钣金结构的特点

钣金结构的特点

在加工和制造过程中，对冲孔结构的精确计算是确保获得的重要环节。由材料力学可知,板料弯曲时,材料外层受拉,尺寸变长;而内层受压,尺寸变短,内、外层之间必然存在着弯曲前与弯曲后长度不变的某一中性层。中性层总是向内侧偏移,偏移的数值与弯曲结构件板材的厚度t和弯曲半径R的大小有关。众多钣金结构件依赖于手工计算其展开长度,不仅效率低,而且易出差错。为改变这一现状,我们开展了利用计算机辅助计算钣金结构件展开长度的研究。经多次的理论计算、推导和实际验算,归纳总结出了一个计算通式,并编写了软件程序,制作了功能模块。工艺设计人员只需将钣金结构件的材质、结构尺寸、工艺参数输入之后,便立即得到计算的结果,而不必翻阅、查找技术表格、技术参数。特别是对于非90°弯曲钣金结构件展开长度的计算,更显示出其方便性、准确性、快捷性的优点。1折弯零件的结构形式在众多变化无穷的钣金结构件中,以折弯零件居多。折弯零件的结构形式,可以说是由三种最为基本的形式所组成的,即α=90°;α<90°;α>90°,如图1所示。1.1a+b-2r+kt的计算图1(a)所示零件的展开长度为:Lα=90°=a+b+90°×π180°(R+kt)=A+B-2(R+t)+90°×π180°(R+kt)令∶Κα=90°=2(R+t)-90°×π180°(R+kt)(1)代入上式‚得∶Lα=90°=A+B-Κα=90°(2)1.2r+kt的公式图1(b)所示零件的展开长度为:Lα＜90°=a+b+απ180°(R+kt)=A+B-2(R+t)tanα2+απ180°(R+kt)令∶Κα＜90°=2(R+t)tanα2-απ180°(R+kt)(3)代入上式‚得∶Lα＜90°=A+B-Κα＜90°(4)1.3折弯形貌分析图1(c)所示零件的展开长度为:Lα＞90°=a+b+απ180°(R+kt)=A+B-2(R+t)+απ180°(R+kt)令∶Κα＞90°=2(R+t)-απ180°(R+kt)(5)代入上式‚得∶Lα＞90°=A+B-Κα＞90°(6)因为Kα=90°值与机床的性能、折弯刀具的结构形式、所用材质以及材料的轧制质量密切相关,可由折弯专题工艺试验获得该值,因而Kα=90°值是一个已积压的工艺参数。而Kα<90°值、Kα>90°值,由于α角是在一定的范围内变化,所以其值为未知工艺参数。但是,在式(1)、(3)、(5)中,我们发现它们都含有π180°(R+kt)项。也就是说,在板料的材质、板料的厚度、折弯内圆角半径R相同时,π180°(R+kt)为一个特定值,与钣金结构件弯曲圆弧的圆心角α的大小无关,与钣金结构折弯形式也无关。因此,Kα>90°、Kα<90°、Kα=90°值间接计算而得到。由式(1)我们可以得到下式:π180°(R+kt)=190°[2×(R+t)-Κα=90°](7)将式(7)代入到式(3)、式(5)中,得:Κα＜90°=α90°Κα=90°+2(R+t)(tanα2-α90°)(8)Κα＞90°=α90°Κα=90°+2(R+t)(1-α90°)(9)分析讨论:(1)由式(8)、式(9)可知,当α=0°时,Kα<90°=0;当α=90°时,Kα<90°=Kα>90°=Kα=90°。(2)式(8)、式(9)只是在(tanα2-α90°)和(1-α90°)两项不同,这是标注零件外形尺寸时采用了不同的标注形式所产生的。(3)在计算机运算程序中,我们可采用条件转向语句,将上述三种钣金结构件折弯形式的展开计算式,归纳成一个通式,即:Κα=α90°×Κα=90°+2(R+t)(tanα2-α90°)(10)如果α>90°,则tanα2取1值。流程图如图2所示。这样,在给定工艺参数R、t、α、A、B值和板料材质后,计算机根据R、t值查出所用材质对应的Kα=90°值,就可计算出钣金结构件的展开长度。只要给定的参数相同,计算结果非因人而异。2种展开计算形式仅仅讨论了单个折弯角的展开长度。折弯零件的结构形式很多。展开计算也比较复杂、繁琐。下面以图3所示零件为例,分析、推导多个折弯角钣金结构件展开长度的计算通式。计算多个折弯角钣金结构件的展开长度有三种类型:(1)从板料边缘的一端到板料边缘的另一端的总展开长度,如A-G:LA-G=AB-ΚB+CB-ΚC+CD-ΚD+DE-ΚE+EF-ΚF+FG(11)KB、KC、KD、KE、KF各值可由式(10)计算出。(2)从板料边缘的一端到某一折弯处折弯线之间的展开长度,如A-E:LA-E=AB-ΚB+BC-ΚC+CD-ΚD+DE-12ΚE(12)(3)从一折弯处折弯线到另一折弯处折弯线之间的展开长度,如C-E;LC-Τ=-12ΚC+CD-ΚD+DE-12ΚE(12)其他类型的展开长度计算都可以认为是这三种类型的特例或变型,其差别仅是中间环节的多少。分析讨论:(1)虽然式(11)、(12)、(13)各不相同,但其差异都是在第一项和最后一项,中间只是计算折弯边数量的多少而已;(2)如果式(12)的最后一项12ΚE=0,就演变成了式(11);如果式(13)的第一项12ΚC=0,演变成式(12);如果式(13)的第一项12ΚC和12ΚE项都等于0,那么式(13)也演变成式(11),所以说式(11)、(12)是式(13)的两种特例,也就是说,三个计算式均可归纳成一个计算式,即式(13)。(3)那么在什么情况下,12ΚC和12ΚE为“0”值呢?在每个折弯零件的板料边缘,假设也进行了折弯,但折弯角为0°,由式(10)可知,当α=0°时,K=0。从广义上讲,某一折弯处的K值为“0”,则该处的α角必定为“0°”。这样,我们将折弯零件三种展开计算形式,归纳成一种计算形式。折弯零件由某一折弯处A到另某一折弯处T的展开计算为LA-Τ=-12ΚA+AB-ΚB+⋯⋯-ΚS+SΤ-12ΚΤ(14)3制作模块的实现为提高运算速度和计算精度,编写了计算机程序,制作了模块,界面和流程图,如图4所示。在输入了各项工艺参数之后,点击“计算”按钮,计算结果就会显示在“展开尺寸”框内。4解决了计算方法的局限性,提高了工作效率经过两年多的使用,证明此计算方法较好地解决了任意折弯角钣金结构件展开长度的计算,特别是非90°折弯角零件展开尺寸的计算更显示出其方