基于Solidworks钣金折弯计算分析原创.docx
- 文档编号:10963866
- 上传时间:2023-02-24
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:49.02KB
基于Solidworks钣金折弯计算分析原创.docx
《基于Solidworks钣金折弯计算分析原创.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于Solidworks钣金折弯计算分析原创.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于Solidworks钣金折弯计算分析原创
基于Solidworks钣金折弯计算分析(原创)
钣金折弯计算分析及与solidworks配合使用
2011-07-12ysh
第一章折弯原理及已推导公式
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--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
现在通用的展开板料尺寸计算有三种即折弯系数折弯扣除和K-因子通过学习《》
图1
折弯扣除benddeduction即BD
L各外边长度之和-n×BD
BA与BD转换公式BA2RTtanα2-BD当α90°时tanα21
即BA2RT-BD
K-因子为简化表示钣金中性层的定义同时考虑适用于所有材料厚度引入k-因子的概念具体定义是K-因子就是钣金的中性层位置厚度与钣金零件材料整体厚度的比值即KtT因此K的值总是会在0和1之间如果中性钣金层不变形那么处于折弯区域的中性层圆弧的长度在其弯曲和展平状态下都是相同的所以BA折弯补偿就应该等于钣金件的弯曲区域中中性层的圆弧的长度因此中性钣金层圆弧的半径可以表示为Rt利用这个表达式和折弯角度中性层圆弧的长度BA就可以表示为
BARtα180°πRKTα180°
K-因子与BA的转换公式BAπRKT×α180°当α90°时
即BAπRKT2
solidworks系统也是采用上面的公式进行计算
第二章验证已有的折弯系数值并确定使用值
一90°折弯系数
在网上找到一份《冲模中性层位移系数K》的表格根据公式④可知当α90°时配合此表即KTR为已知便可求的BA将BA代入①便可得展开料长
图2中性层位移系数K一览表
根据图2可知曲率半径为ρRKT也反映了当RT≥5时中性层已经不再发生偏移所以在用solidworks画大圆弧时可用K05来计算此时往往为了方便起见对于此折弯件的其他折弯也采用K05因折弯大圆弧的通常为T1com寸不会差别多大当RT越小时K-因子越小表示中性层越往内侧偏移
根据公式推导折弯系数BA
按照公司的画图习惯设定参数即α90°R05
T厚度0811215225345BA在用0811215225252525BA自制113118123127169153172198228表一
表一中BA在用表示公司正在solidworks中使用的折弯系数BA自制表示网上找到的网友自制的折弯系数表中α90°R05的情况下对应的折弯系数
T厚度0811215225345RT06250504103302502016012501K-因子0274025-0206-----BA11291178-127-----表二
表二中T08115三个厚度与BA自制对应的数值相同而其他K值表上无对应数值无法参与计算
接下来详细分析笔记确定适合自己公司使用的折弯系数
采用计算方法为折弯系数法采用公式为solidworks系统的计算公式
L各外边长度之和-2n×RTBA
其他参数采用公司习惯使用参数角度为α90°折弯半径R05mm
验证方法根据公式对每一个常用厚度选用两种或三种外形尺寸一种为已批量生产的产品所用系数为BA在用一种为系数采用BA自制所画的图纸进行测量和计算求得BA公式值再与BA在用和BA自制的值进行比对最终确定适用公司实际用的BA值但是因测量数量有限一般为23个且因材料批次的强度差异折弯的角度偏差和板料边的毛刺问题等测量值将会不是很准确所有测量值仅供参考
例一
①T15厚此图纸所用参数为BA在用15
ABCABCBA公式11881252254538413321871246227538613231876124422753913②T15厚此图纸所用参数为BA在用15
ABABBA公式1202166368122201616523668132320616236812420116636713③T15厚此图纸所用参数为BA自制127V槽12
ABCDEFGLBA公式11021781946517810419416012721021772455917810224159813取BA13
例二
①T2厚此图纸所用参数为BA在用2
ABCABCBA公式120242442110471652205423418104617320342364185104511745②T2厚此图纸所用参数为BA在用2
ABCABCBA公式1252237187676172252238518766738116取BA17
例三
①T3厚此图纸所用参数为BA在用25
ABCABCBA公式120552055771181195220552055771181195320552055771181195420552055771181195②T3厚此图纸所用参数为BA在用25
