K-Factor چیست؟ پارامتر مهم در محیط ورق کاری

ابزارهای محیط ورق کاری در SolidWorks در ظاهر ساده هستند اما یکی از مفاهیم کلیدی در این بخش، مقدار ثابتی به نام K-Factor است. K-Factor به طراحان این امکان را می‌دهد که میزان کشیدگی ورق در هنگام خم‌کاری را تخمین بزنند، بدون آن‌که نیازی به دانستن دقیق نوع متریال داشته باشند.

در عمل، این مقدار مانند یک “مقدار مجاز خم‌کاری عمومی” عمل می‌کند؛ یعنی زمانی که هنوز نوع فرآیند خم‌کاری یا دستگاه مورد استفاده مشخص نیست، می‌توان از K-Factor به عنوان یک پایه برای محاسبات استفاده کرد. در این آموزش، قصد داریم نگاهی دقیق‌تر به K-Factor داشته باشیم و نحوه استفاده از آن در طراحی قطعات ورق کاری را بررسی کنیم.

K-Factor چیست؟

K-Factor یک مقدار ثابت است که از تقسیم ضخامت ورق کاری به محل قرارگیری محور خنثی به‌دست می‌آید. محور خنثی، بخشی از ورق است که هنگام خم‌کاری نه کشیده می‌شود و نه فشرده؛ در واقع، طول آن تغییر نمی‌کند.

برای درک بهتر، فرض کنید ضخامت ورق T = 1 میلی‌متر باشد، و محل قرارگیری محور خنثی از لبه داخلی خم، t = 0.5 میلی‌متر اندازه‌گیری شده باشد. در این صورت مقدار K-Factor به شکل زیر محاسبه می‌شود:

K = t / T = 0.5 / 1 = 0.5

در این مثال، مقدار K-Factor برابر با ۰٫۵ خواهد بود.

ارتباط K-Factor با SOLIDWORKS

حالا بیایید با یک مثال ساده، درک بهتری از K-Factor داشته باشیم. فرض کنید در حال طراحی یک قطعه ورق کاری در نرم‌افزار SOLIDWORKS هستید. طراحی را با یک اسکچ ساده به ابعاد ۱۰ در ۱۰ میلی‌متر شروع می‌کنیم.

زمانی که ابزار Base Flange را فعال می‌کنید، فهرستی از پارامترها در اختیار شما قرار می‌گیرد که باید آن‌ها را مشخص کنید تا نرم‌افزار بتواند نحوه کش آمدن ورق کاری در حین خم‌کاری را محاسبه کند.

تنظیم پارامترها و محاسبه Bend Allowance

در تصویر بالا، من پارامترها را به این صورت تنظیم کرده‌ام: ضخامت ورق T = 1.5 میلی‌متر، شعاع خم R = 1.25 میلی‌متر و مقدار K-Factor برابر با 0.3 در نظر گرفته شده است.

به یاد داشته باشید، اگر بخواهیم محل دقیق محور خنثی را پیدا کنیم، از فرمول زیر استفاده می‌کنیم:

K = t / T → t = K × T = 0.3 × 1.5 = 0.45 mm

حالا می‌توانیم از این اطلاعات برای محاسبه مقدار Bend Allowance استفاده کنیم. این فرمول طول قوس در امتداد محور خنثی بین دو خط خم را به ما می‌دهد.

فرمول مجاز خم‌کاری (Bend Allowance):

BA = 2 × π × A × (R + K×T) ÷ 360

BA = 2 × 3.14 × 90 × (1.25 + 0.3×1.5) ÷ 360

BA = 2.67 mm

پارامترهای استفاده‌شده در فرمول:

• BA: مقدار مجاز خم (Bend Allowance)
• π: عدد پی، برابر با 3.14
• A: زاویه خم (بر حسب درجه)
• R: شعاع خم (شعاع داخلی)
• K: مقدار K-Factor

همان‌طور که می‌بینید، مقدار Bend Allowance در حالت Flat Pattern برابر با 2.67 میلی‌متر محاسبه می‌شود.

نکته: در نمای Flat Pattern من گزینه Merge Solids را غیرفعال کرده‌ام. این کار به من اجازه می‌دهد تا طول دقیق خم را به‌صورت مجزا اندازه‌گیری کنم.

