4 pilíře limitů tonáže ohraňovacího lisu

Postupujte podle těchto čtyř kroků a nikdy neřešte poškozený ohraňovací lis

Otázka: Četl jsem mnoho diskuzí o formování tonáží, ale stále mi to nedává smysl. Slyšel jsem o mnoha proměnných – zatížení nástroje, tonáž na stopu, tonáž na palec, limity středové osy, dokonce i tonáž 'propadu'. Který z nich je ten správný pro mě? Měl bych používat více než jednu z těchto hodnot?

Odpověď: Stejně jako mnoho aspektů obchodu s plechy mohou být podmínky matoucí, způsob jejich použití může být matoucí a nejhorší na tom je, že nepochopení toho, jak se počítá a používá tonáž, může vést k katastrofálním následkům. já a mnoho dalších napsalo články o tonáži a jejích mnoha aspektech. Nenašel jsem však takový, který by všechny tyto aspekty spojoval a který by nakonec odpověděl na vaši otázku. Takže zde jsou všechny tyto proměnné v pořadí progrese, vše na jednom místě.

Všimněte si však, že některé zde uvedené vzorce vyžadují znalosti specifické pro materiály použité při výrobě ohraňovacího lisu a nástrojů – takže vypočítané hodnoty byste neměli považovat za absolutní hodnoty. Místo toho použijte jako rozumné vodítko. Abyste si byli jisti, že provozujete své zařízení bezpečně v rámci tonážních limitů, poraďte se s výrobcem ohraňovacího lisu a nástrojů.

1. Vypočítejte tvarovací tonáž, kterou zakázka vyžaduje

Rád tomu říkám 'Co bude zapotřebí k tomu, abych udělal to, co plánuji udělat?' Výpočty tonáže ohraňovacího lisu jsou relativně snadné. Trik je vědět, kde, kdy a jak je aplikovat. Začněme výpočtem tonáže, který je založen na bodu, kde se přeruší kluznost materiálu a začíná skutečné ohýbání. Vzorec je založen na oceli AISI 1035 válcované za studena s pevností v tahu 60 000 PSI. To je náš základní materiál. Základní vzorec je jako následuje:

Chcete-li vypočítat limity zatížení nástroje pro americké nástroje s rovinným broušením, bez informací o hodnocení nástroje z továrny, musíte znát vzdálenost od špičky nástroje k tečnému bodu mezi krkem a vnitřním poloměrem (l), šířka krku ve stejném bodě (T) a délka nástroje (b).

onnage pro vzduchové ohýbání AISI 1035 =

{[575 × (tloušťka materiálu2)] /

Šířka otvoru /12} x Délka ohybu

Hodnota 575 je konstanta; šířka otvoru matrice, tloušťka materiálu a délka ohybu jsou v palcích. Při dodržení matematického pořadí operací nejprve odmocníte hodnotu tloušťky materiálu a poté tuto hodnotu vynásobíte 575. Potom tuto hodnotu vydělte šířkou matrice v palcích a poté znovu vydělte 12 (palce). Nyní znáte tonáž na palec potřebnou k vytvoření součásti. Poté vynásobte délkou ohybu – tedy počtem palců rozhraní mezi nástrojem a materiálem.

To za předpokladu, že ohýbáte vzduchem základní materiál, AISI 1035, ocel válcovaná za studena v tahu 60 000 PSI. U ostatních typů materiálů musíte do vzorce zahrnout faktor materiálu. Chcete-li určit materiálový faktor, rozdělte hodnota pevnosti v tahu materiálu o 60 000 PSI, což je pevnost v tahu základního materiálu. Pokud má nerez 304, který ohýbáte, pevnost v tahu 84 000 PSI, pak to vydělíte 60 000, abyste získali materiálový faktor 1,4. Některé další běžné materiální faktory jsou:

●T-6 hliník: 1,0 - 1,2

●AISI 1053: 1.0

●Hliník řady H: 0,5

●Mořené a olejované válcované za tepla: 1,0

Toto je jen krátký seznam. Opět, abyste dosáhli materiálového faktoru, porovnejte hodnotu tahu materiálu, který chcete tvarovat, s hodnotou tahu 60 000 základního materiálu. Pokud je hodnota tahu nového materiálu 120 000, pak materiálový faktor je 2.

Obrázek 2

Plocha plochy nástroje – tedy místa, kde se razník a matrice dotýkají – se vypočítá změřením šířky osazení a vynásobením 2. Poté toto číslo vynásobte 12.

To vše předpokládá, že se ohýbáte vzduchem. Všimněte si, že při ohýbání vzduchem lze tonáž snížit nebo zvýšit zúžením nebo rozšířením šířky otvoru matrice. Pamatujte také, že při ohýbání vzduchem šířka otvoru přímo ovlivňuje vnitřek poloměr ohybu. To znamená, že musíte vypočítat odpočet ohybu na základě plovoucího vnitřního poloměru vytvořeného v šířce matrice, kterou nakonec vyberete.

Pokud však ohýbáte jinou metodou tváření, vaše požadovaná tonáž se změní a do vzorce musíte zahrnout faktor metody. Pokud ohýbáte zespodu, možná budete potřebovat pětkrát více tonáže a pro ražení může být 10krát nebo i více. (Poznámka: Spodní ohýbání je tváření do hloubky do 20 procent tloušťky materiálu, zatímco k ražení dochází, když se tváření provádí při menší tloušťce materiálu.)

