关于Y与K因子

关于 Y 和 K 因子 默认分类 2010-03-04 15:13:34 阅读106 评论0 字号：大中小 订阅 关于 Y 和 K 因子Y 和 K 因子是由钣金件材料的中性折弯线（相对于厚度而言）的位置所定义的零件常数。中性折弯线位置基于在设计中所用的钣金件材料类型的数字参照。数字参照范围从 0 到 1。如果引用 Y 和 K 因子，数字参照可以是负数，数字越小代表材料越软。在设计中，Y 和 K 因子是计算展开长度（在制作特定半径和角度的折弯时需要的平整钣金件长度）所必需的元素。但是，中性线的长度等于展开长度。 K 因子是从中性折弯直线到内部折弯半径的距离与材料厚度之间的比例。K 因子的计算公式为 k 因子 = δ/T。 使用 K 因子确定 Y 因子。 Y 因子是中性折弯线与材料厚度的比率。Y 因子的计算公式为 Y 因子 = K 因子 * (Π/2)。Y 因子的缺省值为 0.50。 可用以下任何方法改变零件 Y 因子： ? 设置命令 (Set Up command) - 用设置命令初始化 Y 因子。新的 Y 因子值对在设置完其值之后所创建的任何新零件或特征有效。除了使用用户定义 Y 和 K 因子的那些特征，零件中的所有特征均使用缺省 Y 因子值（即 0.5）。 ? 材料文件 (Material file) - 使用“材料定义”(Material Definition) 对话框中的 PTC_INITIAL_BEND_Y_FACTOR 参数，或“编辑”(Edit)>“设置”(Setup)>“折弯许可”(Bend Allow)>“Y 因子”(Y-factor) 初始化 Y 因子。材料表中的缺省 PTC_INITIAL_BEND_Y_FACTOR 值为 0.5。如果改变材料文件中指定给该零件的值，Y 因子也将更新。如果取消指定材料文件，将使用指定给以前材料文件的 Y 因子、K 因子和折弯表值冻结零件。 ? 配置选项 (Configuration option) - 用 PTC_INITIAL_BEND_Y_FACTOR 配置选项初始化新钣金件的 Y 因子。重新载入配置文件后，全部新钣金件都使用新值。配置选项不改变现有零件 Y 因子的缺省值。 可以将特征专用的 Y 因子应用到特征的几何中。可以为非弧形段选取 K 和 Y 因子，并且可以为弧形段选取折弯表。法兰轮廓可以是弧形或任何非弧形段，或两者的组合。 注意：对于草绘的折弯，δ 是负值。结果是，中性层在钣金件厚度之外，导致 Y 和 K 因子均是负值。 钣金折弯展平时，材料一侧会被拉长，一侧被压缩，受到的因素影响有：材料类型、材料厚度、材料热处理及加工的状况及折弯的角度。PROE在进行钣金的折弯可展平时，会自动计算材料被拉伸或压缩的长度。计算公式如下： L=(0.5π×R＋Y系数×T)×(θ／90) L: 钣金展开长度（Developed length） R: 折弯处的内侧半径（Inner radius） T: 材料厚度 θ: 折弯角度 Y系数: 由折弯中线（Neurtal bend line）的位置决定的一个常数，其默认值为0.5（所谓的“折弯中线”）。可在config中设定其默认值initial_bend_factor 在钣金设计实务中，常用的钣金展平计算公式是以K系数为主要依据的，范围是0～1，表示材料在折弯时被拉伸的抵抗程度。与Y系数的关系如下; Y系数=（π/2）×k系数 还有一种方法是通过使用折弯表来实现的。 PROE系统默认提供了三种，TABLE1、TABLE2、TABLE3，其适用的材料质、Y系数、K系数如下： TABLE1：适用于软黄铜（soft brass)及铜（Copper），Y系数=0.5，K系数=0.35 TABLE2：适用于硬黄铜（soft brass)及铜、软钢（soft steel）及铝（ALUMINUM），Y系数=0.64，K系数=0.42 TABLE3：适用于硬黄铜、青铜（bronae）、硬钢（Hard steel）及弹簧钢（Sping steel）Y系数=0.71，K系数=0.45 另可自定义折弯表，Set up→Bend allow 注意：默认的折弯表以英制为单位的。 转换公式：用于告诉PROE系统折弯表下方表格数据中的折弯许可值A如何影响展开长度L的数值。如果没有输入任何转换公式，则系统自动以折弯许可值A作为折弯处的展来长度（如折弯区的内径R及料厚T不在表格数据中，造成没有对应的A值，则由计算公式求得L值）。与计算公式的格式一样，转换公式可为简易公式或含有IF…ELSE…ENDIF的逻辑式。若为简蠏公式，则直接输入公式，且CONVERSION文字与公式需在同一行;若为逻辑式，则转换公式的头尾需有CONVERSION及 END CONVERSION config设置折弯表位置： pro_sheet_met_dir 目录 公制折弯表: 钣金折弯展平时，材料一侧会被拉长，一侧被压缩，受到的因素影响有：材料类型、材料厚度、材料热处理及加工的状况及折弯的角度。PROE在进行钣金的折弯可展平时，会自动计算材料被拉伸或压缩的长度。计算公式如下： ??G#-.K????\\ L=(0.5π×R＋Y系数×T)×(θ／90) !??3#!j.422 L: 钣金展开长度（Developed length） ??????p&V;*[{ R: 折弯处的内侧半径（Inner radius） \\????1\\RJ??l~ T: 材料厚度 .F@{~e??B=Q θ: 折弯角度 J\Y系数: 由折弯中线（Neurtal bend line）的位置决定的一个常数，其默认值为0.5（所谓的“折弯中线”）。可在config中设定其默认值initial_bend_factor ,.2??mse| o 在钣金设计实务中，常用的钣金展平计算公式是以K系数为主要依据的，范围是0～1，表示材料在折弯时被拉伸的抵抗程度。与Y系数的关系如下; -M????????o??+& Y系数=（π/2）×k系数 K因子=折弯内表面到中性面距离/板厚 圆弧计算法 L=R*PA*r/180

