角钢切口弯曲计算方式

五、型钢弯曲件的号料

1．型钢弯曲形式

型钢的种类很多，如等边角钢、不等边角钢、槽钢、工字钢等。在金属结构的制造中，经常要把型钢弯曲成各种形状。由于型钢横截面形状和弯曲方向及零件形式等不同，所以有不同的分法，常见的有以下几种形式。

(1)内弯与外弯。

曲率半径在角钢(或槽钢)内侧的弯曲，叫做内弯，如图2－46(a)所示，槽钢见图2－46(c)。曲率半径在角钢(或槽钢)的外侧的弯曲，叫做外弯，如图2－46(b)所示，槽钢见图2－46(d)。

对于不等边角钢还分以下4种:如大面弯后成为平面，就叫大面内弯或大面外弯;如小面弯后成为平面，就叫小面内弯或小面外弯。

(2)平弯与立弯。

图2－46　内弯与外弯

图2－47　型钢平弯与立弯

(a)工字钢平弯　(b)工字钢立弯

曲率半径与工字钢(或槽钢)的腹板处在同一平面内的弯曲，叫平弯，如图2－47(a)所示。曲率半径与工字钢(或槽钢)的腹板处在垂直位置时的弯曲，叫立弯，如图2－47(b)所示。

(3)切口弯与不加口弯。

根据零件的结构和工艺要求，在型钢弯曲处需要切口的叫做切口弯曲，不需要切口的叫做不切口弯曲。

切口的内弯都不需加补料，如图2－48(a)和图2－48(b)所示。切口的内弯又分为直线切口和圆弧切口两种。

切口的外弯都需加补料，通常被称为弯曲后补角，如图2－48(c)所示。

此外，还有一些特殊的弯曲形式，图2－49为角钢的一种特殊弯曲。

2．型钢切口弯曲的号料

(1)型钢切口内弯号料。

①直线切口。图2－50(a)所示的角钢件是由图2－50(b)的直线切口角钢经内弯而成的。

图2－48　切口内弯与弯曲后补角

图2－49　角钢的特殊弯曲

从两图中可以看出，切口角β=180°－α(α为已知弯曲角)，切口宽l=2fg，见图2－50(a)中的矩形Ongf。因此，有如下作切口方法。

一种是作图法。作图法是通过作实样图先求出l，再画切口，步骤是先作出图2－50(a)所示的实样图，从中得出fg或On，然后在角钢上作垂线Of，与角钢里皮相交于O，与外缘相交于f，并在f两侧取已得的fg，连结Og，则得三角形gOg，即为需切去的部位，见图2－50(b)。另外，也可以用作角度β的方法画出切口。

成批生产时，一般采用切口样板号切口。切口样板如图2－50(c)所示。

另一种是计算法。先计算出切口宽l，再画切口。其公式为

式中:l为切口宽度;b为角钢宽度;t为角钢厚度;α为弯曲角。

画切口的步骤同上。

②圆弧切口。图2－51所示的角钢件，f、n是里皮弧的两个切点，g是的中点，O为弧心(角钢边缘的交点)。如果把和Og切开并伸直，即成图2－51(b)所示的弧形切口角钢。

图2－50　内弯角钢的直线切口

从图2－51可知，此角钢件的圆角里皮半径R₁=b－t，中性层半径为b－t/2。为求出切口宽l，除作实样图外，还可以通过计算求得。其计算式为:

式中:l为圆弧切口宽;b为角钢宽度;t为角钢厚度;α为圆心角。

图2－51　内弯角钢的圆弧切口

当圆心角α=90°时，切口宽l为:

求得切口宽l后，作切口的步骤如图2－52(b)所示，在角钢面的一边取OO等于l，过两O点作角钢边的垂线分别与里皮相交于n和f。以O为圆心，以On(或Og)为半径画弧，在两弧上各取g点，使∠gOn=∠gOf=则Ogn和fgO所围成的形状即为需要切去的部位。

图2－52分别为角钢和工字钢(或槽钢)的另一种圆弧切口形式。其作切口的方法基本与上述角钢圆弧切口的作法相同(作法从略)。

图2－52　型钢弯曲的切口

(2)型钢切口弯曲的料长计算。

图2－53　内弯角钢的料长计算

①直线切口。图2－53为角钢内弯任意角度的零件，按里皮取各边的下料长度，故料长的计算公式为

当角钢内弯90°时，料长的计算公式为

l=A'+B'=A+B－2t(2－5)

