钢板冷弯曲件展开尺寸的计算

钢板冷弯曲件展开尺寸的计算

集装箱吊具是码头港口机械进行集装箱装卸作业的重要搬运设备，此吊具设备的安全性是确保码头进行安全作业的重要保障。集装箱的主体结构是由以钢板为原材料，通过对钢板切割、冷弯曲成形、然后采用先进焊接工艺进行组装而成的钢结构设备。由于吊具的结构特点，此产品的好多结构型零件都是钢板的弯曲成形件，为了保证这些冷弯曲零件的板材下料时的准确性，非常有必要对这些冷弯曲件展开尺寸的计算进行科学的研究和分析，以便满足生产的需要，降低生产成本，充分提高材料的合理利用率。文章详细简述了相关弯曲零件展开尺寸的计算方法。

标签：集装箱吊具；板材的冷弯曲成形；冷弯钢板弯曲件展开下料尺寸；冷弯曲半径R；板材厚度T；冷弯钢板弯曲件中性层；中性层偏移量；冷弯钢板弯曲件展开下料尺寸的计算

常熟众达机械工程有限公司是一家新加坡独资企业，其投资人是新加坡众达公司，新加坡众达公司创立于1961年，是世界著名的钢铁工业和建筑业工程材料制造商。2005年，新加坡众达公司在江苏常熟沿江经济开发区建立了独资工厂—常熟众达工程机械有限公司。常熟众达工程机械有限公司位于江苏常熟经济开发区沿江工业园出口加工區，生产各种规格和吨位的码头港口集装箱运输吊具，产品主要销往亚太、中东和欧美地区。集装箱吊具（见图1）是码头港口机械进行集装箱装卸作业的重要搬运设备，此吊具设备的安全性是确保码头进行安全作业的重要保障。集装箱吊具的主要结构由以下几大部分组成：（1）集装箱吊具的箱梁结构（吊具的主体结构）；（2）集装箱吊具的伸缩梁（臂）结构（以便满足吊运不同尺寸的集装箱箱柜）；（3）电气控制和液压系统动力装卸；（4）驱动伸缩梁（臂）伸缩的牵引装置；（5）同集装箱柜连接的旋锁机构；（6）其他相关的附属设施机构。

图1

集装箱的主体结构是由以钢板为原材料，通过对钢板切割、冷弯曲成形、然后采用先进焊接工艺进行组装而成的钢结构设备。由于吊具的结构特点，此产品的好多结构型零件都是钢板的弯曲成形件，为了保证这些冷弯曲零件的板材下料时的准确性，非常有必要对这些冷弯曲件展开尺寸的计算进行科学的研究和分析，以便满足生产的需要，降低生产成本，充分提高材料的合理利用率。

1 钢板弯曲时中性层位置的确定

板料弯曲，当变形较小时，中性层在板料中间；当变形较大时。中性层逐渐向内移动。通常当弯曲内半径R与钢板材料厚度T之比小于12，即R/T<12时，就必须考虑中性层向内的移动量。该移动量可以用材料力学的方法计算出来，但是计算比较复杂。我们通常是借助试验的方法得到钢板中性层位置系数K（见表1）。

设ρ为弯曲内半径R的圆心到中性层（线）的距离，即中性层（线）的弯曲半径ρ=R+KT。

2 弯曲90°展开件下料尺寸计算方法

计算弯曲件展开长度的方法，是将弯曲件分成若干直线段和圆弧段的基本几何单元，分别计算各单元部分的长度，然后求出各单元部分的长度总和。钢板折弯处展开尺寸的计算公式为：

L=παρ/180°=πα（R+KT）/180° （1）

当α=90°时：

L90=π（R+KT）/2 （2）

以图1为例，钢板可以分为2个L1、1个L2、2个L3。其中L1和L2为直线部分，只需要加减计算，而L3按公式（2）来计算。

钢板展开料总长度L为：

L=2L1+L2+2L3

其中：L1=70-R-T=70-6-4=60mm

L2=100-2R-2T=100-2×6-2×4=80mm

L3=π（R+KT）/2=3.14×（6+0.36×4）=11.7mm（当R/T=1.5时，查表1，得K=0.36）

因此 L=2L1+L2+2L3=2×60+80+2×11.7=223.4mm

利用公式（2）可以计算出不同的弯曲半径R和板料厚度T的90°弯曲板料的弧长。

但是，在实际的生产中，钢板折弯90°，其尺寸标注通常不像图3那样，而是像图4那样。为此，折弯90°的展开料长可以按以下公式计算：

L=L1+L2-X （3）

公式（3）中的X值可以从表（2）中查阅其相关参数进行确定其对应的数值。

仍以图2为例，参照表2的数据，可得板料额展开长度为：

L=2（L1+L2-X）=2×（70+100/2-8.3）=223.4mm （当T=4，R=6时，查表2，得X=8.3）

3 复杂折弯件展开下料尺寸的计算

复杂折弯件，可以看作由多个简单折弯件组成。以图5为例，可以将其分成5段：ab、bc、cd、de、ef。其中点b、c、d、e为直线段和弧线段的交点。首先计算出2个R5弧心园O1、O2的水平投影O2K和直线cd之长，图6为局部放大图。O1b=O1c=O2e=5+1=6mm （取材料厚度的一半进行计算）。作 cG⊥O1b交于G点，cG=cO1Sin45°=6×Sin45°=4.24mm。作dH⊥O1b，作cH∥O1b交H点，作O2K⊥O1G交O1G延长线上K点。

由图5及图6可得：

cH=dH=2O1G+O1K=2cG+O1K=2×4.24+16=24.48mm

Lcd=cH/Sin45°=28.77mm

O2K=2cG+dH=2×4.24+24.48=32.96mm

Lab=30+（100-22-O2K）-X=30+（78-32.96）-4.6=70.44 （查表2，X=4.6）

Lef=22+30-4.6=47.4mm

Lbc=Lde=π45°（R+KT）/180°=3.14×45/（5+0.39×2）/180=4.55mm. 因此：总的展开下料长度L=Lab+Lbc+Lcd+Lde+Lef=70.44+4.55+28.77+4.55+47.4=155.71mm。

参考文献

[1]机械工程师手册 第二版[M].机械工业出版社.

[2]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].机械工业出版社.

[3]柯明杨.机械制造工艺学[M].北京航空航天大学出版社.