Przewidywanie promienia wewnętrznego podczas gięcia na prasie krawędziowej

Przewidywanie promienia nigdy nie jest w 100% dokładne, ale to jest tak dobre, jak to tylko możliwe

Możesz zastosować pewne ogólne zasady, aby przewidzieć wewnętrzny promień zgięcia podczas formowania się powietrza, a uzyskane wyniki są zwykle wystarczająco zbliżone, ale za pomocą kilku kalkulatorów internetowych możesz zbliżyć się jeszcze bardziej.

Rysunek 1

Wiele razy podczas formowania nie tworzymy prawdziwego promienia, ale zamiast tego parabolę.

Jeśli w ostatnich miesiącach śledziłeś naszą dyskusję na temat promienia zgięcia i jego pochodzenia, witaj ponownie. Tak czy inaczej, zobaczmy jak głęboko sięga ta królicza nora o promieniu.

We wcześniejszych artykułach omawiałem różne praktyczne zasady, których operatorzy używają w hali produkcyjnej, aby wykonać swoją pracę. Te zasady mogą przybliżyć przewidywany promień zagięcia wewnętrznego, ale możesz zbliżyć się jeszcze bardziej.

Jaka to różnica?

Rozważmy typową sytuację, w której stosuje się zasadę 20 procent, która stwierdza, że ​​promień zagięcia na powietrzu tworzy się jako procent otworu matrycy, 20 do 22 procent w przypadku stali nierdzewnej i około 16 procent w przypadku stali walcowanej na zimno 60-KSI, nasz materiał bazowy.

Załóżmy, że zginasz miękkie aluminium 13-KSI o grubości 0,984 cala. szerokość matrycy i stempel o promieniu 0,032 cala. Jako punkt wyjścia obliczasz wewnętrzny promień zgięcia przy 16 procentach otworu matrycy na 0,157 cala, chociaż dotyczy to 60-KSI materiału, więc musisz dostosować się do rodzaju materiału. Tymczasem, gdy obliczysz, czy zakręt stanie się ostry, okaże się, że minimalny promień przed twoim 0,032 cala. stempel zaczyna fałdować, linia zgięcia wynosi 0,172 cala. Na koniec wykonujesz zagięcie próbne i okazuje się, że rzeczywisty promień wynosi 0,170 cala.

Masz 0,157 cala. promień obliczony na podstawie reguły 20 procent, wówczas otrzymasz 0,172 cala. promień z obliczeń ostrego zakrętu. To jest różnica w promieniu 0,015 cala. Niewiele mówisz? W tym przypadku różnica kiedy zastosowany do odliczenia zgięcia może osiągnąć 0,009 cala na zgięcie.

Czy kiedykolwiek zbudowałeś część z czterema bocznymi kołnierzami i dodatkowymi czterema kołnierzami u góry, ale okazało się, że jeden narożnik jest idealny, dwa narożniki są marginalnie zadowalające, a jeden wygląda po prostu okropnie? Dlaczego tak się dzieje? A Mały błąd w odliczeniu zgięcia spowodowany rozbieżnościami w obliczeniach wewnętrznego promienia zgięcia ma duże znaczenie, jeśli chcesz uzyskać doskonałe części za pierwszym razem.

Sercem każdej operacji gięcia jest wewnętrzny promień gięcia. Jeśli możesz obliczyć odliczenie zgięcia na podstawie rzeczywistych wyników, precyzja jest zapewniona. Jedyną wadą tej teorii jest to, że w wielu przypadkach podczas formowania tak nie jest tworząc prawdziwy promień. Kształt, który tworzysz, może być parabolą, symetryczną, lustrzaną krzywą, zwykle w kształcie litery U, gdy jest zorientowany, jak pokazano na rysunku 1. Ostateczny promień, który uzyskasz, jest wynikiem sprężynowania.

Efekty Springbacku

Jak więc przewidzieć najdokładniejszy promień wewnętrzny i prawidłowe odliczenie zagięcia? Aby to osiągnąć ręcznie, matematyka sięga głęboko w chwasty, więc nie będę się tam wybierał. Zamiast tego użyjemy po prostu dwóch różnych witryn internetowych kalkulatory.

Pierwsza z nich znajduje się na stronie www.harsle.com. Kliknij Kompletny kalkulator łuku kołowego. Należy zauważyć, że etykieta Szerokość łuku w kalkulatorze jest taka sama, jak szerokość matrycy, a Kąt określony przez łuk jest taki sam, jak zawarty kąt zgięcia.