ABABBA公式126245972119226345972218326345972218③T3厚此图纸所用参数为BA自制172V槽20
取BA19
例四T4厚此图纸所用参数为BA在用25使用V槽36GZEK机头箱连接板实际厚度为38mm
ABABBA公式13482015493123472054733334620154733取BA31
例五T5厚GZ-P32脚架横梁安装板此图纸所用参数为BA在用25使用V槽36实际厚度为46mm
ABABBA公式120253773931220253773931取BA31
根据公司的实际板材在3mm以下的板厚一般公差为-002至-01而4mm实际厚度为385mm实际为46mm所以以上计算所得BA值只适用于现有公司的实际情况
由于公司目前最大的V槽为36mm已无法折弯6mm以上的板料折6mm时板料已经出现崩裂危险性很大
综上所得总结结果如下表为常用Q235板料系数其他板厚详细见自制折弯系数表
单位mm类型折弯系数材料SPCC评论适用于90°折弯 T厚度11215225345R051212131718193131采用同样的方法整理出
铝板T1514mmR05BA14
不锈钢板T15mmR05BA15
二非90°的折弯系数
根据图2中的《中性层位移系数K一览表》可知当折弯角度大于90°时中性层向内偏移少由表和图1可知折弯角度越大α就越小K-因子就越大在T固定的情况下即R越大再根据公式④BAπRKT×α180°式中变量RK变大但A变小所以以目前条件无法确定BA值是变大还是变小在根据实际观察中可以发现大于90°折弯的BA值要小于90°时的BA值例如已经批量生产的《GZ-P送纸辊支撑架》其图纸大致如下
此零件在设计时BA值为2在角度正确的折弯情况10714尺寸却变成大致为110由此可得BA2这个用于折弯90°的折弯系数在用大于90°的折弯时明显过大即使用BA17这个数值也是偏大的所以可以适当减小BA值的大小或者可以直接用K因子04来计算因为尺寸的不确定大于90°折弯最好用于尺寸要求不高的零件在实际批量生产的零件中《GZ-P收送纸电机护罩》为例其设计BA12对于其他135°的折弯也采用BA12而零件侧边有斜接法兰所以每一刀的位置都已定好根据护罩与侧板的焊接组件看来此零件每一段折弯都偏大一点所以BA值应适当减小
故先暂定在120°135°时对应的折弯表等以后具体实践时来确定修正
单位mm类型折弯系数材料SPCC评论适用于135°折弯 T厚度100150200250300R051121515317其实现在公司用的这套折弯系数也只比我总结出的大几十丝也就每一个折弯才多几十丝正常生产也没多大影响对于某些只有个别尺寸要求准的零件熟悉这套折弯系数的老工人会把握好重要尺寸对于其他尺寸也会均匀分料使每个尺寸合适而不习惯新系数反而容易不好把握尺寸
最后再附一份由网友根据经验自制的折弯扣除表
T11215234BD152253557
对于钣金展开尺寸的计算心得
钣金展开尺寸影响到的因素太多如材料的批次厂家材质凹模的选择折弯机的个体差异等因此对于钣金件的展开尺寸人员只能给出一个参考数值因为展开尺寸最终由R值决定就我们平时走路从A点到B点走直角路线时距离最远绕圆弧走比较近圆弧绕得越大路程就越近车间工人取折弯刀和折弯槽多数是凭习惯加上有时也存在懒得换的现象对于不同的折弯刀和折弯槽所加工出来的钣件展开尺寸车间工人其实也有一定的心得因为他们有临床试验的经历假如第一次加工时所用的系数有出入他们就会有针对性的作出改变来适应机器和折弯刀所以我们作为人员也不适宜过于硬性的规定自已计算出来的尺寸
因V槽尺寸不一定齐全故需要灵活使用公式特别情况下需要更小V槽时原则上相对V槽减小不能超过20mm但实际上远远不止超过这个范围
附折弯V模选择表
以下为公司适用表
V46810121416182024283236b284557851011251417202525r071131622326333384566S05☆☆ 08 ☆☆☆☆ 1 ☆☆☆☆☆ 15 ☆☆☆☆☆ 2 ☆☆☆☆☆☆ 25 ☆☆☆☆☆☆ 3 ☆☆☆☆☆☆35 ☆☆☆☆☆4 ☆☆☆☆45 ☆☆☆5 ☆☆☆代表所选厚度板料正常情况下适用的V模b为相对应的V槽的最短折弯边长根据此表可得最小边长如果一个折弯边长比上表边长还有小则需要小于标准V槽来折弯同时要保证这个小的尺寸能够折出来在设计时可以适当减小BA值一般情况下减01~03已经差不多了
以下为根据实际车间情况指定的表格
L型折弯最小尺寸V6T材料厚度凹模槽宽估测最小折弯高度折弯系数164512126或8512158或10613210或1275172512或14或168518316或1810519424153530193但是往往最小尺寸比上表取的还小因为V<6T上表仅做参考
U折
决定U折的因素
上模的形状如下图从常规刀具来看小U折最佳刀具为弯刀弯刀有很多种型号具体看实际情况折边尺寸见下图两尺寸呈递增关系
A越长B就越长
已用solidworks绘制公司折弯机各上下模及平台尺寸可以大致模拟折弯各结构的可行性和各尺寸是否干涉这个方法是最实用的
二.与折弯机焊接的筋类要注意弯角处倒圆角避免筋与折弯机干涉
设计焊接钣金组件时一定要考虑到焊接打磨的方便性可行性有时候要适当增加焊接工艺孔来焊牢两焊接在考虑到焊接件的牢固的同时要兼顾美观性
三.
