LT = L1 + L2 - BD(2)
折弯扣除同样也是通过以下各种途径确定或提供的:钣金材料供应商、试验数据、经验、带方程或表格的针对不同材料的手册等。
四、折弯补偿与折弯扣除之间的关系
由于SolidWorks通常采用折弯补偿法,对熟悉折弯扣除法的用户来说了解两种算法的关系就很重要了。实际上利用零件的折弯和展开的两种几何形状是很容易推导出两个值之间的关系方程的。回顾一下,我们已有两个方程式:
LT = D1 + D2 + BA (1)
LT = L1 + L2 - BD (2)
以上两个方程右边相等可以变化成方程(3):
D1 + D2 + BA = L1 + L2 – BD(3)
在几何形状部分做几条辅助线,形成两个直角三角形,变为如下图所示:
角度A代表弯曲角,或者说是零件在折弯过程中扫过的角度。此角也描述了表示折弯区域形成的圆弧的角度,在图3中显示为两半组成。如果内侧弯曲半径用R表示,用T表示钣金零件的厚度。用一个直角三角形来帮助清楚表达各种几何关系,如图3中的绿色直角三角形。根据图示的直角三角形各尺寸及三角函数原理,我们很容易得到以下方程:
TAN(A/2) = (L1-D1)/(R+T)
经过变换,可得D1的表达式为:
D1 = L1 – (R+T)TAN(A/2)(4)
利用同样的方法,利用另一半直角三角形的关系,可以得到D2的表达式为:
D2 = L2 – (R+T)TAN(A/2)(5)
将方程(4)、(5)代入方程(3)可以得到以下方程:
L1+L2-2(R+T)TAN(A/2)+BA = L1+L2-BD
化简后可以得到BA与BD之间关系式:
BA = 2(R+T)TAN(A/2)-BD(6)
当弯曲角度为90度时,由于TAN(90/2)=1,此方程可以得到进一步简化:
BA = 2(R+T)-BD(7)
方程(6)和方程(7)为那些只熟悉一种算法的用户提供了非常方便的从一种算法转换到另一种算法的计算公式,而需要的参数只是材料的厚度、折弯角度/折弯半径等。特别是对SolidWorks的用户来说,方程(6)和(7)同时提供了将折弯扣除转换到折弯补偿的直接计算方法。折弯补偿的值既可以用于整个零件/独立折弯,也可以形成一张折弯数据表。
五、K-因子法
K-因子是描述钣金折弯在广泛的几何形状参数情形下如何弯曲/展开的一个独立值。也是一个用于计算在各种材料厚度、折弯半径/折弯角度等广泛情形下的弯曲补偿(BA)的一个独立值。图4和图5将用于帮助我们了解K-因子的详细定义。
我们可以肯定在钣金零件的材料厚度中存在着一个中性层或轴,钣金件位于弯曲区域中的中性层中的钣金材料既不伸展也不压缩,也就是在折弯区域中唯一不变形的地方。在图4和图5中表示为粉红区域和蓝色区域的交界部分。在折弯过程中,粉红区域会被压缩,而蓝色区域则会延伸。如果中性钣金层不变形,那么处于折弯区域的中性层圆弧的长度在其弯曲和展平状态下都是相同的。所以,BA(折弯补偿)就应该等于钣金件的弯曲区域中中性层的圆弧的长度。该圆弧在图4中表示为绿色。钣金中性层的位置取决于特定材料的属性如延展性等。假设中性钣金层离表面的距离为“t”,即从钣金零件表面往厚度方向进入钣金材料的深度为t。因此,中性钣金层圆弧的半径可以表示为(R+t).利用这个表达式和折弯角度,中性层圆弧的长度(BA)就可以表示为:
BA = Pi(R+T)A/180
为简化表示钣金中性层的定义,同时考虑适用于所有材料厚度,引入k-因子的概念。具体定义是:K-因子就是钣金的中性层位置厚度与钣金零件材料整体厚度的比值,即:
K = t/T
因此,K的值总是会在0和1之间。一个k-因子如果为0.25的话就意味着中性层位于零件钣金材料厚度的25%处,同样如果是0.5,则意味着中性层即位于整个厚度50%的地方,以此类推。综合以上两个方程,我们可以得到以下的方程(8):
BA = Pi(R+K*T)A/180 (8)
这个方程就是在SolidWorks的手册和在线帮助中都能找得到的计算公式。其中几个值如A、R和T都是由实际的几何形状确定的。所以回到原来的问题,K-因子到底从何而来?同样,回答还是那几个老的来源,即钣金材料供应商、试验数据、经验、手册等。但是,在有些情况下,给定的值可能不是明显的K,也可能不完全表达为方程(8)的形式,但无论如何,即使表达形式不完全一样,我们也总是能据此找到它们之间的联系。
例如,如果在某些手册或文献中描述中性轴(层)为“定位在离钣料表面0.445x材料厚度”的地方,显然这就可以理解为K因子为0.445,即K=0.445。这样如果将K的值代入方程(8)后则可以得到以下算式:
BA = A (0.01745R + 0.00778T)
如果用另一种方法改造一下方程(8),把其中的常量计算出结果,同时保留住所有的变量,则可得到: