4 filary limitów tonażu pras krawędziowych

Wykonaj te cztery kroki i nigdy nie zajmuj się uszkodzoną prasą krawędziową

P: Czytałem wiele dyskusji na temat kształtowania tonaży, ale nadal nie ma to dla mnie sensu. Słyszałem o wielu zmiennych — obciążeniu narzędzia, tonażu na stopę, tonażu na cal, ograniczeniach linii środkowej, a nawet tonażu „zlewu”. Który jest właściwy dla mnie? Czy powinienem używać więcej niż jednej z tych wartości?

O: Podobnie jak w przypadku wielu aspektów handlu blachą, terminy mogą być mylące, sposób ich stosowania może być mylący, a co najgorsze, niezrozumienie sposobu obliczania i stosowania tonażu może prowadzić do katastrofalnych konsekwencji. I i wielu innych napisało artykuły omawiające tonaż i jego liczne aspekty. Nie znalazłem jednak takiego, który łączyłby wszystkie te aspekty w całość, co ostatecznie dałoby odpowiedź na Twoje pytanie. Oto wszystkie te zmienne, w kolejności postępu, wszystko w jednym miejscu.

Należy jednak pamiętać, że niektóre wymienione tutaj wzory wymagają wiedzy specyficznej dla materiałów używanych do produkcji prasy krawędziowej i oprzyrządowania - dlatego nie należy traktować obliczonych liczb jako wartości bezwzględnych. Zamiast tego użyj je jako rozsądne wytyczne. Aby mieć pewność, że bezpiecznie obsługujesz swój sprzęt w granicach tonażu, należy skonsultować się z producentem prasy krawędziowej i oprzyrządowania.

1. Oblicz tonaż formowania wymagany do wykonania zadania

Lubię nazywać to „Co będzie potrzebne, aby zrobić to, co planuję?” Obliczenia tonażu prasy krawędziowej są stosunkowo łatwe. Sztuka polega na tym, aby wiedzieć, gdzie, kiedy i jak je zastosować. Zacznijmy od obliczenia tonażu, który opiera się na punkcie, w którym granica plastyczności materiału zostaje przerwana i zaczyna się rzeczywiste zginanie. Formuła oparta jest na stali walcowanej na zimno AISI 1035 o wytrzymałości na rozciąganie 60 000 PSI. To nasz materiał bazowy. Podstawowa formuła jest taka następująco:

Aby obliczyć dopuszczalne obciążenie narzędzia dla amerykańskiego oprzyrządowania szlifowanego płasko, bez fabrycznych informacji o parametrach narzędzia, należy znać odległość od ostrza narzędzia do punktu stycznego pomiędzy szyjką a promieniem wewnętrznym (l), szerokość szyjki w tym samym punkcie (T) i długość narzędzia (b).

wymagane do gięcia na powietrzu AISI 1035 =

{[575 × (grubość materiału2)] /

Szerokość otworu matrycy /12} x długość zgięcia

Wartość 575 jest stałą; szerokość otworu matrycy, grubość materiału i długość zgięcia podano w calach. Zachowując matematyczną kolejność działań, najpierw podnieś wartość grubości materiału do kwadratu, a następnie pomnóż tę wartość przez 575. Następnie podziel tę wartość przez szerokość matrycy w calach, a następnie podziel ponownie przez 12 (cale). Znasz teraz tonaż na cal wymagany do uformowania części. Następnie pomnóż przez długość zagięcia, czyli liczbę cali interfejsu pomiędzy narzędziem a materiałem.

