分析板料弯曲中的k因子：第二部分

  深入研究k因子，它是什么，以及它为何重要

  图1

  k因子定义为弯曲期间的中性轴偏移（t）除以材料厚度（Mt）

在精密钣金加工的所有数学常数中，k因子脱颖而出。它是计算弯曲余量（BA）和最终弯曲扣除（BD）所需的基值。你可以说这是它的胭脂精密弯曲的浓汤。得到正确的面糊，你正在准备一顿美味的饭菜。

  快速回顾

  中性轴是理论区域，位于材料厚度（Mt）的50％，而无应力和平坦。在弯曲期间，该轴向弯曲内侧移动。 k因子值表示中性轴的距离在弯曲期间移位。具体地，k因子值是弯曲后的中性轴'新位置，在图1中标记为“t”除以材料厚度（k因子= t / Mt）。

  这个价值以及影响它的各种因素有很多，我们上个月报道了很多这些因素。这些包括最小弯曲半径，因为它与材料厚度有关（由材料供应商指定）并且作为空气形式中“尖锐”和“最小”弯曲之间的界线。后者是形成的压力比刺穿的压力更重要，最终在弯曲的中心产生折痕。

  晶粒方向也影响k因子，材料厚度和硬度也是如此。本月我将介绍影响k因子的其他因素，然后进行手动计算。

  弯曲方法

  除了上个月讨论的所有k因子变量之外还有一些，第一个是形成方法：空气弯曲，打底或压印。首先，让我们回顾并介绍一些基础知识：底部或底部弯曲是不一样的作为铸造。

  在压印时，材料与冲头的侧面和模具的侧面完全接触（参见图2）。在这一点及以后，材料被置于极大的力量之下，因此冲头尖端极端穿过中性轴，冲头和冲模在小于材料厚度的位置聚集在一起。

  这严重削弱了中风底部的材料。这些吨位负载足够大，可以使冶金结构重新排列，从而可以创建一个尽可能小的半径。一个非常锋利，清脆的内部弯曲半径（Ir）通常被认为是铸造弯曲的目标。

  另一方面，底部需要冲头和模具角度之间的间隙。下降的冲头尖端迫使材料缠绕在冲头上;当冲头继续施加力时，材料被强制打开以符合模角（见图3）。

实际打底从材料厚度到材料厚度的约20％，只有内部弯曲半径被冲头尖端的力压缩，进一步减薄了材料的厚度。弯曲。

图2

在压印时，材料与冲头和模具完全接触。严厉的

减薄可以减轻材料应力，进而导致k因子小于触底时的k因子。

  空气成型或空气弯曲在现代精密弯曲中占主导地位（见图4）。空气成型是一个三点弯曲;也就是说，工具在三个点接触弯头 - 在冲头尖端处，两个半径通向模头开口。该材料在成形过程中的膨胀和压缩取决于其材料特性。

  与底部或压印不同，空气成型基于模头开口的百分比产生浮动半径，并且该角度由冲头穿入模具空间的深度确定。与之相比，吨位相对较小打底和压印。该过程还需要精确的折弯机和工具。许多旧的折弯机不适合空气弯曲。

  每种弯曲方法如何影响k因子值？空气成型是我们定义k因子，中性轴和BA的基线方法。与空气弯曲相比，打底将具有更高的k因子值。最后一个研究表明，使用相同的材​​料和工具从空气成型切换到打底，可将k因子值提高15％。这是因为在半径处发生了相当大的变形量。

  压印消除了材料中的应力。它通过非常大的压力实现这一点，使得半径和周围平坦区域中的所有金属都达到屈服点。压力的释放是一个压印过程消除回弹的重要因素。与中性轴的位置相比，这减轻了内部应力导致中性轴向弯曲的内表面移回触底。

 模具宽度

如上个月所述，当您增加材料厚度时，k因子会变小 - 如果，即，您使用正确的模具开口来确定材料厚度。但是如果你增加你的材料厚度并保持不变冲头和模具组合，出现不同的现象。使用相同的冲头和模具组合形成的更大的材料厚度增加了摩擦并降低了材料在模具半径上滑动的能力。这种增加在弯曲处引起更大的材料变形，这导致k因子值增加。

