Расчет изгибающего усилия: Воздушный изгиб, чеканка

Вы когда-нибудь задумывались о том, как точно рассчитать усилие на изгиб, необходимое для изготовления листового металла? В этой содержательной статье блога мы рассмотрим тонкости расчета усилия изгиба, опираясь на опыт опытных инженеров-механиков. Откройте для себя ключевые факторы, влияющие на силу изгиба, и узнайте, как применять проверенные формулы для оптимизации процессов обработки металлов давлением. Приготовьтесь поднять свои знания о гибке листового металла на новую высоту!

Расчет усилия гибки листового металла Воздушная гибка, чеканка

Оглавление

Расчет усилия гибки листового металла Воздушная гибка, чеканка

В настоящее время широко используемые формулы для расчета изгибающего усилия заимствованы из зарубежных источников без какой-либо информации об их происхождении и области применения.

В данной статье представлен систематический анализ процесса выведения формулы для расчета изгибающей силы, а также необходимых параметров.

Кроме того, вводится новый подход к расчету изгибающей силы, что расширяет область его применения.

Калькулятор силы V- и U-образного изгиба

Формула силы изгиба листового металла

В последние годы листогибочный станок получила широкое распространение в различных отраслях промышленности и расширила свои возможности по переработке.

Несмотря на популярность этого метода, до сих пор не было систематического обсуждения расчета изгибающей силы.

В настоящее время существует примерно два типа формул расчета изгибающего усилия, рекомендованных в руководствах по продукции различных производители листогибочных прессов.

P=650S2lV

P=1.42S2lVσb

В формуле:

  • P - изгибающая сила, кН;
  • S - толщина листа, мм;
  • l -листогиб длина, м;
  • V- нижний штамп ширина проема, мм;
  • σb- предел прочности материала при растяжении, МПа.

Рекомендуемая производителем формула для расчета изгибающего усилия основана на ранее упомянутой формуле.

Обе эти формулы были взяты из различных брошюр, однако их точность не доказана.

Сопутствующий калькулятор: Калькулятор тоннажа листогибочного пресса

Процесс выведения формулы для расчета изгибающей силы, а также область ее применения.

Рисунок 1 представляет собой схематическое изображение процесс гибки листа.

схема работы при сгибании листа
  • P: Изгибающая сила
  • S: Толщина листа
  • V: ширина нижнего отверстия штампа
  • r: Внутренний радиус в процессе гибки
  • K: ширина горизонтальной проекции зоны деформации при изгибе.

Расчет изгибающей силы и ее параметров объясняется следующим образом:

Рекомендуемая ширина нижнего отверстия штампа (V) для свободной гибки в 8-10 раз больше толщины листа (S), при этом отношение ширины к толщине должно составлять V/S = 9.

Производители листогибочных прессов указывают значения ширины штампа (V) и внутреннего радиуса (r) изгибаемой заготовки в таблице параметров усилия гибки. Отношение радиуса к ширине обычно составляет r = (0,16-0,17) V, и в данном случае используется значение 0,16.

В процессе гибки материал в зоне деформации подвергается значительной пластической деформации, что приводит к его изгибу вокруг центральной линии.

В некоторых случаях на внешней поверхности изогнутого участка могут появиться небольшие трещины.

Напряжение в зоне деформации, за исключением центрального слоя, близко к пределу прочности материала на растяжение, при этом верхняя часть нейтрального слоя находится в сжатом состоянии, а нижняя - в растянутом.

На рис. 2 показано поперечное сечение и соответствующая диаграмма напряжений в зоне деформации.

сечение и соответствующая эпюра напряжений в зоне деформации

Изгибающий момент на участке зоны деформации равен:

изгибающий момент на участке очага деформации

Изгибающий момент, создаваемый изгибающей силой в зоне деформации, показан на рисунке 1.

изгибающий момент, возникающий под действием изгибающей силы в зоне деформации

От М1 = M2, получаем:

Формулы расчета изгибающих усилий

При гибке листа с помощью универсальной пресс-формы на гибочном станке, как показано на рисунке 3, большинство листов сгибается на 90°. В этом случае K составляет:

гибка с использованием универсальной формы на гибочной машине

Подставив K в уравнение (1), получим:

Формулы расчета изгибающих усилий

Предел прочности на растяжение обычных материалов, σb, составляет 450 Н/мм². Это значение можно использовать в формуле (2) для расчета результата.