Zakłada się, że materiał bazowy, czyli stal walcowana na zimno AISI 1035 o wytrzymałości na rozciąganie i wytrzymałości 60 000 PSI, jest gięty na powietrzu. W przypadku innych typów materiałów należy uwzględnić we wzorze współczynnik materiału. Aby określić współczynnik materialny, podziel wartość rozciągania materiału o 60 000 PSI, czyli wytrzymałość na rozciąganie materiału bazowego. Jeśli gięta stal nierdzewna 304 ma wytrzymałość na rozciąganie 84 000 PSI, należy ją podzielić przez 60 000, aby uzyskać współczynnik materiałowy 1,4. Jakiś inny Typowymi czynnikami materialnymi są:

●T-6 Aluminium: 1,0 - 1,2

●AISI 1053: 1.0

●Seria H aluminium: 0,5

●Walcowane na gorąco, trawione i olejowane: 1,0

To tylko krótka lista. Ponownie, aby uzyskać współczynnik materiału, porównaj wartość rozciągania materiału, który chcesz uformować, z wartością rozciągania materiału bazowego wynoszącą 60 000. Jeżeli wartość rozciągania nowego materiału wynosi 120 000, wówczas współczynnik materialny wynosi 2.

Rysunek 2

Powierzchnię narzędzia — czyli miejsce styku stempla i matrycy — oblicza się, mierząc szerokość występu i mnożąc ją przez 2. Następnie pomnóż tę liczbę przez 12.

Wszystko to zakłada, że ​​zginasz się w powietrzu. Należy pamiętać, że podczas gięcia w powietrzu tonaże można zmniejszyć lub zwiększyć poprzez zwężenie lub poszerzenie szerokości otworu matrycy. Należy również pamiętać, że podczas gięcia na powietrzu szerokość otworu matrycy wpływa bezpośrednio na wnętrze promień zgięcia. Oznacza to, że musisz obliczyć odliczenie zgięcia w oparciu o pływający promień wewnętrzny utworzony w ostatecznie wybranej szerokości matrycy.

Jeśli jednak zginasz inną metodą formowania, wymagany tonaż ulegnie zmianie i musisz uwzględnić we wzorze współczynnik metody. Jeśli zginasz do dołu, możesz potrzebować pięciokrotnie większego tonażu i do jego formowania może być 10 razy lub nawet więcej. (Uwaga: Gięcie dolne to formowanie na głębokość nie przekraczającą 20 procent grubości materiału, natomiast zwijanie ma miejsce, gdy formowanie odbywa się na głębokość mniejszą niż grubość materiału.)

Jeszcze inną, rzadko omawianą zmienną, jest współczynnik oprzyrządowania wielokrotnego zginania podczas używania narzędzi specjalnych, które tworzą wiele zagięć jednocześnie, takich jak narzędzia offsetowe, narzędzia kapeluszowe i operacje podwijania. Na przykład za pomocą gięcia z przesunięciem narzędzia lub narzędzia do kapeluszy mogą pięciokrotnie zwiększyć potrzebny tonaż; narzędzie do podwijania może czterokrotnie zwiększyć potrzebny tonaż; a jeśli używasz narzędzia offsetowego do grubego materiału, wymagania dotyczące tonażu mogą wzrosnąć 10-krotnie.

Podsumowując i przeglądając, oto kompletny wzór do obliczenia tonażu formowania wymaganego w danym zadaniu, uwzględniający materiał, metodę formowania, długość gięcia i czynniki oprzyrządowania do wielokrotnego gięcia. Grubość materiału, szerokość otworu matrycy, a długość zagięcia podano w calach.

Formowanie tonażu = {[575 x (kwadrat grubości materiału)] /Szerokość otworu matrycy/12} × Długość zgięcia × Współczynnik materiału × Współczynnik metody × Współczynnik oprzyrządowania do wielokrotnego gięcia

Czynnik materialny = Wytrzymałość materiału na rozciąganie w PSI/60 000

Czynnik metody = 5,0+ dla zginania dolnego;

10,0+ do bicia; 1,0 do gięcia w powietrzu

Współczynnik oprzyrządowania wielokrotnego zginania = 5,0 dla zginania z przesunięciem;

10 do gięcia offsetowego w grubym materiale;