这是常用的定位槽用来定位竖板与横板的结构上下35mm的空隙是为了放入工具来撬定位片的使定位片易于放入定位槽内
四.对于部分尺寸精度要求高的孔槽类在激光割的情况下是无法做到精准的如Φ6孔在5mm板材下激光割实际可能只有Φ57所以为了保证尺寸精准在拷贝图纸到激光车间时要备份一份图纸并适当加大尺寸如Φ6变成Φ63并做好修改记录以此来达到尺寸的精度
五.设计钣金件时还要考虑这个零件是要如何下料的是激光割数控冲床还是冲模以此来相应做出尺寸和结构调整如数冲料一般用12mm因要考虑到已有的冲压凸模大小的限制所以要设定适当的孔槽腰孔等是否有相匹配的模具来加工因激光成本是数冲的23倍所以在基本情况下能满足要求的尽量用数冲
六.板厚与螺纹大小的关系翻边攻丝翻边又叫抽孔就是在一个较小的基孔上抽成一个稍大的孔再在抽孔上攻丝这样做可增加其强度避免滑牙一般用于板厚比较薄的钣金加工当板厚较大时如2025等以上的板厚我们便可直接攻丝无须翻边一般来说钢板上的螺纹孔深度不应小于螺纹公称直径但如果受力非常小也可以用23倍螺距板厚选择参考相应的普通螺母厚度GBT41选择即可太薄不合适一钣金所用材料
常用材料有冷轧板SPCC电解板SECC普通铝板及铝合金板AL3003-H14AL5052-H32不锈钢板花纹板SGEC镀铝锌钢板
comCC用于表面处理是电镀五彩锌或烤漆件使用
comCC用于表面处理是烤漆件使用在无特别要求下一般选用SPCC可减少成本
com镀镍或镀铬件使用有时不作处理跟据客户要求而定
com表面处理是铬酸盐或氧化件使用
com锈钢和雾面不锈钢它不需要做任何处理
com表面处理是铬酸盐或氧化件使用主要起支撑或连接作用大量用于各种插箱中
下面是常用板厚使用较多的零件类型
T05压纸片等
T1箱体外壳类小支架筋类一般用于折弯刀数多尺寸误差小的零件易变形校正
T15安装板类底梁托板类
T2垫片安装板等
T3撑架侧筋类隔板固定架类
T4
T5支撑板
T8侧板
二钣金加工方法
1下料方法下料是将厚材料按需要切成坏料钣金下料的方法很多按机床的类型和工作原理可分为剪切铣切冲切氧气切割和激光切割我们公司主要采用剪板机数控冲床及激光切割LASER
三钣金联接方法
钣金联接主工采用焊接螺纹联接铆接和粘接我们公司采用的联接方式焊接螺纹联接
观察钣金件焊接可以注意到很多钣金件焊接的结构和要注意的尺寸
1焊接是对焊件进行局部或整体加热或使焊件产生塑性变形或加热与塑性变形同时进行实现永久连接的工艺方法可分为手工电弧焊气体保护电弧焊激光焊气焊段焊和接触焊我们公司主要采用气体保护焊氩气和二氧化碳保护焊和点焊
11气体保护电弧焊在进行气体保护电弧焊时电极电弧区及焊接熔池都处在保护气体的保护下采用氩气保护焊缝表面没有氧化物及夹杂物可以在任何空间位置施焊可以用肉眼观察焊缝的成形过程并进行调整生产效率高
①氩弧焊简介
氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上利用氩气对金属焊材的保护通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成溶池使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术由于在高温熔融焊接中不断送上氩气使焊材不能和空气中的氧气接触从而防止了焊材的氧化因此可以焊接铜铝合金钢等有色金属 氩弧焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种
1.非熔化极氩弧焊
工作原理及特点非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极通常是钨极和工件之间燃烧在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体常用氩气形成一个保护气罩使钨极端头电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触能防止氧化和吸收有害气体从而形成致密的焊接接头其力学性能非常好钨极氩弧焊一般只适于焊接厚度小于6mm的工件