Upewnij się, że ustawienia wymiarów kalkulatora są prawidłowe dla danych, których używasz — cali, stóp, milimetrów itp. Pamiętaj, że po kliknięciu przycisku Enter otrzymane odpowiedzi są czysto matematyczne i nie zostały uwzględnione w obliczeniach wytrzymałość materiału na rozciąganie.

Rysunek 2

Jak pokazano w obliczeniach z kalkulatora kompletnego łuku kołowego na stronie www.harsle.com, wraz ze wzrostem uwzględnionego kąta zgięcia rośnie również promień (wysokość łuku).

Informacje, których szukamy na kalkulatorze, to wysokość łuku, która jest równa zewnętrznemu promieniowi zgięcia. Znajdźmy wartość dla naszej linii bazowej, stali walcowanej na zimno 60-KSI, o grubości 0,125 cala, przy użyciu średnicy 0,984 cala. szerokość matrycy. Proszę zauważ, że omawiamy formowanie powietrzne, więc kąt matrycy nie będzie miał znaczenia; może to być kanał, ostry lub V. Liczy się szerokość.

Najpierw wprowadźmy kąt rozluźnienia – te 90 stopni, które chcemy osiągnąć.

Wprowadzone wartości

Kąt wyznaczony przez łuk (włącznie z kątem zgięcia): 90 stopni

Szerokość łuku (szerokość matrycy): 0,984 cala.

Obliczona wartość

Wysokość łuku (zewnętrzny promień zgięcia): 0,20379 cala.

Obliczenia te nie uwzględniają jednak efektu springback. W naszym przykładzie użyjemy wartości 1 stopnia dla sprężynowania, które ma miejsce, gdy mamy w przybliżeniu stosunek 1 do 1 grubości materiału do wewnętrznego promienia zgięcia. Po stempel zwalnia nacisk formujący, materiał odskakuje o 1 stopień, dlatego w celu skompensowania tego używamy teraz kąta zgięcia wynoszącego 89 stopni. Ponownie korzystając z kompletnego kalkulatora łuku kołowego dostępnego na harsle.com, wprowadzamy następujące dane:

Wprowadzone wartości

Szerokość łuku (szerokość matrycy): 0,984 cala.

Kąt wyznaczony przez łuk (włącznie z kątem zgięcia): 89 stopni

Obliczona wartość

Wysokość łuku (zewnętrzny promień zgięcia): 0,201 cala.

Teraz bierzemy wartość Wysokość łuku dla naszego nowego kąta zgięcia i podstawiamy ją do następującego wzoru:

Wysokość łuku – (2 × grubość materiału2) = promień wewnętrzny

0,201 – (2 × 0,01562) = Wewnętrzny promień zgięcia

0,201 – 0,031 = 0,170 cala. Wewnętrzny promień zgięcia

Należy zauważyć, że to podejście do wysokości łuku różni się od podejścia przyjętego w kolumnie Podstawy gięcia z zeszłego miesiąca, kiedy używaliśmy długości łuku. W zeszłym miesiącu obliczyliśmy promień wewnętrzny na podstawie szerokości otworu matrycy; tym razem myużywamy określonego promienia.

W zeszłym miesiącu obliczyliśmy promień 0,136 cala, a właśnie teraz obliczyliśmy promień wewnętrzny inną metodą i otrzymaliśmy 0,170 cala – różnica 0,034 cala. Co więcej, gdybyśmy zastosowali regułę 20 procent (ponownie dla 60-KSI w przypadku stali walcowanej na zimno promień jest obliczany na około 16 procent szerokości matrycy), obliczylibyśmy promień wewnętrzny na 0,157 cala — czyli w połowie pomiędzy dwoma poprzednimi pomiarami. Są to różne sposoby, w jakie promień może obliczyć, uzyskując nieco inne wyniki. Ale tak, królicza nora jest coraz głębsza!

Parabola i ostre zakręty

Jeśli użyjesz promienia stempla równego lub mniejszego niż minimalny promień ostrego zgięcia dla powietrza tworzącego część, nie będziesz już tworzyć promienia w części (więcej informacji na temat ostrych zakrętów znajdziesz Zamiast tego utworzysz parabolę . Jesteś w efekcie wciągając inną długość łuku do otworu matrycy.