R=半径 PA=3。14159 r=圆弧对应的角度

钣金加工中折弯系数的探讨 张永军

张永军 1966 年生, 1989 年毕业于兰州铁道学院机

械系机械制造工艺与设备 专业, 现任北京铁路信号工 厂工艺科科长, 工程师。

内容提要 针对钣金加工中折弯系数确定的重要性, 对普通钢板

(SPCC)、折弯角度为90°的加工件的展开料进行理论计算, 分析折弯系数的 有关影响因素, 根据试验数据, 建立数学模型, 经过计算机的优化组合, 确定

了折弯系数计算的基本规律(折弯系数的计算公式)。 关键词 钣金 加工 折弯系数 1 折弯系数确定的重要性

在钣金加工中, 对零件展开料计算时, 工艺人员 是凭经验确定折弯系数(即消耗量) 的, 不同工艺人 员编制的工艺文件, 其确定的折弯系数也不相同。通 过查阅大量的有关钣金加工手册, 也没有查到明确 的公式来计算折弯系数, 只能查到不同折弯内圆弧 的折弯系数, 而内圆弧与加工工艺方案有关, 使用不 同的折弯下模槽宽, 内圆弧也不相同, 从而导致工艺 文件上无法确定折弯系数的准确值。这不仅影响工 艺文件的标准化、合理化, 而且给车间生产带来困 难, 并导致产品质量的不稳定。

随着科学技术的不断进步, 计算机应用逐步向 C IM S 系统发展。必须首先解决计算机自动计算展 开料, 也就是必须首先解决折弯系数的自动确定, 才 能谈论计算机辅助编制工艺, 包括工艺文件的自动 编制、展开料的自动计算, 材料消耗定额的自动计算 等等。

北京地区正在推行C IM S 系统的一些厂家, 其 软件也没有解决这一问题: 而作为数控机床的生产 厂家, 折弯系数的确定是专利产品, 对使用机床的用 户是保密的。因此必须自行解决折弯系数确定的计

算方法。

2 展开料的理论计算

钣金折弯加工时, 其内侧产生压缩, 外侧产生拉 伸, 内侧的压缩由内往 外逐渐缩小, 外侧的拉 伸也由外往里逐渐缩 小, 在接近板厚的中心 处, 压缩与拉伸接近于

零, 板厚中间的这个面叫中性层。下面以中性层为基 准对展开料进行理论计算。

2. 1 折弯内圆弧半径R ≥5t ( t 为材料厚度) 当折弯内圆弧半径大于或等于材料厚度尺寸的 5 倍时, 材料折弯处无厚度变化, 即折弯后中性层在 材料厚度的中心线上, 如图1- a。 图1- a 展开料长度:

L = a+ b+ x (x 为中性层圆弧长度) 因为 折弯半径R′= R + tö2 圆周长 l= 2PR′= 2P(R+ tö2) x= (A°ö3 60°) ×2P(R + tö2) 所以 L = a+ b+ (A°ö360°) ×2P(R + tö2) — 35 —