2.熔化极氩弧焊
工作原理及特点焊丝通过丝轮送进导电嘴导电在母材与焊丝之间产生电弧使焊丝和母材熔化并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的它和钨极氩弧焊的区别一个是焊丝作电极并被不断熔化填入熔池冷凝后形成焊缝另一个是采用保护气体随着熔化极氩弧焊的技术应用保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用如以氩气或氦气为保护气时称为熔化极惰性气体保护电弧焊在国际上简称为MIG焊以惰性气体与氧化性气体O2CO2混合气为保护气体时或以CO2气体或CO2+O2混合气为保护气时或以CO2气体或CO2+O2混合气为保护气时统称为熔化极活性气体保护电弧焊在国际上简称为MAG焊从其操作方式看目前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊其次是自动熔化极氩弧焊氩气是最常用的惰性气体是氩气它是一种无色无味的气体在空气的含量为0935%按体积计算氩的沸点为-186介于氧和氦的沸点之间氩气是氧气厂分馏液态空气制取氧气时的副产品对工件有很大影响使工件很容易变形而薄材则更容易烧坏
铝材的焊接铝及铝合金的溶点低高温时强度和塑形低焊接不慎会烧穿且在焊缝面会出现焊瘤如果两铝材平面焊接通常在其中一面冲塞焊孔以增强焊接强度如果是长缝焊一般进行分段点固焊点焊的长度为30mm左右金属厚度2mm5mm
铁材的焊接两工件垂直焊接时可考虑在这两个工件上分别开工艺定位孔及定位口使其自身就能定位且端口不能超出另一工件的料厚也可以冲定位点使工件定位且需用夹具将被焊处夹紧以免使工件受热影响而导致尺寸不准
氩弧缺陷氩弧焊容易将工件烧坏导致产生缺口焊后的工件需要在焊接处进行打磨及抛光
当工件展开发生干涉或工件太大可考虑将该工件分成若干部分然后通过氩弧焊来克服
使其被焊成一体
co2气体保护焊工艺
以CO2作保护气体依靠焊丝与焊件之间的电弧来熔化金属的气体保护焊的方法称CO2焊这种焊接法采用焊丝自动送丝敷化金属量大生产效率高质量稳定成本相当低因此在国内外获得广泛应用一般适用于大于2mm厚的钢材焊接像低熔点金属如铝锡锌等不能使用
气体保护焊的特点
1采用明弧焊接熔池可见度好操作方便适宜于全位置焊接并且有利于焊接过程中的机械化和自动化特别是空间位置的机械化焊接
2电弧在保护气体的压缩下热量集中焊接速度较快熔池小热影响区窄焊件焊后的变形小抗裂性能好尤其适合薄板焊接
3用氩氦等惰性气体焊接化学性质较活泼的金属和合金时具有较好的焊接质量
4在室外作业时必须设挡风装置才能施焊电弧的光辐射较强焊接设备比较复杂CO2保护焊的常见缺陷有裂纹未熔合气孔未焊透夹渣飞溅熔透过大等
手工电弧焊氩弧焊与CO2保护焊优缺点比较
优点缺点手工电弧焊焊接材料广使用场合广接头装配质量要求低工作效率低焊接质量依赖操作工人技术性较强CO2保护涵生产效率高焊接成本低焊缝抗锈蚀能力强焊接形成过程易观察易于控制焊接质量焊接表面不平滑飞溅较多设备复杂施工场合有限氩弧焊变形小适于焊接15mm以下的薄板材料焊接无飞溅无气孔焊后可不去焊渣焊接材料广质量高焊接工作效率低成本高易受钨极污染特殊场合需增加防风措施
12接触焊即压力焊
接触焊是瞬时加热连接部位在熔化状态或非熔化状态下对被焊件加压形成焊接接头的焊接方法它可分为对焊点焊和缝焊
点焊的总厚度不得超过8mm焊点的大小一般为2T32T表示两焊件的料厚由于上电极是中空并通过冷却水来冷却因此电极不能无限制的减小最小直径一般为34mm
点焊的工件必须在其中相互接触的某一面冲排焊点以增加焊接强度通常排焊点大小为Φ15com右
