出，板材在折弯过程中，折弯部分发生了挤压和拉伸变形，当θ＝90°时，L2就是1/4弧长。展开料的尺寸L＝L1＋L2＋L3。其中，L1＝20－T－R＝14（mm）；L3＝20－T－R＝14（mm）；L2＝（R＋A）π/2，R＝T，所以L2＝（T＋A）π/2。则L＝L1＋（T＋A）π/2＋L3。

假设设定A＝1.5，即K＝0.5时，计算可得展开料尺寸L＝14＋（3＋1.5）π/2＋14＝35.065（mm）。

2）运用前述方法一和方法二计算图3的展开料尺寸。

方法一：L＝20＋20－1.645×3×1＝40－4.935＝35.065（mm）；

方法二：L＝17＋17＋1×1＝35（mm）。

可见方法一和方法二就是把K设定为0.5时算出的展开料尺寸。因为各种金属材料的K值都在0.5附近波动，而大多数钣金件尺寸公差要求不高，所以把K设为0.5基本能算出大部分金属板材的展开料尺寸。要想更精确地计算直角折弯的展开料尺寸，就需要把相应材料的K值带入公式中，这样折出来的钣金件尺寸精度更高，公差更小。

图3 钣金折弯分析

06 非直角折弯的计算方法

前面我们一直讨论的是直角折弯，而且都是折弯内角半径等于板厚，那么折弯角不是90°、内角半径≠板厚的折弯能否计算呢？

继续参考图3，如果内角R≠板厚，θ≠90°，那么L2＝（R＋A）π/2＝Rπ/2＋Aπ/2＝Rπ/2＋AπT/（2T）＝Rπ/2＋KπT/2＝（Rπ/2＋YT）θ/90。

由此得到一个折弯部分长度同Y、θ的关系式，可以根据不同材料的K、Y值，计算出不同内角R、θ的折弯部分L2的尺寸，从而计算出整个折弯件的展开料尺寸L。也可通过该式，用已知长度的板材折弯，来推算出这种板材的K、Y值，用于同类板材的计算。

07 结束语

在钣金折弯的生产加工中，既能运用经验总结的方法快速计算常见的直角折弯展开料尺寸，也能通过三维软件模拟和精确计算获得更高的尺寸精度。这些方法对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。