一拖（洛阳）福莱格车身有限公司 （河南 471003） 樊瑞峰 韩 涛

钣金件具有重量轻、易成形及成本低等独特优点，新型产品的钣金件比例日益增加。钣金设计的两个最主要内容就是钣金件折弯展开和排样下料。如何迅速、正确展开计算和绘制钣金件展开图是提高钣金加工质量和劳动生产率的关键，同时也是后续排样下料工艺的基础。传统钣金件生产中的展开下料方式效率低、误差大、成本高。为满足更新换代周期日益缩短的要求和增强产品在市场上的竞争能力，很多三维软件通过K因子等参数的设定将不同情况下钣金的折弯展开计算进行了大幅的简化，提高了展开效率和准确度，同时在设计阶段就可以对钣金工艺性能进行全面考虑与处理。

1. 展开方式的计算方法

（1）K因子K因子就是钣金内侧边到中性层距离和钣金厚度的比值。通常板料在弯曲过程中，外层会受到拉应力而伸长，内层则受到压应力而缩短。在内外层之间有一长度保持不变的纤维层，称中性层。根据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度。由于弯曲时坯料的体积保持不变, 所以在变形较大时，中性层会发生内移，这也就是为啥不能仅用截面中心层计算展开长度的原因。假如中性层位置以P表示, 如图1所示，则公式为

式中r——零件的内弯曲半径（mm）；

t——材料厚度（mm）；

K——中性层位移系数。

图1 中性层位置

如图2所示，按中性层展开原理，坯料总长度应等于弯曲件中性层直线部分和圆弧部分长度之和，计算公式为：

式中L——零件展开总长度（mm）；

α——弯曲中心角（°）；

L1、L2——零件弯曲部分起点和终点以外的直端长度（mm）。

图2 钣金弯曲示意

K因子法在三维设计软件如AUTOCAD、SOLIDWORKS、UG、PRO/E、CATIA等中利用最为广泛，因为其规律性和原理性更强，在三维软件中的利用率最高。

（2）折弯补偿 折弯补偿算法其实就是将零件的展开长度描述为零件每段直线长度再加上折弯区域展平的长度之和。展平的折弯区域长度则被表示为“折弯补偿”值δ。因此整个零件的长度计算公式为

如图3所示，即把折弯零件的直线段切下来平铺，然后再将折弯区域展平接在平铺的直线段中，然后得到的长度就是展开长度。

图3 折弯展开后圆弧长度

（3）折弯扣除 通常是指回退量，与折弯补偿一样也是一种用来描述钣金折弯展开的简单算法。如图4所示，折弯扣除法是指零件的展平长度等于理论上的两段平坦部分延伸至“交点”（两平坦部分的虚拟交点）的长度之和减去“折弯扣除”（ε）。因此整个零件的长度计算公式为：

图4

在折弯扣除中ε是个隐性值，不容易直观理解，但我们通过实际试验可以看出L1+L2永远会大于L，只是根据具体情况的值不同而已。

折弯补偿和折弯扣除实际上是同一性质的两种不同折弯展开方式，他们之间存在着一种换算关系。这个关系可由他们的计算公式推出。

由以上两个方程右边相等，可以演化出方程

我们将折弯补偿和折弯扣除体现在同一张图上并在几何形状部分作几条辅助线，形成两个直角三角形，如5图所示。

图5 折弯补偿与折弯扣除的关系

2. 公式化简与整理

图5中，角度α表示弯曲角，即零件在折弯过程中扫过的角度。r表示内侧弯曲半径，t表示钣金厚度。我们用一个直角三角形来将L1、L2、D1、D2和α、r、t联系起来，得出图5右上角三角形关系。根据直角三角形各尺寸及三角函数原理，很容易得到以下方程：

经过变换，可得D2表达式

同理，得到D1表达式

可得

化简得

当弯曲角为90°时，由于tan（90°/2）=1，此方程进一步简化得

上式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厚度、折弯角度及折弯半径等。

3. 结语

通过以上三种折弯展开方法展开的零件，经过折弯成形后，零件的精确度得到很大提高，而且方法简单，可以调入三维软件进行批量折弯展开，减少了工艺人员的工作量，也能保证生产与设计的高度一致性。如果能够使用高精度的数控设备和机械手，就能更大程度地减少人为产生的误差，保证产品的批量一致性。