5,0 do gięcia za pomocą narzędzia do kapeluszy;

4,0 do gięcia za pomocą narzędzia do zawijania;

1.0 dla oprzyrządowania konwencjonalnego

Gięcie pneumatyczne AISI 1035 pod ciśnieniem 60 000 PSI przy użyciu konwencjonalnych narzędzi dałoby wartość 1,0 dla wszystkich czynników (współczynnik materiału, współczynnik metody i współczynnik oprzyrządowania do wielokrotnego gięcia), więc nie będą one miały wpływu na wymagania dotyczące tonażu. Ale jeśli tyJeśli będziesz gięcia innego materiału o innej wartości rozciągania, stosując inną metodę gięcia, a może nawet specjalne oprzyrządowanie, Twoje wymagania dotyczące tonażu będą radykalnie inne.

2. Określ limity obciążenia oprzyrządowania

Jeśli masz szczęście, używasz precyzyjnie szlifowanych narzędzi do pras krawędziowych, które są dostarczane z fabryką. Wydrukowany na narzędziu lub w katalogu znajdziesz tonaż znamionowy dla tego konkretnego narzędzia.

Jeśli używasz oprzyrządowania w stylu amerykańskim, ta informacja nie jest Ci udostępniana. Nigdy tak nie było i prawdopodobnie nigdy nie będzie. Aby przewidzieć maksymalną wytrzymałość narzędzia lub odporność na nacisk, obliczenia będą dość szczegółowe w chwasty. We wzorach uwzględnia się typ materiału narzędzia, obróbkę cieplną i twardość, a także współczynnik granicy plastyczności – wszystko to jest ponownie dość złożone, więc tego tutaj unikniemy i zamiast tego omówimy, w jaki sposób można uzyskać szybkie oszacowanie zdolność stempla do wytrzymania obciążenia.

Aby wykonać te obliczenia, należy znać odległość od ostrza narzędzia do punktu stycznego pomiędzy szyjką a promieniem wewnętrznym (l), szerokość szyjki w tym samym punkcie (T) oraz długość narzędzia ( b), jak pokazano na rysunku 1. Zwróć uwagę, że wartości l, T i b podano w milimetrach. Należy także uwzględnić współczynnik bezpieczeństwa (δ) wynoszący 19,98. (Jeśli jesteś ciekawy, współczynnik ten otrzymasz, mnożąc 60 kg/mm2 przez 33 procent.) Z i P1 we wzorach poniżej znajdują się współczynniki obliczeniowe stosowane w celu osiągnięcia limitu obciążenia narzędzia.

P = Wytrzymałość stempla na ciśnienie, w tonach na metr kwadratowy

l = Odległość od ostrza narzędzia do punktu stycznego

pomiędzy szyjką a wewnętrznym promieniem narzędzia, w milimetrach

T = Szerokość szyjki narzędzia w punkcie stycznym, w milimetrach

δ = 19,98

b = Długość narzędzia w milimetrach

Formuły:

Z = (b × T2)/6

P1 = (δ × Z) / l

P = √ (2 × P1)

Tony na cal = P/39,37

Tony na stopę = Tony na cal × 12

Rysunek 3

Zakładając, że pracujesz w środku prasy krawędziowej, napotkasz ugięcie lub zgięcie łoża i siłownika. Średnie projektowe ograniczenie ugięcia łoża i tłoka wynosi 0,0015 cala na stopę pomiędzy ramami bocznymi.