两焊点的距离焊件越厚两焊点的中心距也越大偏小则过热使工件容易变形偏大则强度不够使两工件间出现裂缝通常两焊点的距离不超过35mm针对2mm以下的材料
焊件的间隙在点焊之前两工件的间隙一般不超过08mm当工件通过折弯后再点焊时此时排焊点的位置及高度非常重要如果不当点焊容易错位或变形导致误差较大
点焊的缺陷
1破损工件的表面焊点处极易形成毛刺须作抛光及防锈处理
2点焊的定位必须依赖于定位治具来完成如果用定位点来定位其稳定性不佳
2螺纹联接
螺纹联接具有安装
容易拆卸方便操作简单等优点常用于可拆的钢结构连接它可分为螺钉联接和螺栓联接
3铆接
铆接是用铆钉将金属结构的零件或组合件连接在一起的方法铆钉种类较多常用的铆钉有封闭形圆头抽芯铆钉封闭形沉头抽芯铆钉及开口型圆头抽芯铆钉开口型沉头抽芯铆钉
四钣金表面处理方式
表面处理表面处理一般有磷化皮膜电镀五彩锌铬酸盐烤漆氧化等磷化皮膜一般用于冷轧板和电解板类其作用主要是在料件表上镀上一层保护膜防止氧化再来就是可增强其烤漆的附着力电镀五彩锌一般用冷轧板类表面处理铬酸盐氧化一般用于铝板及铝型材类表面处理其具体表面处理方式的选用是根据产品的要求而定
1.拉丝
2.喷砂
3.烤漆喷粉主要技术指标光泽度膜厚和色差
烤漆前的表面处理除锈除油磷化处理
烤漆对工件一般要求及工艺处理
烤漆对工件表面要求平整凹凸不平影响外观
在要求的烤漆面上如有通孔工艺安排时须对该孔作单边加01mm处理以避免因烤漆导致该孔减小
在烤漆面如有通孔螺柱螺母及直接攻芽螺纹则须注明并特别提醒注意以避免烤漆粘附在螺纹上而导致不良
烤漆后的工件一般不能受外界的冲击力如折弯冲压等以避免烤漆层脱落
4.电镀主要镀五彩锌白锌黑锌镀铬
5.抛光
6.氧化
五钣金加工主要设备
1下料设备普通剪床数控剪床激光切割机数控冲床线切割
激光切割
激光切割是由电子放电作为供给能源
2成形设备普通冲床网孔机折床和数控折床
3焊接设备氩弧焊机二氧化碳保护焊机点焊机机器人焊机
4表面处理设备拉丝机喷沙机抛光机电镀槽氧化槽烤漆线
5调形设备校平机
六典型钣金件加工流程
图面展开编程下料剪冲割冲网孔校平拉丝冲凸包冲撕裂压铆折弯焊接表处组装
七.钣金加工工艺钣金加工时会经常遇到一些问题需要你去优化它的工艺使其成为一个良品或达到一个特定的目的下面就简单来介绍一下我们在钣金加工时经常要注意到的一些工艺问题和技巧
1.门板类一般是利用长边包短边的加工方式然后在相应角落处开工艺孔工艺孔的大小一般由板厚而定板厚增大时工艺孔的大小也要相应增大否则折弯时会产生棱角
2.焊接件一般是利用治具孔或凸包来定位焊接可减少定位时所浪费的工时保证尺寸提高工作效率减少成本在一些比较难定位的焊接时一般使用凸包或孔定位
3.电镀件因电镀液对料件有腐蚀作用所以一般要在电镀件的角落处增加工艺孔方便电镀液及时排出确保质量
4.对于一此较大钣金件来说对材料又会造成一定的浪费时我们要考虑将其折成几个子件分开加工然后再将其焊在一起即保证了质量又减少了对材料的浪费节约了成本
其他
5翻边攻丝翻边又叫抽孔就是在一个较小的基孔上抽成一个稍大的孔再在抽孔上攻丝这样做可增加其强度避免滑牙一般用于板厚比较薄的钣金加工当板厚较大时如2025等以上的板厚我们便可直接攻丝无须翻边
6合理选择间隙及包边方式开合适的工艺孔槽来减小板材的拉伤同时也方便折弯包边的方式一般采用长边包短边的方式视情况而定
7公差的合理性对于图面要求走公差的地方一定要合理分配公差若为电镀可不考虑公差若为烤漆则外形必须走负差孔位须走正差
8毛刺方向对于门板类及盒体类必须考虑毛刺方向一般绘制完图后如料件正面在内可使用镜像命令反转图面再标注尺寸要保证毛刺在料件反面为原则数控冲床的排版方向要考虑到正反面及毛刺
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 Solidworks 折弯 计算 分析 原创