质量管理1999 年第7 期 铁道技术监督

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值, 对折弯系数的影响很小, 可以忽略不计, 在此不 再加以讨论。回弹的大小由折弯的压力P 大小有 关, 而压力又取决于折弯下模的槽宽V 与材料的厚 度t, 所以回弹的大小与折弯下模槽宽V 和材料厚 度t 有关。槽宽V 变大, 压力P 变小, 回弹就变大,

否则相反; 料厚t 变大, 压力P 变大, 回弹变小, 否则 也相反。因此如果折弯上模刀尖圆弧半径R0 相同或 圆弧半径R0 相近时, 折弯后内圆弧半径R 的大小, 影响最大的因素是折弯下模槽宽V 及材料的厚度 t。

折弯后弯角处材料的厚度t0, 取决于材料本身 的厚度t 及折弯的压力P, 折弯的压力P 也同样取 决于折弯下模的槽宽V 及材料的厚度t。如果材料 的厚度t 不变时, 折弯下模槽宽V 越大, 压力P 越 小(即成反比关系) ; 如折弯下模槽宽V 不变时, 材 料厚度t 越大, 压力P 越大(即成正比关系)。所以折 弯后弯角处材料的厚度t0 的大小取决于折弯下模 槽宽V 及材料的厚度t。

因此, 对于普通钢板(SPCC)、折弯角度为90°的 加工件, 其折弯系数的影响因素主要取决于折弯下 模槽宽V 及材料的厚度t。 3. 2 折弯系数C 的确定

由上面分析可知, 折弯系数C 与折弯下模的槽 宽V 及被加工件材料的厚度t 有关。经过多次反复 的试验, 得出如下表1 的试验数据。 试验条件 设备: PG- 100; 上模刀尖的圆弧半径: R ′≤0. 5; 材料: 普通钢板(SPCC) ; 折弯角度: 90°。 表1

折弯系数C (mm) 材料的厚度t (mm) 0. 80 1. 00 1. 20 1. 50 槽 宽 V

(mm) 6 8 10 12 0. 12 - 0. 04 - 0. 20 - 0. 34 0. 26 0. 10 - 0. 06 - 0. 20 0. 40 0. 24 0. 10 - 0. 06 0. 64 0. 50 0. 34 0. 20

为此, 根据数学方法, 建立两个数学模型 模型1: C= AV + B t+ E ??????? (5) 模型2: C= AV ^ P+ B t^ D+ E ???? (6) 其中: C——折弯系数; V ——下模槽宽; t——材料厚度;

A、B、P、D、E——为未知数。

根据《C 语言数值算法程序大全》中的C 语言模 块, 将表1 中的数据分别代入(5)、(6) 式, 由计算机

对其求解, 得出最优的方案为(5) 式。其中 A = - 0. 075; B= 0. 72;

C= - 0. 01, 最大偏差$m ax = 0. 06 (即$ = ±0. 03) 时为最优。

分别将A、B、C 的值代入(5) 式, 得到折弯系数 最优的计算公式:

C= - 0. 075V + 0. 72t- 0. 01 ????? (7) 3. 3 折弯系数C 的验证

根据折弯系数的计算公式: C = - 0. 075V + 0. 72t- 0. 01, 任意求出几组数据与试验数据进行验 证, 偏差值大部分在±0. 01 之内, 最大的不超过 ±0. 03。如下表2。 表2

折弯系数C 槽宽V (mm) (mm) 6V 8V 10V 12V 20V 材 料 的 厚 度 t (mm) 0. 8 1. 2

2. 0 2. 5 试验值 计算值 偏 差 试验值 计算值 偏 差 试验值 计算值 偏 差 试验值 计算值 偏 差 0. 120 0. 116 - 0. 004 0. 400 0. 404 0. 004 - - - - - - - 0. 040

- 0. 034 0. 006 0. 240 0. 254 0. 014 - - - - - - - 0. 200 - 0. 184 - 0. 016 0. 100 0. 104 0. 004 0. 700 0. 680 - 0. 020 - - - - - - - 0. 060 - 0. 047 0. 013 0. 560

0. 530 - 0. 030 0. 860 0. 890 0. 030 - - - - - - - 0. 040 - 0. 070 - 0. 030 0. 280 0. 290 0. 010

综上所述, 对于普通钢板(SPCC)、折弯角度为 90°的加工件其折弯系数的影响因素主要取决于折 弯下模槽宽V 及材料的厚度t, 基计算公式: C = - 0. 075V + 0. 72t- 0. 01, 经过验证, 在允许误差范 围内, 满足钣金加工工艺。

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