钣金弯曲设计专家指南：形状、强度与精度的完美平衡
弯曲是变形的一种形式，是钣金制造三大主要工艺之一；另两个是切割和连接。弯曲通过夹具或模具固定工件位置，在工件区域策略性施加力完成。施加力须超过材料屈服强度以引起零件塑性变形。此过程在轴线上产生V型、U型或槽型形状，创建新零件几何。弯曲改变形状但工件体积不变。
钣金弯曲类型
钣金弯曲有多种方法：
自由弯曲 (Air bending)：使用上模（冲头）和下模两个模具。下模有V形开口。冲头压入钣金至下模。自由弯曲精度不如其他方法。
底模弯曲 (Bottoming)：冲头将钣金压在模具表面。金属采取与模具相同的最终角度。约3mm厚板，V型模具开口最佳宽度为材料厚度6倍；12mm厚板约为12倍。
压印弯曲 (Coining)：类似自由弯曲。但用力通常为自由弯曲5-30倍。精度高得多。
折弯 (Folding)：用夹紧梁固定金属较长边。梁自由升起绕弯曲轮廓弯曲板材。可实现正负弯曲角度。
擦式弯曲 (Wiping)：较长边被夹紧，工具上下移动绕弯曲轮廓弯曲金属。擦式弯曲比折弯快但易划伤或损坏板材。
旋转弯曲 (Rotary bending)：上模为可自由旋转的圆筒。最终弯曲形状切入其中，配匹配下模。滚轮接触板材时旋转。过程弯曲板材。
对折弯曲 (Joggle bending)：这是偏移弯曲。两个相反弯曲均小于90度。中性腹板分隔相反弯曲。
弯曲设计技巧
为确保顺利弯曲避免变形，设计时以下10条建议至关重要。
1. 零件厚度
零件全长必须壁厚均匀。Xometry Europe可制造厚度达6.35mm的弯曲钣金件，但公差主要取决于几何形状。
2. 孔槽间距
孔到弯曲距离至少为材料厚度2.5倍。槽需更大间距。槽到弯曲边缘距离至少为材料厚度4倍。因孔槽靠近弯曲易变形。此外，为避免鼓包效应，这些特征距零件边缘至少为材料厚度2倍。
3. 弯曲半径
弯曲半径最小为材料厚度1倍，防止零件断裂或变形。弯曲半径应保持一致以降低成本。
同一平面所有弯曲应设计为同一方向，防止零件重新定向。这省时省钱。
大厚件不应有小弯曲，因高倾向不准确。经验法则：内弯曲半径至少等于材料厚度。
4. 卷边
卷边外半径至少为材料厚度2倍。
此外，孔到卷边距离至少等于卷边半径加材料厚度。其他弯曲应离卷边至少6倍材料厚度加卷边半径距离。
5. 沉头孔间距
钣金件沉头孔通常用手工具制作。深度不得超过材料厚度0.6倍。即10mm厚材料沉头孔最大深度6mm。
此外，沉头孔距弯曲最小3倍材料厚度，距边缘4倍，距彼此8倍。
6. 折边
折边是零件边缘折叠形成的安全圆边。有三种折边设计，规则不同。
开放折边，最小内径至少等于材料厚度，更大直径会导致圆度丢失。为确保完美弯曲，回折长度应为材料厚度4倍。
泪滴折边最小内径也应等于材料厚度。开口最小为材料厚度1/4，沿半径回折长度至少为材料厚度4倍。
7. 倒角侧面
法兰倒角必须为弯曲留足空间，避免零件变形。
8. 相邻弯曲
除非绝对必要，应避免连续弯曲。连续弯曲常见问题是已弯曲零件难装入模具。但不可避免时，中间段应长于法兰。
9. 缺口和凸耳间距
缺口到弯曲距离至少为材料厚度3倍加弯曲半径。凸耳间距须为1mm或材料厚度，取较大值。
10. 卸料切口
卸料切口对避免弯曲处鼓包和撕裂至关重要。切口宽度至少等于材料厚度，长度应长于弯曲半径。
计算所需弯曲力
创建正确工件弯曲涉及不同因素：
- 材料弯曲强度
- 弯曲程度
- 工件厚度
- 弯曲角度
- 内半径
- V型模具开口
- 最小内边缘
下表可计算不同厚度、不同形状、90°角下软钢S235所需V弯曲力。软钢S235弯曲强度42 kg/mm²。变量参数如下。
- S (mm) – 工件厚度
- V (mm) – V型模具开口
- B (mm) – 最小内边缘
- Ri (mm) – 内半径
结语
Xometry Europe提供高精度、快速、优质钣金弯曲制造服务，用铝、钢、铜合金等钣金创建零件。采用自动化弯曲技术，保证成品高精度和质量。
应要求也提供后处理。上传模型至即时报价平台获取即时报价。
金属