工程機(jī)械行業(yè)折彎件簡(jiǎn)易展開(kāi)計(jì)算及制圖規(guī)范

■鄭州宇通重工有限公司工藝研究所 徐永吉，周永非，王凱燕

工程機(jī)械行業(yè)折彎件簡(jiǎn)易展開(kāi)計(jì)算及制圖規(guī)范

■鄭州宇通重工有限公司工藝研究所 徐永吉，周永非，王凱燕

折彎件作為工程機(jī)械產(chǎn)品中不可或缺的成形工件，如何對(duì)其快速有效地展開(kāi)也是亟需探討和交流的問(wèn)題。折彎件展開(kāi)計(jì)算主要與材質(zhì)、厚度、折彎半徑、折彎角度、折彎?rùn)C(jī)上下模選取等因素有關(guān)，工程機(jī)械產(chǎn)品其材質(zhì)主要以中厚板低碳鋼為主。

將物體表面按其實(shí)際形狀依次攤平在同一個(gè)表面上，稱為物體的表面展開(kāi)。展開(kāi)后所得到的圖形，稱為物體的表面展開(kāi)圖。對(duì)展開(kāi)圖進(jìn)行完整工藝尺寸標(biāo)注就成為生產(chǎn)工藝展開(kāi)圖。

通過(guò)對(duì)折彎件成形角度分析，重點(diǎn)討論簡(jiǎn)易折彎件展開(kāi)長(zhǎng)度計(jì)算及展開(kāi)圖工藝性規(guī)范，通常按中性層計(jì)算和補(bǔ)償系數(shù)法計(jì)算兩種展開(kāi)方法。規(guī)范的折彎件設(shè)計(jì)圖樣能方便工藝人員進(jìn)行快速做出展開(kāi)圖，指導(dǎo)操作人員進(jìn)行板料有效折彎，作業(yè)易懂。

1. 非90°折彎件

板料在彎曲過(guò)程中外層受到拉應(yīng)力，內(nèi)層受到壓應(yīng)力，從拉到壓之間有一既不受拉力又不受壓力的過(guò)渡層——中性層，中性層在彎曲過(guò)程中的長(zhǎng)度和彎曲前一樣，保持不變，所以中性層是計(jì)算彎曲件展開(kāi)長(zhǎng)度的基準(zhǔn)。

（1）V形折彎件 V形折彎件外形主要指在不考慮板厚影響下，外形由兩條直線和圓弧構(gòu)成，圖1為折彎件主視圖，其角度非90°，圖中L1、L2表示端部距外圓弧長(zhǎng)度，t表示板厚（下同），θ表示折彎角度?？紤]中性層偏移，利用減法原則計(jì)算展開(kāi)長(zhǎng)度，工藝展開(kāi)見(jiàn)圖2，圖中L表示展開(kāi)長(zhǎng)，La表示定位折彎線距離，W表示工件寬度，折彎線使用雙點(diǎn)畫(huà)線。

展開(kāi)長(zhǎng)公式

L=L1+L2-2λ(λ為折彎系數(shù))

折彎線公式

La= L2-λ

其中，V表示折彎?rùn)C(jī)下槽寬度，若為板厚8倍，則式中6改為8。

由折彎系數(shù)公式可看出，展開(kāi)長(zhǎng)度主要和板料厚度、折彎角度、下槽寬度等有關(guān)，折彎?rùn)C(jī)工作使用的下槽寬度決定了工件成形圓角半徑。工程機(jī)械產(chǎn)品常用中厚板低碳鋼，折彎內(nèi)半徑約為板厚0.8～1.25倍，且確定折彎線多使用卷尺測(cè)量，其精度±0.5mm。 為方便工藝展開(kāi)，利用Microsoft Excel公式編輯功能，來(lái)編輯折彎系數(shù)的公式。根據(jù)低碳鋼板厚、折彎半徑、折彎角度，表1為利用Excel編輯的折彎系數(shù)表格的一部分(鋼板)，利用公式編輯器，在D列輸入

圖1 V形折彎件

圖2 工藝展開(kāi)

（2）類圓?。ㄇ妫┱蹚澕?類圓弧折彎件主要指板料和圓弧通過(guò)一定角度相銜接過(guò)渡或整體圓弧狀的工件，如環(huán)衛(wèi)產(chǎn)品中箱體頂板及角弧板、旋挖鉆中鉆筒貼板、裝載機(jī)中鏟斗弧板等，折彎工藝較復(fù)雜，需用折彎?rùn)C(jī)進(jìn)行劃線分段多次折彎或三/四輥卷板機(jī)滾圓，通過(guò)制造工裝樣板進(jìn)行驗(yàn)證工件尺寸工藝，以達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于其他曲面，如球面和圓弧回轉(zhuǎn)面是不可展面，使用現(xiàn)有折彎?rùn)C(jī)設(shè)備不能加工成形，其具體做法不做介紹。

