折彎系數(shù)的理論分析與試驗(yàn)驗(yàn)證

折彎系數(shù)的理論分析與試驗(yàn)驗(yàn)證

1折彎系數(shù)的確定在研磨和鉆孔中，工藝人員根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)確定旋轉(zhuǎn)系數(shù)（即工作量）。不同工藝人員的工藝文件中的彎曲系數(shù)不同。通過查閱大量的有關(guān)鈑金加工手冊,也沒有查到明確的公式來計(jì)算折彎系數(shù),只能查到不同折彎內(nèi)圓弧的折彎系數(shù),而內(nèi)圓弧與加工工藝方案有關(guān),使用不同的折彎下模槽寬,內(nèi)圓弧也不相同,從而導(dǎo)致工藝文件上無法確定折彎系數(shù)的準(zhǔn)確值。這不僅影響工藝文件的標(biāo)準(zhǔn)化、合理化,而且給車間生產(chǎn)帶來困難,并導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,計(jì)算機(jī)應(yīng)用逐步向CIMS系統(tǒng)發(fā)展。必須首先解決計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算展開料,也就是必須首先解決折彎系數(shù)的自動(dòng)確定,才能談?wù)撚?jì)算機(jī)輔助編制工藝,包括工藝文件的自動(dòng)編制、展開料的自動(dòng)計(jì)算,材料消耗定額的自動(dòng)計(jì)算等等。北京地區(qū)正在推行CIMS系統(tǒng)的一些廠家,其軟件也沒有解決這一問題:而作為數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)廠家,折彎系數(shù)的確定是專利產(chǎn)品,對使用機(jī)床的用戶是保密的。因此必須自行解決折彎系數(shù)確定的計(jì)算方法。2壓縮與拉伸接近于中性層鈑金折彎加工時(shí),其內(nèi)側(cè)產(chǎn)生壓縮,外側(cè)產(chǎn)生拉伸,內(nèi)側(cè)的壓縮由內(nèi)往外逐漸縮小,外側(cè)的拉伸也由外往里逐漸縮小,在接近板厚的中心處,壓縮與拉伸接近于零,板厚中間的這個(gè)面叫中性層。下面以中性層為基準(zhǔn)對展開料進(jìn)行理論計(jì)算。2.1展開料長度的確定當(dāng)折彎內(nèi)圓弧半徑大于或等于材料厚度尺寸的5倍時(shí),材料折彎處無厚度變化,即折彎后中性層在材料厚度的中心線上,如圖1-a。展開料長度:L=a+b+x(x為中性層圓弧長度)因?yàn)檎蹚澃霃絉′=R+t/2圓周長l=2πR′=2π(R+t/2)x=(α°/360°)×2π(R+t/2)所以L=a+b+(α°/360°)×2π(R+t/2)將α°=90°代入上式L=a+b+(90°/360°)×2π(R+t/2)所以L=a+b+1.57×(R+t/2)(1)2.2u3000r+t0/2展開料當(dāng)折彎內(nèi)圓弧半徑小于原材料厚度尺寸的5倍時(shí),由于受到折彎壓力的作用,材料折彎處的厚度t0變薄,中性層也漸漸偏向于內(nèi)側(cè),如圖1-b。因?yàn)檎蹚澃霃絉′=R+t0/2x=(α°/360°)×2π(R+t0/2)所以L=a+b+(α°/360°)×2π(R+t0/2)將α°=90°代入上式L=a+b+(90°/360°)×2π(R+t。/2)所以L=a+b+1.57×(R+t/2)(2)以上(1)式是用來計(jì)算折彎內(nèi)圓弧半徑R≥5t時(shí)的展開料,在這種情況下,圖紙上是明確規(guī)定R值的,所以使用以上(1)式計(jì)算展開料非常方便。而對于R<5t時(shí),采用以上(2)式,其中a、b為常數(shù),只要確定R與t0,就能計(jì)算展開料,但R與t0的影響因素很多,無法確定。因此(2)式只不過是一個(gè)理論計(jì)算公式,在實(shí)際加工過程中,用途并不是很大。但實(shí)際加工中大部分的零件,其折彎內(nèi)圓弧半徑R<5t,要計(jì)算其展開料,以上(2)式又不能計(jì)算,因此必須作為一個(gè)新的問題,提出一個(gè)新的解決方法。下面介紹,在實(shí)際加工過程中,折彎內(nèi)圓弧半徑R<5t時(shí)的展開料計(jì)算所采用的另一種計(jì)算方法——內(nèi)側(cè)尺寸計(jì)算法。