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弯曲半径与弯曲余量

弯曲板料的展开长度并不是各边长度之和。在每个弯曲内部,外侧金属被拉伸,内侧金属被压缩,而位于两者之间的中性层正是消耗额外长度的部分。本页介绍公式、K系数值、弯曲余量与弯曲扣除量的区别,以及完整的计算实例。

所需的四个数值

术语符号含义
材料厚度T待弯曲板材的标称厚度。
弯曲内半径R弯曲凹侧的半径。它不能单独确定—,而是模具和材料厚度共同决定的结果。
K系数K中性轴所在的位置,以厚度比例表示,并从内表面起算。
弯曲角度A材料弯曲所经过的角度,以度为单位。90°是最常见的情况。

内半径并非可任意选择。 在标准空气弯模具上,可实现的弯曲内半径大致等于一个材料厚度。要求更小的半径并不会仅仅使转角变尖—,还会改变模具和展开长度。设计规则见 钣金设计。

弯曲余量公式

BA = π × (R + K × T) × (A / 180)

弯曲余量是一次弯曲所消耗材料的弧长。

展开图长度则为:

展开长度 = 各边长度之和 + 各弯曲余量之和

每次弯曲对应一个弯曲余量。具有四处弯曲的零件就有四个弯曲余量。

弯曲扣除量:同一个问题,改为相减

大多数CAD工具使用弯曲扣除量而不是弯曲余量,因为外侧退让量更容易在实物零件上测量:

BD = 2 × OSSB − BA

OSSB = 外侧退让量,即从模具线到弯曲外侧的距离。

将这两者混淆是最常见的展开图错误。如果某家工厂对四折弯零件给出的展开长度短了4mm,通常是因为在两种约定之间出现了符号错误—,而不是K系数存在分歧。

不同材料和半径对应的K系数

K并非仅由金属材料本身决定。它会随弯曲半径和屈服强度变化,因为两者都会改变处于拉伸状态与压缩状态的材料比例。

材料R < 1×tR = 1×tR = 2×tR = 4×t
低碳钢 (Q235 / S235)0.32–0.380.38–0.420.42–0.460.46–0.50
不锈钢 304 / 3160.30–0.350.36–0.400.40–0.440.44–0.48
铝合金 5052 / 60610.30–0.360.36–0.420.42–0.460.46–0.50
高强度钢 (>600 MPa)0.22–0.280.28–0.340.34–0.400.40–0.45

报价时应使用该范围的中值。如果展开图中的特征在折弯后其位置会影响装配,则应在图纸上注明K系数,而不是让各供应商自行选择—;参见 孔距规则 ,了解由此产生的毫米级差异为何重要。

计算实例:2mm低碳钢,90°弯曲

一个U形槽,采用2mm Q235低碳钢,具有两个50mm边和一段60mm腹板,使用标准模具以2mm内半径成形。

步骤计算结果
内半径 R在2mm材料上采用1×t的标准模具2.0 mm
材料厚度 T名义值2.0 mm
K系数 K低碳钢,R = 1×t,0.38–0.42 的中点0.40
弯曲角度 A两处弯曲中的每一处90°
每次弯曲的展开余量π × (2.0 + 0.40 × 2.0) × (90/180)4.40 mm
直线段总长50 + 50 + 60160.0 mm
展开长度160.0 + (2 × 4.40)168.80 mm

现在检查敏感性。如果车间假设 K = 0.33,而不是 0.40,则每次弯曲的展开余量变为 4.18mm,展开长度变为 168.36mm,即两折零件偏差 — 0.44mm。在四折支架上,该差异大致会翻倍,最后一个特征的位置会与图纸所标位置相差约 1mm。

回弹

钣金具有弹性,因此卸载后零件会恢复部分变形并张开。车间通常通过过弯并让其自然松弛来补偿,因此折弯机重复精度以范围而非精确角度表示。

材料90° 时的预期回弹,R = 1×t处理
Aluminium 50523° 至 5°过弯并在首件上检查;退火状态因卷料而异。
Aluminium 6061-T64° 至 6°热处理状态比合金牌号更重要。按批次验证。
低碳钢 Q2351° 至 3°稳定且容错性好;最容易实现重复折弯的材料。
不锈钢 304 / 3164° 至 7°回弹高,成形力也更大。退火状态会对其产生影响。
高强度钢 >600 MPa5° 至 8°工艺窗口窄;需要对来料实施更严格的控制。

空气弯曲、压平和压印

方法工作原理适用场景成本影响
空气弯曲冲头压入模具开口;材料始终不接触模具底部激光切割后折弯作业的默认方法;适用于原型和小批量生产最低 — 标准模具
压平材料完全压入模具型角更小的内圆角,批次间重复性好中等 — 需要配套模具
压印将完全平坦的表面压合,以控制厚度适用于必须控制厚度的高强度材料或对回弹敏感的材料高 — 专用模具和更高的力

