基于 Creo 的钣金折弯设计与展开分析

1 钣金设计 

        目前能完成钣金设计的软件很多，不管什么软件，都 应该首先从如下方面着手。本节从软件 Creo 着手，介绍钣 金设计的参数设置及展开原理。 

        首先确定选材，材料属性对折弯来说尤为重要，不同 的材料，材料伸缩率与折弯性不同。Creo 文件菜单有材料 设置一项，进行材料选择。 

        ( 1 ) “文件”→“准备”→“模型属性”→“模型属性” 

        ( 2 ) “材料”→“材料”→“更改”→“材料”

        ( 3 ) “材料”→“steel( 钢) ”→“确认。” 

        确定材料后，选取材料厚度、折弯半径、折弯角度，如 此一个简单的折弯件设计完成。 

2 钣金展开计算 

       ( 1) 折弯原理。钣金折弯是在上模和下模挤压过程 中，金属板材发生的塑性变形。 

       ( 2) 展开原理。通常展开方法有两种: 

       ①折弯扣除法( 常用于直角弯) ; ②中性层法: K 因子。 两种方法殊途同归，展开尺寸略有不同。 

       在 Creo 软件中，目前以 K 因子、 Y 因子、折弯表为主。 

       K 因子定义为材料内侧边与弯曲中性层的距离和板 材厚度之比，K 因子的方程式: K = t/T，可知 0 ＜ K ＜1。 

       中性层无具体位置，存在于板材内部，它的位置取决 于材料本身的特性，所以我们设计之初，首先要在“模型设 置”内选定材料。

       Y 因子是根据 K 因子计算出来的数值，公式: 

       Y = K ×( π/2) 。 

      ( 3) 展开精度分析 

      ①折弯因子影响。不同的材料折弯系数不一样，取不 同的方式展开，获得的展开尺寸不同。设计者应根据实际 材料选取 K/Y 因子，不能盲目按照软件的默认设置展开 材料，必要时需要另外设置。Creo 中 Y 因子默认为 0. 5。 实际中，Y 因子会根据板厚和折弯半径有很大变化，因此 会影响展开尺寸。 

       ②壁厚影响。Creo 软件设置好材料后，如 Steel，相关 的质量属性也会随设置生成。以厚 3 mm 热轧钢板为例，实际板厚为 2. 7 mm． 而设计中经常按照3 mm，这样材料 厚度相差0. 3 mm。在要求非常精密的环境中，0. 3 mm 导 致的展开偏差也不容忽视。 

3 钣金折弯设计注意点 

3. 1 折弯高度 

      在谈折弯高度前，首先应该熟悉一下折弯模具，以 V 型模具为例，V 形槽开口距离影响甚大，折弯高度太 低，零件在模具上没有支撑位置，即无着力点，当上模下压 时，无法施加压力，这是从模具角度分析。一般工厂中的 折弯机槽宽8 ～16 mm，所以对于常规板厚 3 ～6 mm，弯曲 高度应至少为16 mm。 

3. 2 折弯半径 折弯半径是指

      折弯半径是指零件的内侧圆弧。当模具上模下压时， 内侧最先受力压缩，随着厚度区域产生塑性变形，外侧受 到拉力。当材料厚度一定时，弯曲半径越小，材料里外侧 受力就越严重; 当材料外圆角受力大于材料的屈服极限 时，首先产生细小微纹，甚至断裂。因此钣金折弯，应避免 过小的弯曲半径。一般来说，软件设计中，默认常规折弯 半径为壁厚。而工厂实践中，因为模具种类有限，经常对 板厚不加区分，随意使用折弯半径，这是不对的，这样对材 料强度及折弯精度会有很大的影响。 

3. 3 折弯公差 

       一是钣金件的公差应从设计之初考虑，设计时要留足 余量。 

       二是折弯件安装孔设计为腰形孔或大孔，从而允许折 弯较大的公差，保证零件的装配。

       三是装配件之间留间隙 1 ～2 mm，装配时利用钣金件 的变形来调试装配。 

        四是应考虑喷涂层对孔位公差和折弯尺寸的影响，一 般喷涂层如喷塑会增加 0. 5 mm 的增量。 

4 结语 

       本文主要从设计角度分析了钣金设计与展开相关内 容，并深入讨论了实际生产中常出现的问题，并提出了解 决方案，对于更深入的工艺分析本文并未涉及。希望本文 给实际一线的工程师提供帮助。