  同样，如果保持相同的材料厚度但减小模具宽度，则k因子会增加。实验表明，模口开口越小，k系数越大。当材料厚度保持不变时恒定的，较小的模具需要相当大的力才能达到相同的弯曲角度。

  摩擦系数

  摩擦系数是任何两个物体彼此相对移动时的摩擦力的关系。动摩擦系数是对运动的阻力，即两个物体之间的“拖曳”力当一个人移过另一个人时。

  摩擦系数取决于引起摩擦的物体 - 在我们的情况下，金属板或板在模具顶角上的半径上滑动。该值可以介于0之间（这意味着不存在摩擦）1。

  这对你意味着什么？随着金属变硬和/或变厚，k因子减少，正如上个月所讨论的那样。为什么呢？它回到摩擦系数，以及在成形过程中引起的应力和压力。

  成分评述

  概括地说，k因子“增加”意味着中性轴最终接近板厚的中间。要说k因子“减小”意味着中性轴向内朝向弯曲的内表面移动。

图3

在触底时（与压印不同），材料环绕下降冲头。

然后持续的压力迫使金属打开以抵抗模具角度。半径期间材料变形

触底导致k-因素要高于空中形式。

  有了这个，让我们回顾一下k因子浓汤成分，从弯曲半径开始。假设您相对于材料厚度减小内部弯曲半径。当你用谷物弯曲一个小半径时，你可以诱导在弯道外面开裂。当你用一个太尖锐的冲头刺穿内弯曲半径的弯曲线时，晶粒会在弯曲的外侧扩展，迫使中性轴向内移动 -降低k因子。

  当您将成形方法从空气成型改为打底时，k因子对变形的反应增加，弯曲半径显着变薄。当你从触底变为压印时，k因子随着压力而减小松弛，中性轴更向弯曲的内表面移动。

  当材料变得越来越厚时，k因子就会减少。但是，如果在不更改工具的情况下更改材料厚度，则弯曲力会发生变化。由于这个原因，k因子趋于随着厚度的增加而增加材料在同一冲头和模具组合上形成时的材料。同样，如果保持材料厚度不变但使用较窄的模具宽度，则k因子会增加。

准确度

  现在您已经知道成分如何相互作用，让我们来做饭。在深入研究方程之前，请查看图5，其中显示了用于此讨论的术语。

  同样，对于许多应用程序，使用0.4468的平均k因子值可以让您足够接近。事实上，我在本专栏中曾多次使用此公式的K因子平均值：

BA = [（0.17453×Ir）+（0.0078×Mt）]×

外弯角

  “0.0078”是π/ 180×0.446的结果，0.446是我们的k因子平均值。

  车间技术人员还使用其他快速和脏的方法来计算k因子，其中一个基于半径与材料厚度的关系。如果半径小于材料厚度的两倍，则k因子为0.33;如果半径大于材料厚度的两倍，则k因子为0.5。如果您正在形成自卸卡车箱，这种方法很好。

  但如果您需要更高的准确度，请从图表中选择您的k因子，如图6所示。

图4

 空气弯曲具有浮动半径，其形成为模具开口的百分比。

  测量试件

  如果您需要更高的精度，可以根据某些测试弯曲从头开始计算k因子。如上所述，任何一个变量的变化都可以改变我们的k因子。在大多数情况下，确定精确的k因子需要at至少三个相同材料等级和厚度的试件，最好是在相同条件下弯曲的相同来源，包括相同的纹理方向。

  要计算k因子，您需要收集一些信息：具体来说，BA和Ir。测量每个测试片，确定平均值，然后将该值插入k因子公式中，我稍后会得到。

  首先，尽可能准确地测量试件。要找到Ir，请使用针规或半径规测量成型件，或者如果您想要更高精度，则使用光学比较器。

测量BA会变得有点复杂。同样，BA是中性轴的弧长，如所讨论的，其在弯曲期间向内移动。首先测量平面尺寸，然后找到BA。

 测量弯曲余量为90度

  如果弯曲等于90度，则可以测量成形零件的总外部尺寸，然后从外部法兰尺寸中减去Mt和测量的Ir;这给你内腿尺寸。添加你的两条内腿尺寸在一起，然后减去平面尺寸，你得到BA：

