Pro/E折弯系数表的建立与应用

■ 刘帮平，肖迪智

钣金折弯成形零件具有结构紧凑、质量轻巧、承载能力大、加工简单及生产效率高等优点，其在家电产品、3C产品，汽车、航空航天等领域都起着重要作用，在轨道交通行业机车车体、转向架等上也得到了越来越广泛的应用。在钣金件加工的众多影响因素中，展开尺寸正确与否是制作合格折弯产品的一个极其重要环节。长期以来，钣金件展开一般采用公式近似计算，很多厂家尤其是规模不大的小钣金厂，甚至依赖于个别操作人员的经验估算。随着计算机技术的日新月异和三维软件技术的迅猛发展及推广，三维软件在钣金产品的制造全生命周期起到越来越重要的作用。Pro/E软件是美国PTC公司基于单一数据库、参数化、特征、全相及工程数据再利用等概念基础上开发的一个功能强大CAD/CAE/CAM软件。

对于复杂折弯零件，尤其是对于多道折弯件、多折弯半径件或三维空间折弯件，用简单补偿或扣除法已很难满足新常态下高效、快捷的要求。钣金设计是Pro/E众多功能模块中十分强大的一块，随着Pro/E三维软件的普及应用，利用Pro/E折弯系数表准确、快速计算展开尺寸的优势越来越明显。本文即介绍株洲联诚集团控股股份有限公司备料中心利用现有折弯中性层半径表，建立适用于本单位的Pro/E钣金件折弯系数表，并成功应用于机车产品准确快捷展开计算的经验。

1. Pro/E软件系统折弯系数表介绍

在钣金弯曲过程中，外层受到拉应力延伸，内层受到压应力收缩，在延伸层与收缩层间总有既不受拉力又不受压力的过渡层，即中性层（见图1）。中性层在弯曲过程中的长度和弯曲前一样，所以中性层是计算折弯件展开长度的基准。折弯产品展开计算方式有很多种，导致不同单位或工艺人员对折弯系数定义不统一，有的指补偿系数，有的指扣除系数，或者采用K/Y系数（也有叫K因子和Y因子）。Pro/E软件有两种展开计算方式：一是使用K系数或Y系数，另一是使用折弯系数表（本文使用的为Pro/E 4.0版本，不同版本操作过程可能会有细微区别）。

K系数是指钣金中性层位置厚度t与钣金件材料厚度T的比值，即K=t/T，如图2所示，此图中K=1.2/3=0.4，而Y系数是根据折弯中线相对于钣金厚度计算出来的比值，Y=（π/2）K，K/Y系数能方便地计算简单折弯件的展开尺寸。

Pro/E软件默认的有3个折弯系数表：table1.bnd，table2.bnd，table3.bnd，存放在软件安装目录的“proe4.0 extend_tables”文件里，用户也可以增添新的折弯系数表。折弯系数表可以直接用记事本或在Pro/E软件中打开，并查看编辑，其中table3.bnd在软件中打开的界面如图3所示。折弯系数表中3个参数分别为：折弯件材料板厚T，折弯内径R和折弯许可值A，其中A即中性层圆弧长度值（在Pro/E钣金三维中显示为DEV.L值，见图4）。

折弯系数表中的折弯许可值A对应于板厚T和折弯内径R在折弯90°的中性层圆弧长度。如果R或T处在折弯系数表中两个特定的数值之间时，软件系统会自动以线性的方式来预估，折弯表划分越细密，展开计算越精确；如果折弯处的角度不是90°时，软件系统会自动搜索出相应的T和R在90°折弯时的A值，然后这些值再乘以θ/90°，其中θ为实际的折弯角度（见图5），θ是以度为单位。如果R或T值超出了表的范围，软件系统将利用表中定义好的计算公式来求出展平长度（此计算公式也可编辑设定）。

Pro/E软件系统默认的这些折弯系数是以英寸为单位，即使转化为公制单位，一般情况下与实际生产也并不相符。因此，在应用Pro/E折弯系数表进行钣金展开计算前，一定要根据实际情况修正折弯许可值A，以保证折弯许可值A与本企业材料、折弯模具等实际情况相符，这样才能生成与实际生产一致的精确展开尺寸。

2. Pro/E折弯系数表建立

图1 中性层示意

图2 K/Y系数示意

图4 折弯许可值A

图5 实际折弯角度θ

本单位以前折弯件展开计算的依据是中性层半径表（见图6），此表是公司结合现有设备、模具及产品特点，在多年的设计、生产经验及反复试验中总结出来的，展开计算准确。将此表中的中性层半径转化为对应板厚T和折弯内径R所对应的折弯许可值A，则能充分利用Pro/E软件钣金模块的优势，准确、高效展开各种折弯件，尤其是多道折弯或三维空间折弯件。

（1）中性层半径表的转化中性层半径表是以折弯件材料厚度T和折弯内径R为基础，确定折弯中性层半径r，从而计算出展开尺寸。而Pro/E折弯系数表中折弯许可值A即是中性层圆弧长度，通过中性层半径表分别计算不同材料厚度T和折弯内径R所对应的折弯许可值A，即完成了Pro/E折弯系数表数据。以板厚T=6mm为例，对应R6、R8、R10、R11、R12的中性层半径分别为：r7.95、r10.14、r12.28、r13.3、r14.4，依照公式A=2π（90/360）r计算90°时各对应折弯许可值A（见图7）。以此方法完善不同T、R值下的A值，则可得到Pro/E软件折弯系数表所需求的折弯许可值。

