鈑金結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

鈑金結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

在加工和制造過(guò)程中，對(duì)沖孔結(jié)構(gòu)的精確計(jì)算是確保獲得的重要環(huán)節(jié)。由材料力學(xué)可知,板料彎曲時(shí),材料外層受拉,尺寸變長(zhǎng);而內(nèi)層受壓,尺寸變短,內(nèi)、外層之間必然存在著彎曲前與彎曲后長(zhǎng)度不變的某一中性層。中性層總是向內(nèi)側(cè)偏移,偏移的數(shù)值與彎曲結(jié)構(gòu)件板材的厚度t和彎曲半徑R的大小有關(guān)。眾多鈑金結(jié)構(gòu)件依賴(lài)于手工計(jì)算其展開(kāi)長(zhǎng)度,不僅效率低,而且易出差錯(cuò)。為改變這一現(xiàn)狀,我們開(kāi)展了利用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算鈑金結(jié)構(gòu)件展開(kāi)長(zhǎng)度的研究。經(jīng)多次的理論計(jì)算、推導(dǎo)和實(shí)際驗(yàn)算,歸納總結(jié)出了一個(gè)計(jì)算通式,并編寫(xiě)了軟件程序,制作了功能模塊。工藝設(shè)計(jì)人員只需將鈑金結(jié)構(gòu)件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)尺寸、工藝參數(shù)輸入之后,便立即得到計(jì)算的結(jié)果,而不必翻閱、查找技術(shù)表格、技術(shù)參數(shù)。特別是對(duì)于非90°彎曲鈑金結(jié)構(gòu)件展開(kāi)長(zhǎng)度的計(jì)算,更顯示出其方便性、準(zhǔn)確性、快捷性的優(yōu)點(diǎn)。1折彎零件的結(jié)構(gòu)形式在眾多變化無(wú)窮的鈑金結(jié)構(gòu)件中,以折彎零件居多。折彎零件的結(jié)構(gòu)形式,可以說(shuō)是由三種最為基本的形式所組成的,即α=90°;α<90°;α>90°,如圖1所示。1.1a+b-2r+kt的計(jì)算圖1(a)所示零件的展開(kāi)長(zhǎng)度為:Lα=90°=a+b+90°×π180°(R+kt)=A+B-2(R+t)+90°×π180°(R+kt)令∶Κα=90°=2(R+t)-90°×π180°(R+kt)(1)代入上式?得∶Lα=90°=A+B-Κα=90°(2)1.2r+kt的公式圖1(b)所示零件的展開(kāi)長(zhǎng)度為:Lα＜90°=a+b+απ180°(R+kt)=A+B-2(R+t)tanα2+απ180°(R+kt)令∶Κα＜90°=2(R+t)tanα2-απ180°(R+kt)(3)代入上式?得∶Lα＜90°=A+B-Κα＜90°(4)1.3折彎形貌分析圖1(c)所示零件的展開(kāi)長(zhǎng)度為:Lα＞90°=a+b+απ180°(R+kt)=A+B-2(R+t)+απ180°(R+kt)令∶Κα＞90°=2(R+t)-απ180°(R+kt)(5)代入上式?得∶Lα＞90°=A+B-Κα＞90°(6)因?yàn)镵α=90°值與機(jī)床的性能、折彎刀具的結(jié)構(gòu)形式、所用材質(zhì)以及材料的軋制質(zhì)量密切相關(guān),可由折彎專(zhuān)題工藝試驗(yàn)獲得該值,因而Kα=90°值是一個(gè)已積壓的工藝參數(shù)。而Kα<90°值、Kα>90°值,由于α角是在一定的范圍內(nèi)變化,所以其值為未知工藝參數(shù)。但是,在式(1)、(3)、(5)中,我們發(fā)現(xiàn)它們都含有π180°(R+kt)項(xiàng)。也就是說(shuō),在板料的材質(zhì)、板料的厚度、折彎內(nèi)圓角半徑R相同時(shí),π180°(R+kt)為一個(gè)特定值,與鈑金結(jié)構(gòu)件彎曲圓弧的圓心角α的大小無(wú)關(guān),與鈑金結(jié)構(gòu)折彎形式也無(wú)關(guān)。因此,Kα>90°、Kα<90°、Kα=90°值間接計(jì)算而得到。由式(1)我們可以得到下式:π180°(R+kt)=190°[2×(R+t)-Κα=90°](7)將式(7)代入到式(3)、式(5)中,得:Κα＜90°=α90°Κα=90°+2(R+t)(tanα2-α90°)(8)Κα＞90°=α90°Κα=90°+2(R+t)(1-α90°)(9)分析討論:(1)由式(8)、式(9)可知,當(dāng)α=0°時(shí),Kα<90°=0;當(dāng)α=90°時(shí),Kα<90°=Kα>90°=Kα=90°。