Формулы расчета изгибающих усилий

Полученная здесь формула для расчета изгибающего усилия согласуется с информацией, представленной в зарубежных брошюрах.

Воздушный изгиб

В формулу входят следующие переменные:

  • S: Толщина листа
  • r: Внутренний радиус при изгибе листа
  • K: ширина горизонтальной проекции зоны деформации при изгибе.

Как видно из процесса вычисления, при использовании формул (2) или (3) для расчета изгибающего усилия важно обеспечить выполнение двух дополнительных условий: отношение ширины к толщине (V/S) должно быть равно 9, а отношение радиуса к ширине должно быть равно 0,16.

Если эти условия не соблюдены, могут возникнуть значительные ошибки.

Новые методы и этапы расчета изгибающих усилий

Расчет изгибающего усилия может быть затруднен, если из-за конструктивных или технологических ограничений невозможно выполнить два дополнительных требования (отношение ширины к толщине V/S = 9 и отношение радиуса к ширине = 0,16).

В таких ситуациях рекомендуется выполнить следующие действия:

  • Рассчитайте отношение ширины к толщине и отношение радиуса к ширине на основе толщины пластины (S), радиус изгиба (r), и нижнее отверстие штампа (V).
  • Определите ширину проекции зоны деформации с учетом деформации листа.
  • Используйте формулу (1) для расчета изгибающего усилия, принимая во внимание различия в радиусе изгиба и соответствующей зоне деформации.

Эти шаги позволят получить более точный и надежный результат по сравнению с использованием общепринятой формулы. Пример, иллюстрирующий этот процесс, показан на рисунке 4.

Новая формула расчета изгибающего усилия

Дано: Толщина листа (S) = 6 мм, длина листа (l) = 4 м, радиус гибки (r) = 16 мм, ширина отверстия нижней матрицы (V) = 50 мм, предел прочности материала на разрыв (σb) = 450 Н/мм².

Вопрос: Как рассчитать силу изгиба, необходимую для воздушного изгиба?

Вот шаги:

Сначала рассчитайте отношение ширины к толщине и отношение радиуса к ширине:

Формулы расчета изгибающих усилий

Затем рассчитайте проектную ширину области деформации:

Формулы расчета изгибающих усилий

Наконец, используйте формулу (1) для расчета изгибающей силы:

Формулы расчета изгибающих усилий

Если для расчета изгибающего усилия используется обычно рекомендуемая формула:

Формулы расчета изгибающих усилий

Из P1/P2 = 1,5 можно сделать вывод, что разница между P1 и P2 составляет 1,5 раза.

Причина такого расхождения заключается в том, что в данном примере радиус изгиба относительно велик, что приводит к увеличению деформируемой площади и, следовательно, требует большего усилия изгиба.

Отношение радиуса к ширине в данном примере составляет 0,32, что превосходит ранее упомянутые критерии.

Использование стандартной формулы для расчета изгибающего усилия не подходит для данного сценария. Преимущества использования нового метода расчета можно увидеть на этом примере.

Кроме того, имеется онлайн-калькулятор для расчета изгибающего усилия по новому методу.

Таблица прочности на разрыв

МатериалПрочность на разрыв
АмерикаЕвропаКитайН/мм²
Алюминий 6061Alu50LD30290
Алюминий 5052Alu35LF2303
1010 Мягкая стальDC0110/10F366
A 536 -80 G 60-40-18GGG-40QT400-18400
A 351 G CF 8G-X 6CrNi 18 9Q235450
A 572 G50S 355 MCQ345550
304 НержавеющаяInox V2A0Cr18Ni9586
316 НержавеющаяInox V4A0Cr17Ni12Mo2600
4140 Низколегированная42 CrMo 442CrMo1000

Формулы расчета изгибающего усилия для чеканки

Формулы для расчета параметров чеканки отличаются от формул воздушной гибки.

1. Ширина штампа:

V = листовой металл толщина × 5

2. Внутренний радиус определяется наконечником пуансона, который должен быть выбран в соответствии со следующей формулой:

Радиус = толщина листового металла × 0.43.

