机床大讲堂第36讲——基于SolidWorks的折弯系数表的二次开发及应用（上）

远行的资料馆 2022-02-03

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基于SolidWorks的折弯系数表的二次开发及应用（上）

　　在目前钣金制造业，随着数控设备的广泛应用，钣金加工工艺也有了较大的提高。传统加工工艺加工效率低、浪费材料，且加工质量不易保证，而新型加工工艺以精确展开加工为特点，先按展开图全部切割出外形及孔和槽，然后折弯成型。新型加工工艺对展开图的精度要求较高。目前钣金制造企业通常采用2种方法绘制钣金件展开图：第1种方法是直接人工计算钣金件外形及内部开孔尺寸;第2种方法是使用SolidWorks对钣金件进行展开，然后在SolidWorks展开图基础上进行人工修正，以上两种方法在实际生产中均会浪费大量的人力和工时，工作效率非常低，且易出错误，从而造成成本增加和生产延期。本文通过对90°角钣金件展开时中性层尺寸的计算方法进行分析，使用SolidWorks 2012(下文中简称SolidWorks)软件对系统默认折弯表进行二次开发，使90°角钣金件通过加载二次开发折弯系数表实现1∶1准确展开。

1 折弯角中性层展开长度计算分析

　　板材在折弯过程中外层受到拉应力伸长，内层受到压应力缩短，在内、外层之间有一段在折弯前、后长度保持不变的金属层，定义为中性层。中性层是计算折弯钣金件展开长度的基准，中性层的位置与变形程度有关，其与板材的中心层是2个概念。中心层是指位于1/2板厚处的一层金属，其长度在板材折弯前、后会保持不变或伸长。当中心层折弯前后长度保持不变时，中心层与中性层重合，反之则不重合。因90°角钣金件的中心层在理想状态下折弯前后长度不发生改变，此时90°角钣金件的中心层与中性层重合。本文仅针对90°折弯角钣金件展开前后的长度进行计算分析。

1.1 补偿系数法

　　一个已成形的90°折弯角钣金件，其外形有2个轮廓尺寸S1、S2和1个厚度尺寸δ，详见图1所示，图2为SolidWorks软件中2 mm厚90°折弯角钣金件的三维模型。

　　以厚度为2 mm板材为例，图1中90°角钣金件展开长度S的计算公式为：

　　S=S1+S2-2δ+K

　　=(S1′+r+δ)+(S2′+r+δ)-2δ+K

　　=S1′+S2′+2r+K (1)

　　其中：S为90°角钣金件的展开长度，即钣金件折弯前的坯料长度;r为SolidWorks软件建模时90°角钣金件的折弯内圆角半径，为保证SolidWorks软件建模统一，特将内圆角半径均设定为0.3 mm;K为补偿系数，K值根据工艺经验总结而成，2 mm厚板材对应的补偿系数为0.5。不同料厚对应的补偿系数也不同，详见表1所示。

1.2 SolidWorks展开计算法

　　根据上述钣金件中性层的分析，图1中90°角钣金件在SolidWorks软件中展开长度S的计算公式为：

　　S=S1′+S2′+BA(2)

　　其中：BA(折弯补偿Bend Allowance简写)为图1所示中性层圆弧段展开长度。

　　由上述公式(1)和(2)可推算出：

　　BA=2r+K(3)

　　因上述公式(3)中折弯内圆角半径r、补偿系数K均已知，则BA值可由上述公式(3)计算得出。下面以δ=2 mm为例计算对应的BA数值：

　　BA=2r+K=2×0.3+0.5=1.1

　　同样按照上述公式(3)得出其余料厚对应的BA数值，计算结果详见表1所示。

2 SolidWorks折弯表的二次开发及应用

2.1 SolidWorks折弯表的二次开发

　　SolidWorks软件中钣金件展开共有5种方式，分别为：折弯系数表、K因子、折弯系数、折弯扣除、折弯计算，如图3所示。

　　因SolidWorks软件中自带的折弯系数表、K因子、折弯系数、折弯扣除、折弯计算均无法满足90°折弯角钣金件1∶1展开的实际需求，现对SolidWorks软件自带的折弯表进行二次开发。

　　在资源管理器中使用Microsoft Office Excel 2007程序打开table4-metric bend allowance文件，如图4所示。

　　将table4-metric bend allowance文件另存为lee-metric bend allowance，将半径栏中0.4更改为0.3(即SolidWorks软件建模时钣金件的内圆角半径0.3 mm)，删除其余半径对应厚度的数据;然后将表格中厚度值更改为钣金制造厂常用的板材厚度，将对应的折弯系数值更改为表1中所述的BA值。二次开发的折弯系数表文件的格式及内容如图5所示。