什麼是折彎補償(Bend Allowance)?
折彎補償(BA)指的是鈑金在折彎過程中,中性軸(neutral axis)所經過的弧長。當金屬被折彎時,外側表面會被拉伸、內側表面會被壓縮,而介於兩者之間、長度維持不變的就是中性軸。掌握折彎補償值,鈑金師傅就能反推出正確的展開(下料)長度,確保成品折出來剛好符合設計尺寸。
計算器使用方式
只要輸入四個數值:折彎角度(度)、內彎半徑、料厚,以及 K 值。K 值(一般落在 0.3~0.5 之間)代表中性軸位置佔料厚的比例。按下計算,就能得到以毫米(mm)為單位的折彎補償值,並一併顯示供參考的有效中性軸半徑(\(R + K \cdot t\))。
公式解析
計算公式為 $$BA = \frac{\pi}{180} \times \text{Angle} \times \left( \text{Radius} + \text{K-Factor} \times \text{Thickness} \right)$$。其中 \(\frac{\pi}{180} \times A\) 是把折彎角度由「度」換算成「弧度」。再將這個以弧度表示的角度乘上中性軸半徑(\(R + K \cdot t\)),就得到金屬繞著折彎處所走的弧長,也就是折彎補償值。
實例演算
假設折彎角度為 90°、內彎半徑 3 mm、料厚 2 mm、K 值為 0.33。中性軸半徑為 \(3 + 0.33 \times 2 = 3.66\) mm。 $$BA = \frac{\pi}{180} \times 90 \times 3.66 = \frac{\pi}{2} \times 3.66 \approx 5.749 \text{ mm}$$
按材料和半径的K值查找表
K值表示中性轴在材料内部相对于厚度 \(t\) 的位置比例。它始终介于0和0.5之间,当内弯曲半径相对于厚度增大时,它向外移动(朝向0.5)。更小的半径会压缩更多的内层纤维,将中性轴向内拉,所以 \(K\) 更小。较软的(退火)状态能够承受更尖锐的弯曲,在相同半径下的K值往往比硬状态略高。
| 材料(典型状态) | R < t (紧密弯曲) |
R ≈ t | R > 2t (宽松弯曲) |
|---|---|---|---|
| 低碳钢/软钢(软) | 0.33 | 0.38 | 0.42–0.45 |
| 低碳钢(硬/冷轧) | 0.30 | 0.35 | 0.40–0.43 |
| 不锈钢(退火) | 0.30 | 0.35 | 0.40–0.45 |
| 不锈钢(硬) | 0.28 | 0.33 | 0.38–0.42 |
| 铝(软/3003-O, 5052-O) | 0.33 | 0.38 | 0.43–0.46 |
| 铝(硬/6061-T6) | 0.30 | 0.35 | 0.40–0.43 |
| 铜/黄铜(软) | 0.33 | 0.38 | 0.43–0.45 |
这些是实用的起始值;生产中最可靠的K值是从您自己的材料在自己的压机上进行的试弯中反推计算得出的。通用空气弯曲的常见默认值是 \(K \approx 0.40\to0.45\),而压底和压硬会降低该值,因为内部半径被迫变小。
计算验证:对于2 mm板材中的90°弯曲,内弯曲半径为2 mm(R ≈ t),\(K = 0.38\),弯曲余量为 \(BA = \frac{\pi}{180}\times 90\times(2 + 0.38\times 2) = \) 4.335 mm 材料消耗量在弯曲中。
关键术语和变量
- 弯曲余量 (BA)
- 中性轴通过弯曲的圆弧长度——即形成弯曲消耗的实际材料长度。它被加到两条直边的长度上以获得总的展开平面长度。计算公式为 \(BA = \frac{\pi}{180}\times \text{弯曲角度}\times(R + K\,t)\)。
- K值 (K)
- 从内表面到中性轴的距离与材料厚度 \(t\) 的比率。它的范围从0到0.5,量化了中性轴在弯曲内侧移动了多远。
- 中性轴
- 弯曲材料内的平面,既不被拉伸(外层纤维),也不被压缩(内层纤维),所以其长度在成形过程中不会改变。其位置由K值定义。
- 内弯曲半径 (R)
- 在弯曲凹陷(内)面上测量的半径。它由冲头尖端半径、模具开口和材料的回弹决定。
- 弯曲角度
- 材料所弯曲的角度,以夹角的补角来测量——折成L形的平板是90°弯曲。这是圆弧长度公式中使用的扫过角度。
- 展开平面长度/毛坯长度
- 弯曲前平板的总展开长度,等于两条直边长度加上每个弯曲的弯曲余量的总和:\(L_{flat} = L_1 + L_2 + BA\)。
- 弯曲扣除量 (BD)
- 从外侧直边尺寸之和中减去以获得展开长度的数量:\(L_{flat} = (\text{外侧直边 }1 + \text{外侧直边 }2) - BD\)。它通过回退量与弯曲余量相关联。
- 回退量 (SB)
- 从弯曲切线到顶点(两个外表面相交处的点)的距离。对于弯曲,\(SB = \tan(\tfrac{\text{弯曲角度}}{2})\times(R + t)\),且 \(BD = 2\,SB - BA\)。
常見問題 FAQ
該用多少 K 值?低碳鋼常見的預設值是 0.33,但實際數值會隨材質、模具與折彎半徑而變動。若追求精準,建議參考供應商提供的資料或自行做實測。
使用什麼單位?在長度方面,本計算器不限定單位──若你的半徑與料厚以英吋輸入,結果就會是英吋。但角度一律以「度」為單位。
折彎補償與展開長度有什麼關係?展開長度 = 各折邊長度總和 + 每一處折彎的折彎補償值。它與「折彎扣除(bend deduction)」概念相近,差別在於後者是從各外形尺寸總和中「扣掉」的數值。