Jeśli l wynosi 38,1 mm, T wynosi 15,87 mm, a b wynosi 1000 mm, obliczenia należy przeprowadzić w następujący sposób:

Z = (b × T2)/6

Z = (1000 × 15,872)/6 = 41976

P11 = (δ × Z) / l

P1 = 19,98 × 41976 / 38,1 = 22012

P = √ (2 × P1)

P = √(2 × 22 012) = 209 ton na metr

Tony na cal = P/39,37

Tona na cal = 209/39,37 = 5,308

Tony na stopę = Tony na cal × 12

Tona na stopę = 5,308 × 12 = 63,696 tony na stopę

Całkowite bezpieczne obciążenie narzędzia opisanego w tym przykładzie wynosi 63,696 ton na stopę. Należy pamiętać, że obliczenia te opierają się na dolnym zakresie, a bezpieczeństwo jest największym problemem. Niezależnie od tego należy pamiętać, że jest to jedynie szacunkowy tonaż obciążenie.

Należy również pamiętać, że narzędzia typu amerykańskiego struganego są stosunkowo miękkie, o twardości od 30 do 40 Rockwell C, a nowe, precyzyjnie szlifowane narzędzia mają twardość około 70 HRC. Jeśli przekroczysz limit obciążenia struganego narzędzia, ono się wygnie, pęknie i kawałek spadnie na podłogę; przeciążyć precyzyjnie szlifowane narzędzie i wyrzuci odłamki.

3. Oblicz limit tonażu tonącego

Limit tonażu tonalnego odnosi się do tego, co jest potrzebne do fizycznego osadzenia oprzyrządowania w łożu lub siłowniku prasy krawędziowej. Uwzględnia to „przepływ mocy” przez narzędzie i maksymalny tonaż na stopę lub cal ładunku. Na początek musimy znać liczbę cali kwadratowych łączących się z oprzyrządowaniem (zarówno stemplem, jak i matrycą). Jest to obszar lądowy, jak pokazano na rysunku 2.

Aby obliczyć powierzchnię, zmierz szerokość ramion zarówno stempla, jak i matrycy. Ponieważ każde narzędzie ma dwa ramiona, podwajasz pomiar ramion. Na koniec, aby uzyskać całkowitą powierzchnię w calach kwadratowych, pomnóż ten wynik przez 12. Dla całkowity tonaż, pomnóż ten wynik przez 15, czyli liczbę reprezentującą tonę na stopę kwadratową, jaką materiał tłoka może wytrzymać, zanim zacznie się deformacja. Następnie pomnóż ten wynik przez współczynnik bezpieczeństwa 0,80, zmniejszając limit tonażu o 20 proc. Podsumowując:

Powierzchnia terenu = (szerokość ramion × 2) × 12

Łącznie tony = powierzchnia lądu × 15

Limit tonażu tonalnego = tony ogółem × 0,80

Aby to zilustrować, jeśli Twoje narzędzia mają szerokość ramienia 0,350 cala:

Powierzchnia terenu = (0,350 × 2) × 12

Powierzchnia terenu = 8,4 cala kwadratowego interfejsu

Razem ton = 8,4 × 15 = 126

Limit tonażu tonalnego = 126 × współczynnik bezpieczeństwa 0,80

Limit tonażu tonalnego = 100,8 tony na stopę.

Czy tonaż jest za duży? Rozważ użycie większych ramion! Większy obszar narzędzi może wytrzymać większy nacisk.

4. Oblicz limit obciążenia linii środkowej prasy krawędziowej

Wszystkie prasy krawędziowe są przeznaczone do załadunku w linii środkowej, czyli pracy w środku prasy. Nie oznacza to, że nie można pracować poza centrum. Niektóre maszyny mogą pracować poza środkiem, inne nie. Ale zakładając, że pracujesz w środku prasy krawędziowej, napotkasz ugięcie lub zgięcie łoża i siłownika, jak pokazano na rysunku 3. (Jeśli możesz pracować poza środkiem, szczególnie przy przepływie mocy, gdzie nie ma ugięcia siłownika, osadzanie narzędzia mogą stać się problemem; patrz nr 3.)

Wszystkie prasy krawędziowe uginają się pod normalnym obciążeniem, a ugięcie to zależy od grubości i wysokości siłownika i łoża prasy krawędziowej. Normalne ugięcie to wielkość, której siłownik i łoże mogą zostać poddane i mimo to powrócić do swoich wartości pierwotny kształt po usunięciu obciążenia.

