基于Creo 的鈑金折彎設(shè)計與展開分析

曹惠昌

摘 要：鈑金是金屬的冷加工方式。本文定義為一種金屬薄板（厚6 mm 以下）的綜合加工工藝，包括切割、沖壓、拉伸、彎曲、成型等。生活中常見的電腦機箱、車身和手機均用金屬板材通過鈑金工藝制作。鈑金折彎的精度以及展開圖的尺寸經(jīng)常困擾著工人，尺寸超差的現(xiàn)象屢見不鮮。從源頭軟件設(shè)計開始，分析鈑金折彎與展開，并深入分析影響展開尺寸的因素，最后從設(shè)計角度分析鈑金設(shè)計的一些注意點。

關(guān)鍵詞：鈑金；冷加工；展開；折彎

中圖分類號：TG38 文獻標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.03.012

1 鈑金設(shè)計

目前能完成鈑金設(shè)計的軟件很多，不管什么軟件，都應(yīng)該首先從如下方面著手。 本節(jié)從軟件 Creo著手，介紹鈑金設(shè)計的參數(shù)設(shè)置及展開原理。

首先確定選材，材料屬性對折彎來說尤為重要，不同的材料，材料伸縮率與折彎性不同。Creo 文件菜單有材料設(shè)置一項，進行材料選擇。

（1）“文件”→“準(zhǔn)備”→“模型屬性” →“模型屬性”；

（2）“材料” → “材料” → “更改”→ “材料”；

（3）“材料” → “steel（鋼）” → “確認?！?/p>

確定材料后，選取材料厚度、折彎半徑、折彎角度，如此一個簡單的折彎件設(shè)計完成。

2 鈑金展開計算

（1）折彎原理。鈑金折彎是在上模和下模擠壓過程中，金屬板材發(fā)生的塑性變形。

（2）展開原理。通常展開方法有兩種：

①折彎扣除法（常用于直角彎）；②中性層法：K因子。兩種方法殊途同歸，展開尺寸略有不同。

在 Creo軟件中，目前以K因子、Y因子、折彎表為主。

K 因子定義為材料內(nèi)側(cè)邊與彎曲中性層的距離和板材厚度之比， K 因子的方程式：K=t/T，可知 0

中性層無具體位置，存在于板材內(nèi)部，它的位置取決于材料本身的特性，所以我們設(shè)計之初，首先要在“模型設(shè)置”內(nèi)選定材料。

Y 因子是根據(jù)K因子計算出來的數(shù)值，公式：

Y=K×（π/2）。

（3）展開精度分析

①折彎因子影響。

不同的材料折彎系數(shù)不一樣，取不同的方式展開，獲得的展開尺寸不同。設(shè)計者應(yīng)根據(jù)實際材料選取 K/Y 因子，不能盲目按照軟件的默認設(shè)置展開材料，必要時需要另外設(shè)置。Creo 中 Y因子默認為 0.5。實際中， Y 因子會根據(jù)板厚和折彎半徑有很大變化，因此會影響展開尺寸。

②壁厚影響。

Creo 軟件設(shè)置好材料后，如 Steel，相關(guān)的質(zhì)量屬性也會隨設(shè)置生成。

以厚3 mm 熱軋鋼板為例，實際板厚為2.7 mm.而設(shè)計中經(jīng)常按照3 mm，這樣材料厚度相差0.3 mm。在要求非常精密的環(huán)境中，0.3 mm導(dǎo)致的展開偏差也不容忽視。

3 鈑金折彎設(shè)計注意點

3.1 折彎高度

在談?wù)蹚澑叨惹?，首先?yīng)該熟悉一下折彎模具，以V 型模具為例， V 形槽開口距離影響甚大，折彎高度太低，零件在模具上沒有支撐位置，即無著力點，當(dāng)上模下壓時，無法施加壓力，這是從模具角度分析。一般工廠中的折彎機槽寬8～16 mm，所以對于常規(guī)板厚3～6 mm，彎曲高度應(yīng)至少為16 mm。

3.2 折彎半徑

折彎半徑是指零件的內(nèi)側(cè)圓弧。當(dāng)模具上模下壓時，內(nèi)側(cè)最先受力壓縮，隨著厚度區(qū)域產(chǎn)生塑性變形，外側(cè)受到拉力。當(dāng)材料厚度一定時，彎曲半徑越小，材料里外側(cè)受力就越嚴重；當(dāng)材料外圓角受力大于材料的屈服極限時，首先產(chǎn)生細小微紋，甚至斷裂。因此鈑金折彎，應(yīng)避免過小的彎曲半徑。一般來說，軟件設(shè)計中，默認常規(guī)折彎半徑為壁厚。而工廠實踐中，因為模具種類有限， 經(jīng)常對板厚不加區(qū)分，隨意使用折彎半徑，這是不對的，這樣對材料強度及折彎精度會有很大的影響。

3.3 折彎公差

一是鈑金件的公差應(yīng)從設(shè)計之初考慮，設(shè)計時要留足余量。

二是折彎件安裝孔設(shè)計為腰形孔或大孔，從而允許折彎較大的公差，保證零件的裝配。

三是裝配件之間留間隙 1～2 mm，裝配時利用鈑金件的變形來調(diào)試裝配。

四是應(yīng)考慮噴涂層對孔位公差和折彎尺寸的影響，一般噴涂層如噴塑會增加 0.5 mm 的增量。

4 結(jié)語

本文主要從設(shè)計角度分析了鈑金設(shè)計與展開相關(guān)內(nèi)容，并深入討論了實際生產(chǎn)中常出現(xiàn)的問題，并提出了解決方案，對于更深入的工藝分析本文并未涉及。希望本文給實際一線的工程師提供幫助。