我们的折弯机采用空气弯曲,容量为 100t / 3200mm,重复精度为 ±1°。小圆角或厚度受控件将根据具体情况报价。

常见错误

#错误后果正确做法
1在模具要求使用弯曲扣除值的地方使用弯曲展开余量每次弯曲的展开长度约短 2×OSSB放行展开图前,与供应商确认所用计算约定。
2假定 K 系数,而未明确注明孔位偏移;零件在装配时被拒收在图纸上注明 K,或按成品状态标注尺寸。
3多折特征只加一次弯曲展开余量槽形件或箱形件塌陷;零件无法装配每次弯曲各计一次展开余量。
4忽略回弹法兰位于配合零件之外考虑材料回弹;在首件上验证。
5要求较小圆角但未说明模具要求意外产生按件收取的模具费用除非外观要求更小圆角,否则应按 1×t 或更大值设计。
6法兰高度小于 1×t模具干涉、转角开裂、返工最小为 1.5×t,功能性或可见法兰为 2×t。
7展开图上无折弯线参考折弯位置不明确;每次折弯位置都有差异在展开图上添加带尺寸标注的折弯线作为参考。
8过早对弯曲展开余量取整多个弯曲处的误差累积计算过程中保持完整精度,最后统一取整。

相关钣金页面

您的展开图是否总在变化? 请发送图纸和材料牌号,我们将返回展开长度、使用的 K 系数,以及弯曲后位置发生变化的任何特征。

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常见问题
什么是折弯补偿公式?

折弯补偿 (BA) = pi x (R + K x T) x (A / 180),其中 R 是内折弯半径,K 是 K 系数,T 是材料厚度,A 是以度为单位的折弯角度。它表示一次折弯所消耗材料的弧长。将折弯补偿加到各直边长度之和上,即可得到展开图长度。

什么是 K 系数?

K 系数表示中性轴在折弯区域内部的位置,以材料厚度的比例表示。K 为 0.33 表示中性轴位于从材料内表面起沿厚度方向的三分之一处;0.5 则为数学中心。它会随折弯半径和材料的屈服强度而变化:半径越小,K 值越低;高强度合金会使 K 值进一步降低,因为处于拉伸或压缩状态的材料更少。

什么是折弯扣除,它与折弯补偿有何不同?

折弯扣除 (BD) 是需要减去的量;折弯补偿是需要相加的量。BD = 2 x 外侧退让量 - BA。用错其中之一是展开图计算中典型的错误。对加工车间而言,折弯扣除通常更便于使用,因为外侧退让量是成品零件上可测量的数值,因此应按照您的 CAD 工具所采用的约定使用该公式,并与首件进行核对。

为什么两家车间针对同一图纸会得到不同的展开长度?

几乎总是因为 K 系数的取值不同。在相同的 2mm 材料和相同半径下,使用 K = 0.33 的车间与使用 K = 0.42 的车间,其展开长度会相差数毫米,而且展开图上的每个孔也会随之偏移。解决办法是在图纸上注明 K 系数,或按成形后的状态而不是展开图状态标注特征尺寸。

回弹对最终角度有多大影响?

回弹是材料卸载后发生的弹性恢复,因此零件会张开。低碳钢在 1x t 半径下通常会回弹 1 到 3 度,铝合金为 3 到 5 度,不锈钢或高强度钢为 4 到 8 度。按预期回弹量进行过折并让其松弛是标准做法,因此重复性通常标为正负 1 度,而不是精确值。

空气折弯、压底折弯和压印有什么区别?

空气折弯时,冲头压入模具开口,材料不接触模具底面——这是最常用的方法,工艺灵活性高,半径公差范围宽。压底折弯使材料完全压入模具转角,在更大的作用力下获得更小半径。压印则将材料的两个平整面完全压合在一起,以精确控制厚度,适用于高强度材料或对回弹要求严格的材料。大多数激光切割并折弯的加工均采用空气折弯。

弯曲半径对展开长度的影响是否与材料厚度一样大?

是的,但这种影响不太明显。对于 2mm 低碳钢,在 90 度折弯时,将折弯半径从 1x t (2mm) 改为 3x t (6mm),会使折弯补偿从 4.40mm 增至 10.68mm——仅这一处折弯就会使展开长度增加约 6mm。把折弯边尺寸相加时,这一点并不明显;因此,较大的半径并不总能降低成本:它们会占用展开长度,而在套料布局中,这部分展开长度就意味着材料消耗。

应如何标注折弯零件的尺寸,以避免展开图争议?

应标注成品零件,而不是展开图。使用折弯后实测的边长,并将折弯线作为尺寸标注的基准;如果某个孔在成形后必须位于特定位置,请注明所使用的 K 系数,或将该工序移至折弯之后。相关 DFM 规则见钣金设计指南页面。