Średni projektowy limit ugięcia łoża i siłownika pomiędzy ramami bocznymi wynosi 0,0015 cala na stopę. Zatem prasa krawędziowa z odległością 10 stóp między ramami bocznymi ma dopuszczalny limit ugięcia łoża i siłownika wynoszący 0,015 cala (10 stóp). × 0,0015 cal na stopę = 0,015 cala) w środku. Należy pamiętać, że ten 0,0015 cala. ugięcie to maksymalne wzniesienie w środku przy użyciu przeciętnego urządzenia zwieńczającego lub kompensującego.

Rysunek 4

Większość pras krawędziowych zaprojektowano tak, aby miały maksymalne dopuszczalne ugięcie siłownika i łoża, gdy obciążenie pełnym tonażem zostanie przyłożone na ponad 60 procent odległości między ramami bocznymi.

Kiedy jednak obciążenie odchyli siłownik i łoże poza limit projektowy, tłok i łoże przyjmują nowy, ustalony kształt i nigdy nie powrócą do swojego pierwotnego stanu. Nazywa się to zdenerwowaniem siłownika, gdy siłownik prasy krawędziowej jest trwale odchylane w płaszczyźnie pionowej, pozostawiając odległość między tłokiem a łożem większą w środku maszyny niż na obu końcach.

Z wyjątkiem bardzo małych maszyn, prasy krawędziowe są zaprojektowane tak, aby mieć maksymalne dopuszczalne ugięcie łoża i siłownika, gdy obciążenie pełnym tonażem zostanie przyłożone na ponad 60 procent odległości pomiędzy ramami bocznymi (patrz rysunek 4). To wynika z tego, że 100-tonowa prasa krawędziowa z odstępem 3 stóp między ramami bocznymi ugnie się do wartości granicznej projektowej, gdy 100 ton zostanie przyłożonych na długości 6 stóp, rozdzielonych w linii środkowej siłownika i łoża, bez wynikającego z tego uszkodzenia naciskać. Gdyby jednak te same 100 ton rozłożyć na obszarze mniejszym niż 6 stóp (72 cale), maszyna przekroczyłaby zaprojektowane limity ugięcia i trwale uszkodziłaby łoże i siłownik.

Idąc za naszym przykładem prasy krawędziowej o długości 10 stóp i nacisku 100 ton, podziel 100 ton przez 72 cale (tj. 60 procent długości łóżka), a otrzymasz maksymalny tonaż na cal, jaki możesz osiągnąć bez przekraczania linii środkowej limit obciążenia. Do streszczać:

Limit obciążenia linii środkowej = Nośność maszyny /

(Odległość między ramami bocznymi w calach × 0,60)

Limit obciążenia linii środkowej = 100/(120 × 0,60) =

1,3888 tony na cal lub 16,66 tony na stopę

Nigdy nie przekraczaj limitu obciążenia linii środkowej. Aby mieć całkowitą pewność, że nie przekroczysz limitu ugięcia, skontaktuj się z producentem prasy krawędziowej i zapytaj, jaki jest limit obciążenia linii środkowej dla konkretnej marki i modelu Twojej maszyny.

Wniosek

Wykonaj w podanej kolejności cztery kroki i upewnij się, że nie przekraczasz żadnego z tych limitów. Oczywiście należy wziąć pod uwagę inne czynniki związane z tonażem – między innymi obciążenie niecentryczne, zrównoważenie ładunku i zastosowanie oprzyrządowania uretanowego. Jeśli jednak przejrzysz i zastosujesz te cztery kroki, utrzymasz ładunki w należytych granicach i nigdy nie powinieneś mieć do czynienia z uszkodzoną prasą krawędziową lub, co gorsza, latającymi odłamkami eksplodującego narzędzia.