(2)式(8)、式(9)只是在(tanα2-α90°)和(1-α90°)兩項(xiàng)不同,這是標(biāo)注零件外形尺寸時(shí)采用了不同的標(biāo)注形式所產(chǎn)生的。(3)在計(jì)算機(jī)運(yùn)算程序中,我們可采用條件轉(zhuǎn)向語(yǔ)句,將上述三種鈑金結(jié)構(gòu)件折彎形式的展開(kāi)計(jì)算式,歸納成一個(gè)通式,即:Κα=α90°×Κα=90°+2(R+t)(tanα2-α90°)(10)如果α>90°,則tanα2取1值。流程圖如圖2所示。這樣,在給定工藝參數(shù)R、t、α、A、B值和板料材質(zhì)后,計(jì)算機(jī)根據(jù)R、t值查出所用材質(zhì)對(duì)應(yīng)的Kα=90°值,就可計(jì)算出鈑金結(jié)構(gòu)件的展開(kāi)長(zhǎng)度。只要給定的參數(shù)相同,計(jì)算結(jié)果非因人而異。2種展開(kāi)計(jì)算形式僅僅討論了單個(gè)折彎角的展開(kāi)長(zhǎng)度。折彎零件的結(jié)構(gòu)形式很多。展開(kāi)計(jì)算也比較復(fù)雜、繁瑣。下面以圖3所示零件為例,分析、推導(dǎo)多個(gè)折彎角鈑金結(jié)構(gòu)件展開(kāi)長(zhǎng)度的計(jì)算通式。計(jì)算多個(gè)折彎角鈑金結(jié)構(gòu)件的展開(kāi)長(zhǎng)度有三種類(lèi)型:(1)從板料邊緣的一端到板料邊緣的另一端的總展開(kāi)長(zhǎng)度,如A-G:LA-G=AB-ΚB+CB-ΚC+CD-ΚD+DE-ΚE+EF-ΚF+FG(11)KB、KC、KD、KE、KF各值可由式(10)計(jì)算出。(2)從板料邊緣的一端到某一折彎處折彎線之間的展開(kāi)長(zhǎng)度,如A-E:LA-E=AB-ΚB+BC-ΚC+CD-ΚD+DE-12ΚE(12)(3)從一折彎處折彎線到另一折彎處折彎線之間的展開(kāi)長(zhǎng)度,如C-E;LC-Τ=-12ΚC+CD-ΚD+DE-12ΚE(12)其他類(lèi)型的展開(kāi)長(zhǎng)度計(jì)算都可以認(rèn)為是這三種類(lèi)型的特例或變型,其差別僅是中間環(huán)節(jié)的多少。分析討論:(1)雖然式(11)、(12)、(13)各不相同,但其差異都是在第一項(xiàng)和最后一項(xiàng),中間只是計(jì)算折彎邊數(shù)量的多少而已;(2)如果式(12)的最后一項(xiàng)12ΚE=0,就演變成了式(11);如果式(13)的第一項(xiàng)12ΚC=0,演變成式(12);如果式(13)的第一項(xiàng)12ΚC和12ΚE項(xiàng)都等于0,那么式(13)也演變成式(11),所以說(shuō)式(11)、(12)是式(13)的兩種特例,也就是說(shuō),三個(gè)計(jì)算式均可歸納成一個(gè)計(jì)算式,即式(13)。(3)那么在什么情況下,12ΚC和12ΚE為“0”值呢?在每個(gè)折彎零件的板料邊緣,假設(shè)也進(jìn)行了折彎,但折彎角為0°,由式(10)可知,當(dāng)α=0°時(shí),K=0。從廣義上講,某一折彎處的K值為“0”,則該處的α角必定為“0°”。這樣,我們將折彎零件三種展開(kāi)計(jì)算形式,歸納成一種計(jì)算形式。折彎零件由某一折彎處A到另某一折彎處T的展開(kāi)計(jì)算為L(zhǎng)A-Τ=-12ΚA+AB-ΚB+??-ΚS+SΤ-12ΚΤ(14)3制作模塊的實(shí)現(xiàn)為提高運(yùn)算速度和計(jì)算精度,編寫(xiě)了計(jì)算機(jī)程序,制作了模塊,界面和流程圖,如圖4所示。在輸入了各項(xiàng)工藝參數(shù)之后,點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕,計(jì)算結(jié)果就會(huì)顯示在“展開(kāi)尺寸”框內(nèi)。4解決了計(jì)算方法的局限性,提高了工作效率經(jīng)過(guò)兩年多的使用,證明此計(jì)算方法較好地解決了任意折彎角鈑金結(jié)構(gòu)件展開(kāi)長(zhǎng)度的計(jì)算,特別是非90°折彎角零件展開(kāi)尺寸的計(jì)算更顯示出其方