关于K因子在钣金展开计算中的理论分析

近年来，钣金折弯成形工艺作为一种重要的加工方法，在交通轨道领域中得到了迅速发展。钣金折弯作为一种综合冷加工工艺，折弯展开尺寸的精确程度对于钣金加工企业非常的重要。本文通过理论分析折弯90°的钣金零件，推导出K因子的计算方法以及说明此计算方法的适用范围，为钣金行业内工程技术人员提供了理论依据和实用参考。钣金折弯K因子计算在折弯过程中，折弯外层受到拉应力，内层受到压应力。外层和内层之间存在一种既不受拉应力，也不受压应力的过渡层，这个过渡层叫做中性层。中性层在折弯前后长度保持不变，所以在进行钣金展开尺寸的计算时，就是在计算中性层的长度。图1是钣金折弯尺寸的示意图。图1钣金折弯尺寸示意图如图1所示，将钣金展开尺寸设为L，故有由式①～④推导能够得到：从式⑤的计算结果中可以看出，K因子的数值取决于钣金零件的外形尺寸、折弯内径和材料厚度。传统人工钣金展开计算在传统计算中，钣金技术人员是通过多年折弯经验总结出的折弯系数，进行CAD钣金展开制图，绘制出展开的板材外形，导出DXF格式，然后输入到激光切割机中进行操作，得到零件的板材展开外形。在传统的人工钣金展开计算中，不同的加工厂，折弯系数有一定的区别。如图2中某电力机车电源柜的后盖，材料为1.5mm厚的冷轧钢板，某加工厂对其展开尺寸计算方式为：图2某电源柜后盖尺寸图总宽=453+67×2+49.5×2-8×1.5（材料厚度）+4×0.5（折弯系数）=676mm总长=860+67-2×1.5（材料厚度）+0.5（折弯系数）=924.5mm三维建模软件K因子法计算钣金展开及其适用范围人工绘制展开图效率较低，利用三维建模软件K因子法大大提高了钣金展开的计算效率。图3某电源柜后盖三维图在对于钣金展开尺寸经过传统的人工计算出来的基础上，将其展开尺寸、折弯内径代入式⑤中，可以得到对应的K因子。钣金折弯过程中，折弯内径越小时，材料内外侧受到的压缩和拉伸越严重，超过材料的屈服强度时，就会产生裂纹和折断现象。对于图2电力机车某电源柜后盖，在三维建模软件中可以选取折弯内径为1.5mm，经过式⑤计算K因子为0.486。对于其他规格的厚度，K因子同理可以计算得到。表1是某钣金加工企业的折弯参数表。表1SolidWorks折弯参数表图4某数控折弯机折弯力速查表K因子计算的数值可以输入到三维建模软件中，在用三维建模软件直接展开时，展开的图纸中有时会存在一些缺口，如图5中局部放大图I和II。这些缺口需要去掉，修改成满足激光切割的样子，如图6所示。三维建模软件导出的DXF图纸中，可以带有折弯线以方便后续折弯。图5三维建模软件直接导出的电源柜后盖展开图图6修改后的展开图折弯过程浅析折弯刀具的形式如图7所示，加工时主要是根据工件的形状，选用合适的刀具，一般加工企业的折弯刀具形状较多，特别是专业化程度较高的企业，为了折弯各种复杂的钣金零件，定做了很多形状、规格的折弯刀具。图7折弯刀具影响折弯加工的因素有很多，主要是上模圆弧半径、材质、料厚、下模强度、下模的模口尺寸等因素。为了满足产品的需求，在保证折弯机使用安全的情况下，钣金加工企业已经把折弯刀模系列化了，我们在结构设计过程中需对现有折弯刀模有个大致的了解。见图7，左边为上模，右边为下模。折弯的基本原理就是利用折弯机的折弯刀(上模)、V形槽(下模)，对钣金件进行折弯和成形。折弯加工精度：一折：±0.1mm二折：±0.2mm三折：±0.3mm以此类推。结束语K因子法在