3. Усилие, необходимое для чеканки:

F(кн/м)=Толщина2×1,65×Прочность на разрыв (Н/мм2)×4,5/Ширина плашки

4. Формула для расчета минимального внутреннего края остается прежней:

Минимальный внутренний край = Die vee × 0.67

Формулы расчета изгибающего усилия для Z-образного изгиба

Некоторым инструментам требуется определенное усилие для упругости листового металла и управления оттяжкой, чтобы получить требуемый профиль.

В качестве примера мы рассмотрим инструменты, которые делают два изгиба одновременно с небольшим расстоянием между изгибом и контризгибом.

Поскольку эти инструменты делают сразу два сгиба, springback должна быть полностью аннулирована путем чеканки.

Уравнение для расчета необходимой силы:

  • KN/m = необходимое усилие на метр
  • Z = толчок в мм
  • Количество изгибов = для Z предположим 2

Инструменты с зазубринами обычно состоят из вставного держателя, в котором с помощью винтов с внутренним шестигранником закрепляются инструменты с зазубринами, подобранными в соответствии с зазубринами и требуемым углом.

Перед покупкой важно получить техническую консультацию у производителя, поскольку эти системы могут сгибать только тонкий листовой металл, максимум 2 мм, но максимальная толщина зависит от типа вставки и может быть меньше 2 мм.

Z-образный изгиб

Заключение

Приведенные формулы и шаги для расчета силы изгиба подходят не только для углового изгиба листа, но и для дугообразного изгиба (который технически следует называть угловым изгибом с большим радиусом изгиба).

Важно помнить, что для формирования дугообразной формы требуется уникальная конструкция пресс-формы.

При проектировании зоны деформации расчет должен основываться на параметрах, установленных в ходе процесса, которые невозможно определить по одной формуле.

На одном из заводов по производству железных башен мы успешно согнули цилиндр с толщиной стенки 12 мм, диаметром 800 мм и длиной 16 м, используя пресс усилием 28000 кН. тормозная машина и круглой формой.

Метод, описанный в этой статье, был использован для определения силы изгиба и дал удовлетворительные результаты при проектировании пресс-формы для дугообразной формы.

Дальнейшее чтение:

Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.

Далее

Электрический и гидравлический листогибочный пресс - какой из них подходит для вашего бизнеса?

I. Введение С развитием технологий современная обработка листового металла, особенно процесс гибки, требует все более высоких стандартов. Существуют различные технические требования к оборудованию и обработке...

Размеры и вес двутавровых балок

Вы когда-нибудь задумывались о скрытом мире стальных двутавровых балок? В этой увлекательной статье мы раскроем тайны, скрывающиеся за этими важнейшими строительными компонентами. Наш эксперт, инженер-механик, проведет...
Калькулятор коэффициента K

Калькулятор коэффициента K для гибки листового металла (онлайн и бесплатно)

Вы испытываете трудности с проектированием точных деталей из листового металла? Раскройте секреты коэффициента K, важнейшего понятия в производстве листового металла. В этой статье наш эксперт, инженер-механик, объясняет...

Диаграмма веса двутавровой балки, размеры и онлайн-калькулятор

Вы когда-нибудь задумывались о том, как выбрать идеальную двутавровую балку для вашего строительного или производственного проекта? В этом блоге наш эксперт, инженер-механик, проведет вас через весь процесс...

Медные и алюминиевые кабели: Всестороннее сравнение

I. Преимущества кабелей с медными жилами перед кабелями с алюминиевыми жилами: 1. Низкое удельное сопротивление: Удельное сопротивление кабелей с алюминиевыми жилами примерно в 1,68 раза выше, чем у кабелей с медными жилами.....

Как правильно выбрать предохранительный клапан: Пошаговое руководство

Ввиду разнообразия предохранительных клапанов, а также разнообразия и сложности систем, работающих под давлением, при выборе предохранительного клапана необходимо учитывать влияние таких факторов, как температура, давление и среда...

Советы по использованию предохранительных клапанов: Повышение безопасности вашей системы

Исследователь провел проект системы горячего водоснабжения гостиницы, обеспечивающей круглосуточное снабжение паром (0,3 МПа) в качестве источника тепла, температурой подачи воды 60-55 градусов, с использованием...
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.