在工程機(jī)械實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，一般類圓弧折彎件外形比較標(biāo)準(zhǔn)，其幾何形狀的素線成90°直角，即為曲面立體中直紋曲面如圓柱面。類圓弧折彎件展開(kāi)按照工程制圖方法和車間工藝考慮材料厚度，利用中性層知識(shí)展開(kāi)。根據(jù)工件實(shí)際形狀，圓弧部分或整體通過(guò)偏移工件邊界線至中性層（即偏移量為板厚的一半），忽略中性層偏移。利用Inter CAD測(cè)量實(shí)體尺寸功能鍵，標(biāo)出分段展開(kāi)長(zhǎng)度，進(jìn)行累加求和，即得實(shí)際展開(kāi)長(zhǎng)度，其長(zhǎng)度即為多次折彎或滾圓區(qū)域。圖3為類圓弧工件，圖中點(diǎn)畫(huà)線表示中性層，圖4為工藝類圓弧工件的工藝展開(kāi)圖，兩折彎線區(qū)域內(nèi)為需折彎或滾圓部分。

對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜件，如天圓地方等，可通過(guò)借助三維軟件（如SolidWorks、UG、Citia等）鈑金功能直接展開(kāi)，為展開(kāi)尺寸精確，展開(kāi)前考慮材質(zhì)和板厚影響，展開(kāi)后需通過(guò)折彎件圖樣關(guān)鍵尺寸驗(yàn)證修改。

2. 折彎件呈U形（折彎角度為90°）

針對(duì)于板厚介于2～12mm的低碳鋼典例U形折彎件。下面以圖5進(jìn)行展開(kāi)長(zhǎng)計(jì)算，同時(shí)按照工藝規(guī)范作出展開(kāi)圖6。

展開(kāi)長(zhǎng)公式

折彎線公式

為防止折彎裂紋出現(xiàn)，工藝設(shè)計(jì)人員在對(duì)中厚板工件進(jìn)行折彎處理時(shí)，會(huì)選擇折彎內(nèi)徑R≈（0.8～1.25）t，選擇折彎?rùn)C(jī)下模寬度V為（8～10）t，U形折彎件根據(jù)板厚、折彎半徑、折彎?rùn)C(jī)下?？蓪?duì)折彎系數(shù)λ進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)取值（見(jiàn)表2）。

在板厚為2～12mm時(shí)，可采用上述減法原則快速計(jì)算展開(kāi)長(zhǎng)。當(dāng)直角折彎數(shù)為3個(gè)時(shí)，其展開(kāi)長(zhǎng)為L(zhǎng)=L1+L2+L3+L4-3×2γ，以此類推，當(dāng)直角折彎數(shù)為n時(shí)，其展開(kāi)長(zhǎng)為

其中，Ln均為折彎件外形尺寸。該減法原則在工程機(jī)械行業(yè)使用，進(jìn)行折彎件工藝驗(yàn)證時(shí)，均能符合要求尺寸標(biāo)準(zhǔn)公差，產(chǎn)品質(zhì)量良好，能夠滿足生產(chǎn)需求。

在折彎過(guò)程中，由于受不同材質(zhì)、折彎系數(shù)、設(shè)備精度等誤差，再加上測(cè)量誤差及人為操作誤差，就會(huì)累計(jì)誤差，如果有的誤差在折彎過(guò)程中可以相互彌補(bǔ)一些，最終誤差就可能會(huì)變小一些，反之就會(huì)變大，甚至超過(guò)允許范圍，導(dǎo)致工件報(bào)廢。因此，在折彎過(guò)程中應(yīng)當(dāng)經(jīng)常測(cè)量關(guān)鍵尺寸，特別要重視首件的測(cè)量與控制，如果誤差較大，就應(yīng)當(dāng)把尺寸進(jìn)行調(diào)整，直到合格。

采用該方法，對(duì)簡(jiǎn)易折彎件能快速展開(kāi)，提高了工作效率，同時(shí)也能有效指導(dǎo)一線操作，通過(guò)對(duì)批量成形產(chǎn)品工藝驗(yàn)證，能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。

圖3 類圓弧工件

圖4 工藝展開(kāi)

圖5 U形工件

圖6 工藝展開(kāi)

表1 Excel編輯折彎系數(shù)

表2 t、V、λ關(guān)系表

20150708