式中:A'、B'分别为角钢每边的里皮尺寸;A、B分别为角钢每边的外皮尺寸;t为角钢厚度;α为弯曲角;l为角钢内弯任意角度时的料长。

图2－53(b)所示的角钢的切口宽l，可按公式(2－1)求得。

当内弯90°角钢框时，如图2－54(a)所示，其料长的计算公式为

图2－54　内弯90°角钢框料长计算

l=2(A+B)－8t(2－6)

其每边的料长分别为A－2t和B－2t，如图2－54(b)所示。

当内弯成正多边形角钢框时，其料长的计算公式为

式中:l为正多边形角钢框料长;n为边数;A为每边的外皮尺寸;t为角钢厚度;α为切口角。

②圆弧切口。图2－55为角钢圆弧内弯任意角度的零件，其料长的计算公式为

式中:l为角钢内弯任意角度时的料长;A、B分别为角钢两边直线段长;b为角钢宽度;t为角钢厚度;α为圆心角。

图2－55　圆弧内弯角钢的料长计算

当圆心角α=90°时，料长的计算公式为

l=A+B+1/2(b－t)π(2－9)

图2－56为内弯圆角矩形角钢框，其料长计算公式为

l=2(A+B)－8b+(2b－t)π(2－10)

式中:l为圆角矩形角钢框的料长;A、B分别为角钢框长、宽尺寸;b为角钢宽度;t为角钢厚度。

例如:内弯圆角矩形角钢框，若A=1200mm，B=600mm，角钢宽b=100mm，厚度t=10mm，则其料长l由公式(2－10)求得:

l=2(1200+600)－8×100+(2×100－10)π

=3600－800+597=3397(mm)

图2－56　内弯圆角矩形角钢框料长计算

(3)角钢补角弯曲后的料长计算。

角钢补角弯曲的零件料长的计算公式同式(2－4);当角钢内弯90°时，料长的计算公式同式(2－5);当外弯成90°角钢框时，料长的计算公式同式(2－6)。

若外弯矩形角钢框的长宽尺寸标注在里皮上，则料长的计算公式为

l=2(A'+B')(2－11)

式中:l为角钢框料长;A'为里皮长度;B'为里皮宽度。

例如:图2－57所示的角钢框，A'、B'分别为1300mm和650mm，则

l=2(A'+B')

=2(1300+650)

=3900(mm)

图2－57　外弯90°角钢框的料长计算

3．型钢不切口弯曲的号料

(1)理论公式计算。

型钢中的扁钢、方钢、圆钢、钢管、工字钢等弯曲件的展开料长度计算方法，与板料的弯曲件计算展开料长度的方法相同，角钢、槽钢的弯曲存在中性层，由于它们的中性层接近各自的重心距，则按角钢、槽钢重心距进行计算型钢不切口弯曲件展开料长度的计算公式，见表2－6。

表2－6　型钢不切口弯曲件展开长度计算公式

续表

续表

注:Z₀、Y₀为重心距符号，其数值可查材料手册。

由于角钢、槽钢等的弯曲方法不同，理论公式的计算结果与实际有一定差异。外弯出来的料要长些，内弯出来的料要短些。因此，在施工过程中应注意纠正。

(2)经验公式计算。在生产实际中，弯曲角钢圈、槽钢圈时，各生产单位往往采用经验公式来计算料长。常用的经验公式如下。

①内弯等边角钢圈。

l=πd－1.5b(2－12)

式中:d为角钢圈外径;b为角钢宽度。

②外弯等边角钢圈。

l=πd+1.5b(2－13)

式中:d为角钢圈内径;b为角钢宽度。

③外弯槽钢圈的经验公式同式(2－13)。

④内弯槽钢圈的经验公式同式(2－12)。

⑤大面内弯不等边角钢圈。

l=πd－1.5a(2－14)

式中:d为角钢圈外径;a为角钢大面宽。

⑥大面外弯不等边角钢圈。

l=πd+1.5a(2－15)

式中:d为角钢圈内径;a为角钢大面宽。

⑦小面内弯不等边角钢的经验公式同式(2－12)。

⑧小面外弯不等边角钢圈的经验公式同式(2－13)。

经验公式一般是手工热弯得到的结果，它计算方便，已被铆工广泛应用。由于手工弯曲与压力机械弯曲的不同、冷弯与热弯的不同、方法和操作者的熟练程度等原因，经验公式计算的材料长度有时略长些，特别在冷压弯曲时较明显。因此，应在生产实践中不断地积累经验和数据，来充实和完善经验公式的准确程度。