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弯曲展开长度计算

知识

一个角形件的外形尺寸为 40 mm 和 30 mm。折弯前板材应该多长?外形尺寸之和 70 mm 太长了,因为在弯曲处材料内侧受压缩、外侧被拉伸。正确的下料长度叫展开长度,要通过中性层来求。

中性层

板材弯曲时,有一层既不缩短也不伸长:中性层。它的长度就是零件的展开长度。弯曲半径大时,中性层位于板厚中间;半径小时,它向内侧移动。修正系数 k 考虑了这一点:

k = 0.65 + 0.5 · lg rs   (r/s < 5 时,否则 k = 1)
rn = r + s2 · k
  • r 内侧弯曲半径,单位 mm;s 板厚,单位 mm
  • k 修正系数(中性层的位置)
  • rn 中性层半径,单位 mm
弯曲角形件,标有外形尺寸 a 和 b、内侧半径 r、板厚 s 以及以虚线表示的中性层
展开长度由两段直边和中性层的圆弧(虚线)组成。

90° 弯曲的展开长度

每段直边等于外形尺寸减去内侧半径和板厚,再加上中性层的四分之一圆弧:

L = (a − r − s) + (b − r − s) + π2 · rn

示例

用 2 mm 钢板制作的角形件,内侧半径 4 mm,外形尺寸 40 mm 和 30 mm。

rs = 42 = 2   →   k = 0.65 + 0.5 · lg 2 ≈ 0.80

rn = 4 mm + 2 mm2 · 0.80 = 4.80 mm

L = (40 − 6) mm + (30 − 6) mm + π2 · 4.80 mm ≈ 34 mm + 24 mm + 7.54 mm = 65.54 mm

下料长度取 65.5 mm。弯曲中心的折弯线距 40 mm 边的端部 37.8 mm。

用弯曲扣除量计算

车间里常用更简单的算法:外形尺寸之和减去每个弯曲处的弯曲扣除量 v。弯曲扣除量正是两种算法之差。本例中为 70 mm − 65.54 mm = 4.46 mm。

L = a + b − v

常用半径和板厚的弯曲扣除量可在表中查到。对于其他任何半径、内侧尺寸或大于 90° 的角度,要自己通过中性层计算。

最小弯曲半径和回弹

弯得太急,板材外侧会开裂。因此每种材料都有最小弯曲半径,它随板厚增大而增大。折弯线与轧制方向平行时,所需半径比垂直于轧制方向时更大。

弯曲后板材会回弹一些,角度会略微张开。回弹多少取决于材料、半径和板厚。强度越高的材料、半径越大,回弹越大。因此要略微过弯,并对首件进行测量。

常见错误

  • 直接把外形尺寸相加:下料会长出一个弯曲扣除量。
  • 内外尺寸混用:某条边按内侧标注时,该处只减 r,而不是 r + s。
  • 总把中性层当作在中间:半径小时,这样下料会偏长。本例中会得到 65.85 mm 而不是 65.54 mm。
  • 弯曲角与张开角混淆:张开角为 120° 的零件只需弯曲 60°。
  • 弯曲扣除量的正负号:表中 v 为正数时,应减去而不是加上。
  • 忽视轧制方向:折弯线与轧制方向平行时,在垂直方向上还能弯的半径下板材就已开裂。

常见问题

为什么叫“展开长度”?

因为这是把零件重新完全拉直后应有的长度——也就是下料长度。

多处弯曲也能这样算吗?

能。把所有直边和所有圆弧相加即可。用弯曲扣除量时,每个弯曲处减去一个 v。