Aby przewidzieć, jak uformuje się ta parabola, możemy skorzystać z innego kalkulatora internetowego:

wprowadzamy nasz promień zewnętrzny i szerokość matrycy, aby znaleźć długość łuku paraboli. Wartość Wysokość w tym kalkulatorze internetowym odpowiada zewnętrznemu promieniowi zgięcia, natomiast wartość Szerokość odpowiada szerokości matrycy:

Wprowadzone wartości

Wysokość: (promień zewnętrzny): 0,201 cala.

Szerokość (szerokość matrycy): 0,984 cala.

Obliczona wartość

Długość łuku: 1,0845 cala

Tutaj głębokość paraboli (lub wysokość łuku) wynosi 0,201 cala, a długość łuku paraboli wynosi 1,0845 cala. Zapamiętaj te wartości. Wracając teraz do kompletnego kalkulatora łuku kołowego na www.harsle.com, wprowadzamy długość łuku przy 1,0845 cala i szerokość matrycy przy 0,984 cala.

Wprowadzone wartości

Długość łuku: 1,0845 cala

Szerokość łuku (szerokość matrycy): 0,984 cala.

Obliczone wartości

Wysokość łuku (zewnętrzny promień zgięcia): 0,195 cala.

Kąt oparty na łuku

(włącznie z kątem zgięcia): 86,679 stopni

Kiedy to zrobisz, zobaczysz, że wysokość łuku (to znaczy promień zewnętrzny) wynosi 0,195 cala, czyli trochę mniej niż 0,201 cala. promień zewnętrzny z poprzedniego kalkulatora, który nie uwzględniał efektu paraboli. Porozumiewawczy to możemy śmiało powiedzieć, że promień wewnętrzny zmniejsza się, gdy tworzy się parabola, co ma miejsce, gdy stosuje się promień stempla mniejszy niż minimalny promień ostrego zgięcia. Należy pamiętać, że do wytworzenia paraboli potrzebny jest również większy kąt zgięcia pożądany kąt zrelaksowanego zgięcia; przeszliśmy z 89 do 86,68 stopnia, co oznacza dodatkowe 2,32 stopnia sprężynowania. Należy również pamiętać, że promień wewnętrzny części nie będzie mniejszy niż promień czoła stempla.

Kąt i promień zgięcia

Pamiętaj, że każda zmiana promienia powoduje zmianę kąta zgięcia. Jeśli wprowadzimy szerokość matrycy i uwzględnimy kąt zgięcia na stronie www.harsle.com, otrzymamy wyniki pokazane na rysunku 2.

Wyniki pokazują, że podczas formowania powietrznego promień zmniejsza się wraz z uwzględnieniem kąta zgięcia (z wyłączeniem ostrych zakrętów).

Ta zależność kąt/promień zgięcia zatrzymuje się przy kątach zawartych mniejszych niż 28 stopni (dodatkowo 152 stopnie), chociaż minimalny kąt zawarty może być większy w materiale ze znacznym sprężynowaniem.

Jest to częściowo prawdą, ponieważ minimalny kąt stempla prasy krawędziowej wynosi 28 stopni. Biorąc to pod uwagę, dalsze zamykanie zakrętu powyżej 28 stopni spowoduje pewną formę spłaszczenia. Promień zostanie zmiażdżony aż do uzyskano żądany kąt zgięcia lub zakończono operację obrębiania. (Przy okazji: dla zamkniętego rąbka promień wynosi zero, a odliczenie za zgięcie jest obliczane jako procent grubości materiału — 43 procent w przypadku idealnego warunkach, choć jest to operacja w dużym stopniu zależna od operatora.)

Faktoring wytrzymałości na rozciąganie

We wcześniejszym przykładzie do obliczeń użyliśmy 1 stopnia sprężynowania. W przypadku miękkiej stali walcowanej na zimno 60-KSI średnia wielkość sprężynowania wynosi 1 stopień lub mniej. A co z innymi materiałami?

W tym celu możemy przewidzieć sprężynowanie z rozsądną dokładnością, korzystając z poniższego wzoru, który wymaga od nas konwersji wszystkich wartości na metryczne. Należy pamiętać, że przewidywanie efektu springback nigdy nie jest w 100% dokładne. Jednak te formuły wykonać całkiem dobrą robotę.