折弯系数表的建立 通过中性层半径表转化计算得到折弯许可值A后，开始编辑制作Pro/E折弯系数表。打开Pro/E软件进入钣金模块，单击主菜单栏中的“编辑”→“设置”命令，在弹出的“钣金件设置”下拉菜单中单击“折弯许可”→“折弯表”→“设置”“自文件”→“table1”（此处弹出是系统默认的3个折弯系数表，可随机选择其中任何一个）→“完成返回”→“编辑”→”确认”→”自文件”→“table1”（对应上一操作过程中选中的table1），然后弹出折弯系数表，输入计算所得的指定材料厚度T和折弯内径R下的折弯许可值A，没有值的地方为空（不要填“0”，见图7），编辑后单击表格菜单中“文件”→“储存”，关闭折弯表，单击下拉菜单中的“完成返回”即完成了新折弯系数表的编辑建立。

折弯系数表的修改 因不同材料或模具选用变化，甚至折弯时垫板与否等原因，同样的材料厚度T和折弯内径R所对应的折弯许可值可能会变化，这时就需对已有折弯系数表进行修正，或者改后建立对应不同材料的折弯系数表。进入钣金模块，单击菜单栏中的“编辑”→“设置”命令，在弹出的“钣金件设置”下拉菜单中单击“折弯许可”→“折弯表”→（“设置”→“确认”→“自文件”→“确认”→“table1”→“完成返回”）→“编辑”→“确认”→“自文件”→“table1”，后续操作与建立折弯系数表的过程一样。也可以直接在折弯系数表的文件夹中打开，然后另存为其他名字的.bnd文件再编辑。

注：如果是首次打开Pro/E软件，则操作过程包含括号中步骤，如果是在同一次软件打开情况下已编辑过折弯系数表table1,则操作过程不包含括号中步骤。

3. Pro/e折弯系数表的应用

某型双层动车组转向架零件下盖板（左），材料为12mm厚低温压力容器钢板，为两道不同折弯半径的三维空间异形零件（见图8）。对于同种材料和折弯角度的折弯，由于中性层位置与变形程度有关，当弯曲半径较大，变形程度较小，中性层位置靠近板料厚度的中心处；当弯曲半径变小，变形程度随之增大，中性层位置逐渐向弯曲中心的内侧移动。下盖板（左）两道折弯角度均为90°，但折弯半径相差大，所以中性层有差别。按常规中性层半径表单独计算每道折弯的二维展开尺寸，然后合并图形，但由于此零件为三维空间异形零件，展开及合并复杂。

依据中性层折弯半径表，R30、R68对应的中性层半径分别为r35.1、r73.85，故对应的折弯许可值分别为：55.135mm，116.003m m。按上文描述的方法建立折弯系数表如图9所示。打开此零件三维图，由于各种原因零件三维图是实体件或i g s格式，先导入转为实体部件，再转化为钣金件。进入钣金模块，单击主菜单栏中的“编辑”→“设置”命令，在弹出的“钣金件设置”下拉菜单中单击“折弯许可”→“折弯表”→“设置”→“确认”→“自文件”→“确认”→“table1”→“完成返回”→“写入”→“table1”→“完成返回”。在模型树中右键单击特征零件，在弹出菜单中单击“编辑”命令，在视图界面显示零件的相应数值，其中包含各折弯处的折弯许可值，从图10中可知与折弯系数表中设置的一致，说明此折弯系数表应用到了下盖板（左）；同时，右键菜单中点选“资讯”→“模型”，可以查看零件应用的折弯表及折弯许可值。折弯参数正确，然后利用Pro/E展开功能即可快速得到精准的展开图，并利用工程图模块转化为尺寸比为1∶1的通用.dxf格式下料图。图11为折弯后的组装实物效果，经检测样板测量，折弯产品满足设计图样要求。

图6 本单位折弯中性层半径表部分数据截图

图7 折弯半径表转化折弯许可值示意

图8 下盖板（左）零件

图9 对应折弯许可值

图10 三维显示的折弯许可值

图11 下盖板（左）组装图

从应用效果看，只要折弯系数表准确，Pro/E可非常快捷地计算出正确的展开尺寸，较以往分别通过折弯中性层半径计算的效率及准确性都要高，尤其是通用性强：一个折弯系数表可以应用于多种材料厚度及折弯半径、角度的折弯展开尺寸计算。同时，Pro/E三维造型直观明了，便于修改分析及折弯模拟。目前，Pro/E折弯系数表已应用于本单位多种车型车体、转向架折弯产品的展开计算中。

4. 结语

利用折弯中性层半径表建立Pro/E软件适用的折弯展开系数表，效果有效、准确，熟练应用Pro/E折弯系数表，可以快速准确进行折弯件的展开计算，与传统的手工计算展开相比，更趋于智能化，减少人为的错误，提高效率。展开前后，产品的特征数据不会失去，并有Pro/E强大的建模及修改功能，方便对其进行修改和处理。Pro/E折弯系数表的正确应用能够大幅缩短产品的设计与制造周期，降低生产成本，提升企业的市场竞争力，适应制造业的快速发展需求。

后续公司将根据折弯产品特点建立典型零件模型库，运用族表、参数、关系等工具，方便得到所需模型，从而进一步发挥Pro/E参数化设计优势，达到快速建模及展开的目的；针对新设计思想、新车型的快速开发，材料种类越来越广泛，将对于特性区别较大的材料，以试验为依据，逐渐丰富折弯数据并建立不同的折弯系数表。