内侧腿部尺寸为90度弯曲=

外部尺寸 - Mt - Ir

测量内部尺寸 - 测量的平面= BA

同样，该等式仅适用于90度弯曲，主要是因为半径和腿部尺寸如何以90度角相关。从技术上讲，这是因为平腿长度在切点处与Ir相交。

 大于或小于90度

  为了测量角度大于或小于90度的弯曲的BA，事情变得更加复杂。从测试件的测量点开始，然后依靠一些直角三角法来找到内侧腿尺寸。

图5

这里讨论了用于此讨论的术语。

  请注意，后面的三角学方程不是唯一的选择。您可以在线或在您的图书馆中参考任何三角学参考，找到各种方程式，让您解决右侧的不同侧面和角度 -角三角形。

  首先，让我们解决一个小于90度的外角。考虑图7中的60度外部弯曲角度。下面的步骤直接参考图中引用的步骤，您需要重复这些步骤第二个内腿。

  步骤1：测量试件上的尺寸A.

  第2步：将Mt添加到维A，然后获得维B.

  步骤3：使用诸如针规，半径规或光学比较器之类的设备测量Ir。

  步骤4：计算外部回退（OSSB）：OSSB = [切线（外部弯曲角度/ 2）×（Mt + Ir）。 OSSB提供了一个绿色三角形。因为外部弯曲角度是60度，所以绿色三角形的角度C是30°角度B为60.这允许您求解绿色三角形的b侧：b = a×正弦B.侧面b与尺寸C相同，尺寸C测量材料外表面上的切点。 （注意：在这个弯曲角度，尺寸C碰巧匹配或非常接近Mt;但是，尺寸C将根据弯曲角度而变化，因此我们使用OSSB来计算尺寸C的真实位置。）

  步骤5：尺寸D与红色直角三角形的边c相同。边a（斜边）是山。紫色三角形的角度B是外部弯曲角度60°。这意味着紫色三角形的角度C是30度（60°+ 30 + 90 = 180）。材料边缘为90度，红色三角形的角度B为60度（30 + 90 + 60 = 180）。现在你可以求解红色三角形的c面：c = a×cosine B.

  步骤6：现在您已知道尺寸B，C和D，您可以计算尺寸E：E = B - （C + D）。

  第7步：使用尺寸E，您现在有紫色三角形的边b。在已知紫色三角形角度的情况下，您可以求解a侧，其中给出尺寸F，内侧腿长：a = b /余弦C.

  如果您的工件外部弯曲角度大于90度，该怎么办？如图8所示，您遵循类似的过程，从您在测试件上测量的尺寸开始，并从右侧“行走”三角形，直到找到内侧腿部尺寸。和以前一样，你为另一条腿重复这个程序。

图6

这个通用的k因子图表，根据Machinery's Handbook的信息，给出了平均值

各种应用的k因子值。术语“厚度”是指材料厚度。

使用k因子平均值0.4468适用于大多数弯曲应用

  步骤1：测量试件上的尺寸A.

  步骤2：使用诸如针规，半径规或光学比较器之类的设备测量Ir。

  步骤3：尺寸B与红色直角三角形的边c相同。边a（斜边）是山。相邻角度为30°和90°时，角度B必须为60度（30 + 90 + 60 = 180°）。现在你可以解决方c：c = a×余弦B.

  第4步：计算维度B后，您可以找到C：C = A - B.

  第5步：你已经测量了Ir。要找到蓝色三角形的a侧，计算内部回退（ISSB）：ISSB = [切线（外部弯曲角度/ 2）×Ir。

  第6步：您知道蓝色三角形的一侧是ISSB。您还知道角度C必须是30度（60 + 90 + 30 = 180）。你现在可以求解蓝色三角形的b面，这将给你尺寸D：b = a×正弦B.

  第7步：现在您知道尺寸D，您可以找到E：E = C - D.这将给出紫色三角形的b侧。

  步骤8：通过它，您可以求解紫色三角形的a侧，它给出尺寸F，内侧腿长：a = b /余弦C.

