在SOLIDWORKS中有非常強大并用易用的鈑金設(shè)計功能,這此功能可以幫助我們完成非常復(fù)雜的鈑金設(shè)計工作,也正是由于SOLIDWORKS鈑金功能的強大和易用,使得它在鈑金行業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用。在實際鈑金設(shè)計、生產(chǎn)過程中為保證最終折彎成型后零件所期望的尺寸,會利用各種不同的算法來計算展開狀態(tài)下備料的實際長度。目前比較常見的展開計算方法有:1. 折彎補償法;2. 折彎扣除法;3.K因子計算法。對于這三種計算方法在SOLIDWORKS軟件中都有相應(yīng)的功能支持,由于選擇不同的計算方式會直接影響最終展開長度,為了保證展開長度的精確性,我們就需要了解不同計算方式會對展開尺寸有什么樣的具體影響,接下來我們就會分別介紹一下這三種方法的區(qū)別和在SOLIDWORKS中應(yīng)用時需要注意的關(guān)鍵知識點。
我們要先了解金屬材料在折彎時的一些特性,我們知道金屬材料在折彎時會發(fā)生材料的拉伸和材料壓縮,其中折彎內(nèi)側(cè)的材料被壓縮,折彎外側(cè)材料被拉伸,在兩者之間存在一個中性層,中性層的材料既不壓縮也不拉伸如圖所示。所以中性的展開長度就是鈑金件的展開長度,但是中性層所處的位置受到材料厚度、材質(zhì)、折彎半徑、折彎角度、加工刀具等多種因素影響。
首先我們來看一下折彎補償法。如果說一個板件我們做一個90度的折彎,然后我們再把它展開,最終的展開長度我們把它表示為Lt,那么最終這個折彎件展開的長度是由三部分組成的,第一個就是圖中豎直邊部分長度,我們把它表示為A,第二個就是圖中水平直邊部分長度,我們把它表示為B,第三個就是圖中的折彎圓角展開后的長度。其中兩側(cè)的直邊部分的長度是比較容易知道的,折彎圓角部分的展開尺寸是末知的,它受到材料、厚度、折彎半徑等很多因素影響。那么假設(shè)這個折彎圓角部分的展開尺寸是知道,我們就可以對最終展開的尺寸加一個補償值BA,所以Lt=A+B+BA,這就是折彎補償法。
折彎補償法在SOLIDWORKS鈑金中被稱為“折彎系數(shù)”,如果我們要使用折彎補償法來計算鈑金件展開后的尺寸,我們可以在“折彎系數(shù)”選項中選擇“折彎系數(shù)”,如圖所示,我們來看一個實例,繪制如圖所示的草圖,并且使用基體法蘭創(chuàng)建鈑金,并且在鈑金參數(shù)設(shè)置鈑厚為1.5mm,折彎半徑為1mm,折彎系數(shù)選擇“折彎系數(shù)”,值為1.8mm。
手工計算展開的長度,兩側(cè)直邊的長度A和B應(yīng)該是相同的,A和B=100-1.5-1=97.5,其中1.5為板厚,1為折彎半徑,也就是直邊長度為97.5mm,根據(jù)公式Lt=A+B+BA(Lt=97.5+97.5+1.8=196.8mm),計算得到鈑金展開長度應(yīng)該為196.8mm。通過軟件的展開功能展開此鈑金件,我們會發(fā)現(xiàn)他和前面的手工計算是完全一樣的。
需要特別注意的是,在SOLIDWORKS軟件中使用折彎補償法時,如果折彎補償量相同的情況下,展開長度是會受設(shè)定的折彎半徑影響的,半徑越大,直邊長度越小,最終展開長度也就越小,所以在使用折彎補償法時一定要設(shè)定準確的折彎半徑。例如我們把折彎半徑設(shè)置為3mm,直邊長度A和B為100-1.5-3=95.5,鈑金展開長度就會變成95.5+95.5+1.8=192.8mm。
接著我們再來看一下折彎扣除法,同樣一個板件我們做一個90度的折彎,然后我們再把它展開,最終的展開長度我們把它表示為Lt, Lt=A+B-BD,其中A是指鈑金外側(cè)從端面到虛擬交叉點的距離,而B是指另一個鈑金外側(cè)從端面到虛擬交叉點的距離,如果我們把A+B其實長度會比最終展開的尺寸要長,為了精確計算展開尺寸,我們就要減去一定的長度,而BD是我要扣除的系數(shù)值,也就是說A+B以后還要減去一個BD才是真正的展開尺寸。
折彎扣除法在SOLIDWORKS鈑金中就叫“折彎扣除”,如果我們要使用折彎扣除法來計算鈑金件展開后的尺寸,我們可以在“折彎系數(shù)”選項中選擇“折彎扣除”。我們來看一個實例,繪制如圖所示的草圖,并且使用基體法蘭創(chuàng)建鈑金,并且在鈑金參數(shù)設(shè)置鈑厚為1.5mm,折彎半徑為1mm,折彎系數(shù)選擇“折彎扣除”,值為2.5mm。
手工計算展開的長度,從端面到虛擬交點的距離A和B=100,根據(jù)公式Lt=A+B-BD(Lt=100+100-2.5=197.5mm),計算得到鈑金展開長度應(yīng)該為197.5mm。通過軟件的展開功能展開此鈑金件,我們會發(fā)現(xiàn)他和前面的手工計算也是完全一樣的。
此時我們會發(fā)現(xiàn),在SOLIDWORKS軟件中使用折彎扣除法時,如果折彎扣除量相同的情況下,展開長度是不會受設(shè)定的折彎半徑影響的,無論折彎半徑是多少,最終的展開長度都是相同的。這是因為計算值來自鈑金端面到虛擬交點的長度減去折彎扣除量,也就是在圖中的A和B兩個尺寸,這個長度不會隨折彎半徑變化而變化。當然在實際鈑金生產(chǎn)過程中,折彎半徑的大小肯定會影響展開尺寸,所以在SOLIDWORKS中設(shè)計鈑金件時我們需要根據(jù)折彎半徑、折彎角度、鈑金厚度等綜合因素給定折彎扣除量。
最后我們再來看一下K因子計算法,在前面我們已經(jīng)了解了金屬板件在折彎時的一些特性,既折彎內(nèi)側(cè)的材料被壓縮,折彎外側(cè)材料被拉伸,在兩者之間存在一個中性層,中性層的長度就是鈑金展開的長度。但是由于材料厚度、材質(zhì)、折彎半徑、折彎角度、加工刀具等多種因素影響中性層所處的位置并不是固定的。K因子計算法的K指的就是從鈑金內(nèi)側(cè)表面到中性層位置厚度t和鈑金厚度T之間的比值,既K=t/T,所以K應(yīng)該是小于等于1的一個因子,如圖所示。使用K因子計算法計算展開長度和使用折彎補償比較類似Lt=A+B+BA,只是在使用折彎補償時BA是我們?nèi)藶榻o定的一個值,而使用K因子時BA是通過公式BA=pi(R + KT) A/180計算得到的,公式中的BA其實就是中性層圓弧長度,而A為折彎角度。
如果我們要使用K因子計算法來計算鈑金件展開后的尺寸,我們可以在“折彎系數(shù)”選項中選擇“K因子”,如圖1所示。我們來看一個實例,繪制如圖8所示的草圖,并且使用基體法蘭創(chuàng)建鈑金,并且在鈑金參數(shù)設(shè)置鈑厚為1.5mm,折彎半徑為1mm,折彎系數(shù)選擇“K因子”,值為0.6mm。