弯曲钣金件的展开尺寸

弯曲钣金件的展开尺寸

随着可控激光机、可控折叠机等先进设备的广泛应用，金属加工技术具有了质的飞跃。现代钣金加工工艺以精确展开加工,零机械切削为特点,先按展开图全部切割出外形及孔、槽,然后折弯成型。这种工艺实现了钣金零件的工艺路线简化,效率高且加工质量好,但对钣金件的展开图精度要求高。因此,现代弯曲钣金件加工中精确展开图的绘制就成了首先要解决的问题。1应变中性层在外弯曲力矩作用下,坯料将发生曲率变化,变化的部分称为变形区,在变形区内靠近曲率中心的一侧的金属产生压缩变形,远离曲率中心的一侧的金属产生拉伸变形。在压缩变形区和拉伸变形区之间必然存在着一个切向应变为零的应变中性层,这层金属的长度等于原来钣料长度,应变中性层在弯曲变形过程中不是固定不变的,在弹性弯曲阶段,应变中性层在板厚的中央;随着弯曲变形程度的加大,应变中性层将从板厚的中央向内侧移动。根据应变中性层在弯曲前后长度不变的特点,我们可以计算钣金件的展开尺寸。2展开尺寸计算弯曲钣金件的传统展开采用公式近似计算法。弯曲钣金件的展开尺寸与材料的机械性能、弯曲模的结构、钣宽度及厚度、折弯角度、折弯半径、扳料表面和剪切断面质量等因素有关。传统的弯曲钣金件展开尺寸计算时依据折弯角的大小分别进行计算。展开尺寸L计算如下(图1)。①0°≤β<90°时,L=A+B(2(R+T)+π/180°(R+T/3)×(180°-β);②β=90°时,L=A+B-0.429R-1.47T;③90°<β≤150°时,L=A+B-2(R+T)tan[(180°-β/2]+(π/180°)×(R+T/2)(180°-β);④150°<β≤180°时,L=A+B。由上述折弯钣金件传统展开公式可以看出,传统的弯曲钣金件展开方法需要大量繁琐的人工计算,展开尺寸不易验证,展开精度很难满足钣金加工的要求。3pro/e启动Pro/E钣金件展开尺寸计算方法与传统展开方法有着本质的区别,它是一种参数化,智能化的三维CAD过程。其实施过程如下:(1)首先在Pro/E的钣金模块中建立弯曲钣金件的第一壁特征和额外壁特征;(2)在平面区域内创建角弯曲或者滚动弯曲特征;(3)利用展平命令,将三维特征展开为二维特征。创建展平特征的方法:①执行展平特征命令,并选取特征种类;②选取保持固定的平面或边;③再选取要展开的平面;④生成钣金展开特征。在Pro/E中,打开“信息”、“模型”命令,可以发现Pro/E系统的弯曲计算公式:L=(0.5π×R+Y系数×T)×(θ/90)式中:L为钣金展开长度;R为弯曲处的内侧半径;T为材料厚度;θ为弯曲角度;Y系数为由应变中性层的位置决定的一个常数。不同的钣金件采用不同的Y系数,1个钣金一旦完成后,其Y系数即存在此钣金中。实际生产中,常用的钣金展开计算公式是以K系数为主要依据,此系数的范围是0～1。Y系数和K系数之间的关系式如下:Y系数=(π/2)×K系数。Y系数和K系数可由“设置”、“折弯许可”指定其数值。通过展开模型,Pro/E能直接输出各种格式的二维图形文件,直接应用于数控切割及冲裁设备。与弯曲钣金件的公式近似计算法对比,可以看出Pro/E折弯钣金件展开方法不需要大量繁琐的人工计算,展开迅速准确,展开图能以多种图形文件格式直接输出,且能提供人工干预接口,以便设计人员根据生产情况,迅速做出更正。4模型的验证和分析设置建模环境:为了使Pro/E建模环境中的单位制、视图标准等与数控钣金设备所使用的一致,建模前必须对Pro/E建模环境进行预先设置,可以编辑Config文件或通过Setup菜单来进行设置。验证零件立体模型:由于展开模型是依据立体模型建立的,为保证展开模型的正确性,应对零件立体模型进行验证,验证时应用Analysis菜单中的Measure,Modelanalysis等功能模块进行钣金立体模型各要素的测量分析。注意立体模型的结构工艺性:由于Pro/E的钣金件建模是完全按钣金件实际加工过程进行模拟运算的,因此零件建模过程中应注意考虑折弯钣金件加工中的工艺裂缝(Relief),多向延展等工艺性问题。如果零件模型有不符合实际加工的结构工艺性问题,Pro/E将拒绝展开。展开后的干涉检验:Pro/E零件展开后的模型,干涉部分Pro/E可用警告色给出显示,注意有干涉警告时就要修改零件的结构直到没有展开干涉。展开图形的输出:Pro/E的展开模型可通过Drawing模块转化成二维图。二维图可对标注尺寸、折弯中心线、折弯延伸区进行显示控制,以生成满足用户需求的图形,二维图能以DXF、DWG、IGES等多种图形文件格式输出,可以很方便地与数控设备进行图形文件的数据交换,从而达到直接输出编程的目的,实现无纸加工。5提升数控激光切割加工的实现及立体模型的建立应用Pro/E进行折弯钣金件展开分为以下步骤:①环境设置;②建模;③展开;④输出。为更好说明Pro/E钣金模块在弯曲钣金件展开中的应用,现以图2所示零件为例加以说明。注:零件弯曲内半径为R2,板厚为2mm。环境设置:加工零件所用数控激光切割机采用ISO标准,利用Wordpad编辑的Config文件如下:ALLOW_ANATOMIC_FEATURESYESPRO_UNIT_LENGTHUNIT_MMPRO_UNIT_MASSUNIT_KILOGRAMTOL_DISPLAYYESTOL_MODENOMINALTOLERANCE_STANDARDISOPARENTHESIZE_REF_DIMYESDRAWING_SETUP_FILEd:\proe\tempxg.dtlPRO_FORMAT_DIRd:\proe\formats\gctbtl建立钣金件立体模型过程如下:File⇒New⇒弹出New对话框⇒Type选项选Part⇒Sub-type选项选(Sheetmetal)⇒Name输入框输入零件代号⇒单击Ok进入钣金件立体建模状态。之后通过Feature⇒Creat来创建Wall、Cut等零件特征,笔者所选零件建立的模型如图3。立体模型的展开:本例创建Unbend特征进行展开时,选260×120底面为基面,选择UnbendAll方式进行展开,零件模型展开后如图4。展开后图形文件的输出:本例最后生成