محاسبه طول کلی ورق پیش از خم‌کاری

با استفاده از پارامترهایی که تا اینجا مشخص کردیم، حالا می‌تونیم اندازه‌ای رو که باید برای برش ورق کاری در نظر بگیریم، محاسبه کنیم. در این مثال، ابعاد L1 و L2 در اسکچ اولیه مشخص شده‌اند.

برای اطمینان از درستی محاسبه، می‌تونید قطعه رو به حالت Flat Pattern دربیارید و فاصله بین لبه ورق تا مرکز خم را اندازه‌گیری کنید.

فرمول محاسبه طول کلی ورق (LF):

LF = L1 + L2 – R × 2 + BA

LF = 10 + 10 – 1.25 × 2 + 2.67

LF = 20.17 mm

در نتیجه، برای ساخت این قطعه، باید ورقی به طول ۲۰.۱۷ میلی‌متر برش داده شود تا بعد از خم‌کاری، ابعاد نهایی دقیق مطابق طراحی به‌دست آید.

محاسبه میزان کشش ورق در خم‌کاری

پس، برای ساخت قطعه مورد نظر، نیاز دارید ورقی با طول 20.17 میلی‌متر برش بزنید. اما اگر بخواهید میزان کشش ورق در حین خم‌کاری را نیز محاسبه کنید، می‌توانید از محاسبه طول نهایی قطعه پس از خم شدن استفاده نمایید.

در این مثال، طول کلی قطعه پس از خم شدن به صورت زیر محاسبه می‌شود:

Total Length = 8.75 + (π × 2.75 ÷ 2) + 8.75
             = 8.75 + 4.32 + 8.75
             = 21.82 mm

در نتیجه، مقدار کشش ورق برابر خواهد بود با:

Stretch = 21.82 – 20.17 = 1.65 mm

این مقدار نشان می‌دهد که ورق در فرآیند خم‌کاری به میزان ۱.۶۵ میلی‌متر کشیده شده است. آگاهی از این مقدار می‌تواند در طراحی‌های دقیق و بهینه‌سازی ابعاد نهایی قطعه بسیار مفید باشد.

انتخاب مقدار مناسب K-Factor

در عمل، اگر برایتان سؤال است که چطور باید مقدار K-Factor مناسب صنعت خودتان را انتخاب کنید، پاسخ ساده است: این مقدار به نوع متریال بستگی دارد.

به‌عبارت دیگر، محاسبات K-Factor برای بسیاری از مواد از قبل انجام شده و آماده است. در نرم‌افزار SOLIDWORKS فهرستی از جداول نمونه برای متریال‌هایی مانند فولاد و آلومینیوم وجود دارد.

این جداول نمونه معمولاً نتایج قابل قبولی ارائه می‌دهند، اما مهم است که حتماً قبل از استفاده، توسط تیم مهندسی یا متخصصین شرکت شما بررسی و تأیید شوند.

در تصویر زیر، نمونه‌ای از جدول ضخامت ورق فولادی (Steel Gauge Table) آورده شده است. این جداول را می‌توانید در مسیر زیر در فایل‌های نرم‌افزار پیدا کنید:

استفاده از K-Factor های از پیش فرض سالیدورک

همان‌طور که در تصویر مشاهده می‌کنید، مقدار K-Factor از قبل برای شما تعیین شده است. بنابراین، زمانی که پارامترهای موردنظر خود را وارد می‌کنید، می‌توانید با اطمینان از اینکه مقدار K برابر با ۰.۵ نتایج قابل قبولی به شما می‌دهد، طراحی را ادامه دهید.

همچنین توجه داشته باشید که در بخش Property Manager نرم‌افزار، علاوه بر K-Factor، مقادیر مربوط به ضخامت ورق (Gauge) و شعاع خم (Bend Radius) نیز به‌صورت پیش‌فرض تنظیم شده‌اند.

جمع بندی

امیدوارم از این آموزش درباره K-Factor در طراحی ورق کاری لذت برده باشید. حتماً به این صفحه سر بزنید، چون به‌روزرسانی‌های بیشتری درباره SOLIDWORKS، دیگر محصولات و حوزه‌هایی که در آن‌ها تخصص داریم، در راه است.

اگر در رابطه با نرم‌افزار SOLIDWORKS یا طراحی ورق کاری سؤالی دارید، خوشحال می‌شویم بخش نظرات با ما در میان بگذارید.