  恭喜你，你已经找到了内侧尺寸！现在，正如您对90度弯曲所做的那样，将两个内侧腿尺寸加在一起并减去平面尺寸以确定BA：

测量内部尺寸 - 测量的平面= BA

图7

  这显示了一种可以使用直角三角法“遍历三角形”的方法

 并计算外角为60度的弯曲的内腿尺寸（尺寸F）。

最后......计算k

  获得测试件的Ir和BA后，可以将这些值插入以下等式：

k因子= [（180×BA）/（π×外弯角×Mt）] - （Ir / Mt）

  然后，您可以重复此操作，直到您至少有三个测试件，之后您可以平均k因子结果。这为您提供了应用程序的自定义k因子。

  Y因子

  但等等，还有更多！您可以实现更高的精度。如果您知道k因子，则可以使用它来计算Y因子，这会考虑某些材料应力。

究竟什么是Y因子，它与k因子有什么关系？这是一个非常密切的关系。 Y和k因素都影响弯曲在弯曲期间最终伸长的方式，并且一个与另一个直接相关。事实上，到计算Y因子，你需要知道k因子。

  在计算BA和BD时，您使用的计算机辅助设计软件可能会使用Y因子而不是k因子，这样您就可以为钣金零件创建更精确的平面图案。您可以在a中使用Y因子chart.Bending Basics。或者，如果您知道k因子，则可以使用以下公式计算Y因子：

Y因子=（k因子×π）/ 2

  如果使用Y因子，则需要对弯曲计算进行一些调整。具体来说，您需要使用不同的公式来计算BA：

BA = [（π/ 2）×Ir] +（Y因子×Mt）×

（外弯角/ 90°）

甜蜜的浓汤

  有了这一切，您就可以将自定义的k因子和（如果需要）Y因子插入弯曲计算中。让我们回顾刚才介绍的步骤，然后浏览熟悉的弯曲方程：

图8

这显示了使用直角三角法计算测试件内部腿尺寸的一种方法。

  1.弯曲至少三个试件。

  2.测量碎片以找到Ir和BA。

  3.计算k因子：

k因子= [（180×BA）/

（π×外弯角×Mt）] - （Ir / Mt）。

  4.为了进一步准确，找到Y因子：

Y因子=（k因子×π）/ 2。

  现在，在准备生产零件时，将计算出的k因子（和Y因子，如果需要）插入BA方程式。这将拨入BD，平面布局尺寸，因此，您的整体弯曲精度：

  BA因子= {[（π/ 180）×Ir] + [（π/ 180×k因子）×Mt）]×外弯角

  BA因子= BA = [（π/ 2）×Ir] +（Y因子×Mt）×（外弯角/ 90°）

OSSB = [正切（弯曲角度/ 2）×（Mt + Ir）

BD =（2×OSSB） - BA

  通过计算手头材料的k系数，您可以获得所需的一些优质面糊，甜美且坚固，足以与所有其他成分配合使用，如模具宽度，成型方法和摩擦系数。

  每个弯道都需要这样的面糊吗？当然不是。事实上，普遍接受的0.4468的k因子在日常使用中效果很好。但对于某些应用，特别是在您真正需要拨打精度的情况下，定制k-因子和Y因子可能是您需要的缺失成分。

k因子......还是K因子？

  现在您已经了解了k因子的所有内容，您可以浏览工程教科书或在线研究，并偶然发现K因子。不是k因子，而是K因子。困惑，或者你看到了区别？

  k因子（“k”未大写）用于计算弯曲期间中性轴的重新定位。 K因子（大写“K”）用于计算外部回退（OSSB）。您之前需要了解OSSB进行任何弯曲，因为您使用它来确定弯曲减少（BD）以及切线的位置和弯曲的半径。

与k因子（对于中性轴偏移）相比，K因子是微风计算的。 K系数只是弯曲角度的一半的正切。 90度弯曲的K因子总是：K = tan（90/2）= 1. a的K因子60度弯曲是K = tan（60/2）= 0.5773。实际上，它是我在本专栏中使用的OSSB计算的一部分：

  OSSB = [正切（弯曲角度/ 2）×（Mt + Ir）