[(Promień wewnętrzny w milimetrach/2)/

Grubość materiału w milimetrach] × Współczynnik rozciągania

Współczynnik rozciągania = Wytrzymałość materiału na rozciąganie w PSI/60 000

Najpierw obliczmy sprężynowanie tak, jakbyśmy pracowali z naszym materiałem bazowym 60-KSI o wewnętrznym promieniu zgięcia wynoszącym 0,170 cala:

[(Promień wewnętrzny w milimetrach/2)/

Grubość materiału w milimetrach] × Współczynnik rozciągania

Grubość materiału: 0,125 cala × 25,4 = 3,175 mm

Wewnętrzny promień zgięcia: 0,170 cala × 25,4 = 4,318 mm

(4.318/2) /3.175

2,159 mm /3,175 mm = 0,68 stopnia sprężynowania

W tym przykładzie zaokrąglimy tę liczbę do 1 stopnia. Następnie możemy zastosować współczynnik rozciągania dla stali nierdzewnej 88-KSI 304.

Współczynnik rozciągania = Wytrzymałość materiału na rozciąganie w PSI/60 000

88 000/60 000 = 1,466666

1,0 stopień × 1,466666

Daje nam to 1,46 stopnia dla stali nierdzewnej 88-KSI 304. Zaokrąglając w górę, otrzymujemy 1,5 stopnia szacowanej sprężyny powrotnej przy stosunku 1 do 1 między promieniem wewnętrznym a grubością materiału.

Powrót do kalkulatora

Teraz, gdy możesz oszacować sprężynowanie z rozsądną dokładnością, możesz to teraz zrekompensować. Aby określić kąt, pod którym należy skompensować sprężynowanie, po prostu odejmij wartość sprężynowania, jeśli z tym pracujesz uwzględnione kąty zgięcia lub dodaj tę wartość, jeśli używasz uzupełniających kątów zgięcia. Kalkulator łuku kołowego na stronie www.harsle.com działa z uwzględnieniem kątów zgięcia (ponownie oznaczonych jako Subtended Angle of Arc).

Kiedy już znasz promień wewnętrzny — czyli rzeczywisty promień wewnętrzny, który pojawi się w gotowym elemencie — możesz wstawić tę wartość promienia do wzorów gięcia (patrz pasek boczny).

Podsumowanie, na razie

Prawidłowo przewidując promień wewnętrzny, możemy dokładnie obliczyć odliczenia od zgięcia. Spośród kilku różnych sposobów przewidywania promienia wewnętrznego żaden nie jest doskonały, ale ten jest tak dobry, jak to tylko możliwe. Mimo to zginanie ma zbyt wiele zmiennych, aby osiągnąć 100-procentową dokładność.

W przypadku formowania powietrznego konieczne jest również, aby inżynier lub programista informował technika o zestawach narzędzi, wokół których zaprojektowano dane zagięcie. Co więcej, technik musi zdać sobie sprawę z bezwzględnej wagi ich używania narzędzia do uzyskiwania części wysokiej jakości.

W następnym miesiącu omówimy, jak obliczyć wewnętrzny promień zagięcia, gdy zależność między promieniem wewnętrznym a grubością materiału staje się bardzo duża – jest to zagięcie o dużym promieniu. Zagięcia o dużym promieniu mają problemy z kątem matrycy, matrycy szerokość, wielokrotne pękanie i oczywiście bardzo duża ilość sprężynowania.

Do króliczej nory jeszcze daleka droga, ale zdecydowanie warto się tam wybrać.

Przegląd wzorów na zginanie

Te wzory na naddatek zgięcia, odsunięcie zewnętrzne i odliczenie od zgięcia są dobrze znane, a każdą wartość można wykorzystać na różne sposoby do obliczenia płaskiego układu części.

Formuły

BA = [(0,017453 × Rp) + (0,0078 × Mt)]

× Stopnie zgięcia uzupełniają się

OSSB = [Styczna (stopień zgięcia/2)]

× (Mt + Rp)

BD = (OSSB × 2) – BA

Klawisz

Rp = promień stempla (dół)

lub pływający promień wewnętrzny (tworzenie powietrza)

Mt = Grubość materiału

BA = Naddatek na zgięcie

BD = Odliczenie zgięcia

OSSB = niepowodzenie zewnętrzne

0,017453 = π/180

0,0078 = współczynnik K × π /180

Współczynnik K = 0,446