3折彎系數(shù)計(jì)算內(nèi)側(cè)尺寸計(jì)算法指將內(nèi)側(cè)尺寸全部加起來求的和,加上由材料厚度t和折彎內(nèi)圓弧R兩個(gè)因素所決定的折彎系數(shù),如圖2所示。首先將l1、l2……ln內(nèi)側(cè)尺寸全部加起來求出其總和,再加上每一彎角的折彎系數(shù),用一般公式計(jì)算:L=l1+l2……+ln+(n-1)C(3)其中:C——折彎系數(shù)。如果是圖2-a的話,有兩個(gè)彎角,就加2C;如果是圖2-b的話,也同樣加上2C;如果是圖2-c的話,就加上4C。如果是如圖3所示的外側(cè)標(biāo)注尺寸,將外側(cè)尺寸轉(zhuǎn)換成內(nèi)側(cè)尺寸,即把外側(cè)尺寸全部加起來求得其和,然后減去外側(cè)尺寸中所包含的所有料厚,再加上每一彎角的折彎系數(shù),用一般公式表示如下:L=l1+l2+……+ln-2(n-1)t+(n-1)C(4)如果是圖3-a的話,有兩個(gè)彎角,減去4t,加2C;如果是圖3-b的話,同樣減去4t,加2C,如果是圖3-c的話,應(yīng)減去8t,加上4C。3.1折彎下模刀尖回彈的大小上面已經(jīng)分析,對于R≥5t,用(1)式可以準(zhǔn)確計(jì)算展開料的長度L,而在實(shí)際加工過程中,大部分的零件是R<5t,根據(jù)展開料的內(nèi)外側(cè)尺寸計(jì)算法(3)式、(4)式及展開料的理論計(jì)算公式(2)式可以看出,折彎系數(shù)C的大小,一方面取決于折彎后內(nèi)圓弧的半徑R,另一方面又取決于折彎后彎角處材料的厚度t0。內(nèi)圓弧半徑R的大小,是由折彎用上模的刀尖圓弧R0和回彈的大小決定的(即R=R0+回彈)。在實(shí)際加工過程中,所使用上模刀尖的圓弧半徑R0,大多數(shù)情況下都小于或等于0.5mm,可視為一定值,對折彎系數(shù)的影響很小,可以忽略不計(jì),在此不再加以討論?；貜椀拇笮∮烧蹚澋膲毫大小有關(guān),而壓力又取決于折彎下模的槽寬V與材料的厚度t,所以回彈的大小與折彎下模槽寬V和材料厚度t有關(guān)。槽寬V變大,壓力P變小,回彈就變大,否則相反;料厚t變大,壓力P變大,回彈變小,否則也相反。因此如果折彎上模刀尖圓弧半徑R0相同或圓弧半徑R0相近時(shí),折彎后內(nèi)圓弧半徑R的大小,影響最大的因素是折彎下模槽寬V及材料的厚度t。折彎后彎角處材料的厚度t0,取決于材料本身的厚度t及折彎的壓力P,折彎的壓力P也同樣取決于折彎下模的槽寬V及材料的厚度t。如果材料的厚度t不變時(shí),折彎下模槽寬V越大,壓力P越小(即成反比關(guān)系);如折彎下模槽寬V不變時(shí),材料厚度t越大,壓力P越大(即成正比關(guān)系)。所以折彎后彎角處材料的厚度t0的大小取決于折彎下模槽寬V及材料的厚度t。因此,對于普通鋼板(SPCC)、折彎角度為90°的加工件,其折彎系數(shù)的影響因素主要取決于折彎下模槽寬V及材料的厚度t。3.2建立數(shù)學(xué)模型由上面分析可知,折彎系數(shù)C與折彎下模的槽寬V及被加工件材料的厚度t有關(guān)。經(jīng)過多次反復(fù)的試驗(yàn),得出如下表1的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)條件設(shè)備:PG-100;上模刀尖的圓弧半徑:R′≤0.5;材料:普通鋼板(SPCC);折彎角度:90°。為此,根據(jù)數(shù)學(xué)方法,建立兩個(gè)數(shù)學(xué)模型模型1:C=AV+Bt+E(5)模型2:C=AV^P+Bt^D+E(6)其中:C——折彎系數(shù);V——下模槽寬;t——材料厚度;A、B、P、D、E——為未知數(shù)。根據(jù)《C語言數(shù)值算法程序大全》中的C語言模塊,將表1中的數(shù)據(jù)分別代入(5)、(6)式,由計(jì)算機(jī)對其求解,得出最優(yōu)的方案為(5)式。其中A=-0.075;B=0.72;C=-0.01,最大偏差Δmax=0.06(即Δ=±0.03)時(shí)為最優(yōu)。分別將A、B、C的值代入(5)式,得到折彎系數(shù)最優(yōu)的計(jì)算公式:C=-0.075V+0.72t-0.01(7)3.3偏差值的最大不超過1.0.33根據(jù)折彎系數(shù)的計(jì)算公式:C=-0.075V+0.72t-0.01,任意求出幾組數(shù)據(jù)與試