Ještě další proměnnou, o které se často nemluví, je faktor vícenásobného ohybu při použití speciálních nástrojů, které tvoří více ohybů najednou, jako jsou ofsetové nástroje, kloboukové nástroje a lemovací operace. Například pomocí ofsetového ohýbání nástroje nebo kloboukové nástroje mohou pětinásobně zvýšit množství potřebné tonáže; lemovací nástroj může zčtyřnásobit potřebnou tonáž; a pokud používáte ofsetový nástroj v tlustém materiálu, požadavky na tonáž se mohou zvýšit o faktor 10.

Abychom to shrnuli a přezkoumali, zde je úplný vzorec pro výpočet tonáže tváření, kterou bude práce vyžadovat, včetně materiálu, metody tváření, délky ohybu a faktorů nástroje s vícenásobným ohybem. Tloušťka materiálu, šířka otvoru, a délka ohybu jsou všechny v palcích.

Tvarovací tonáž = {[575 x (čtvercová tloušťka materiálu)] /šířka otvoru lisu/12} × délka ohybu × faktor materiálu × faktor metody × faktor nástroje s více ohybem

Materiálový faktor = Pevnost materiálu v tahu v PSI/60 000

Faktor metody = 5,0+ pro spodní ohyb;

10,0+ pro ražení mincí; 1.0 pro ohýbání vzduchem

Faktor vícenásobného ohybu = 5,0 pro ofsetový ohyb;

10 pro ofsetové ohýbání v tlustém materiálu;

5.0 pro ohýbání kloboukovým nástrojem;

4.0 pro ohýbání lemovacím nástrojem;

1.0 pro konvenční nástroje

Ohýbání vzduchem 60 000 PSI AISI 1035 pomocí konvenčních nástrojů by vám dalo hodnotu 1,0 pro všechny faktory (faktor materiálu, faktor metody a faktor nástroje pro více ohybů), takže neovlivní vaše požadavky na tonáž. Ale pokud vyKdyž ohýbáte jiný materiál s jinou hodnotou pevnosti v tahu, s použitím jiné metody ohýbání a možná i speciálního nářadí, vaše požadavky na tonáž se budou dramaticky lišit.

2. Identifikujte své limity zatížení nástrojů

Pokud budete mít štěstí, používáte přesně broušené ohraňovací lisy, které jsou hodnoceny z výroby. Vytištěné na nástroji nebo v katalogu najdete jmenovitou tonáž pro tento konkrétní nástroj.

Pokud používáte nástroje amerického hoblovaného stylu, tyto informace vám nejsou poskytovány. Nikdy to tak nebylo a asi ani nebude. Chcete-li předpovědět maximální sílu nástroje nebo odolnost vůči tlaku, vaše výpočty budou pěkně hluboké do plevele. Vzorce používají typ materiálu nástroje, tepelné zpracování a tvrdost, stejně jako koeficient meze kluzu – vše je opět poměrně složité, takže tomu se zde vyhneme a místo toho se budeme zabývat tím, jak můžete získat rychlý odhad schopnost úderu odolat zatížení.

K provedení těchto výpočtů potřebujete znát vzdálenost od špičky nástroje k tečnému bodu mezi krkem a vnitřním poloměrem (l), šířku krku ve stejném bodě (T) a délku nástroje ( b), jak je znázorněno na obrázku 1. Všimněte si, že hodnoty l, T a b jsou v milimetrech. Budete také muset zahrnout koeficient bezpečnosti (δ) 19,98. (Pokud jste zvědaví, získáte tento koeficient vynásobením 60 kg/mm2 33 procenty.) Z a P1 ve vzorcích níže jsou výpočetní faktory používané k dosažení limitu zatížení nástroje.

P = Odolnost razníku vůči tlaku, v tunách na metr čtvereční

l = Vzdálenost od špičky nástroje k tečnému bodu

mezi krkem a vnitřním poloměrem nástroje v milimetrech

T = Šířka hrdla nástroje v tečném bodě v milimetrech

5 = 19,98

b = Délka nástroje v milimetrech

Vzorce:

Z = (b x T2)/6

P1 = (5 x Z) / l

P = √ (2 × P1)

Tuny na palec = P/39,37

Tuny na stopu = Tuny na palec × 12

Obrázek 3

Za předpokladu, že pracujete ve středu ohraňovacího lisu, narazíte na průhyb, neboli prohnutí lože a berana. Průměrný konstrukční limit pro vychýlení lože a berana je 0,0015 palce na stopu mezi bočními rámy.

Pokud l je 38,1 mm, T je 15,87 mm a b je 1 000 mm, provedete výpočty následovně:

Z = (b x T2)/6

Z = (1 000 × 15,872)/6 = 41 976

P11 = (5 x Z) / l

P1 = 19,98 × 41 976 / 38,1 = 22 012

P = √ (2 × P1)

P = √(2 × 22 012) = 209 tun na metr

Tuny na palec = P/39,37

Tuny na palec = 209/39,37 = 5,308

Tuny na stopu = Tuny na palec × 12

Tuny na stopu = 5,308 × 12 = 63,696 tun na stopu

Celkové bezpečné zatížení nástroje popsaného v tomto příkladu je 63 696 tun na stopu. Všimněte si, že tento výpočet je založen na nejnižší hodnotě, přičemž největším problémem je bezpečnost. Bez ohledu na to vězte, že se jedná pouze o odhad tonáže zatížení.

Všimněte si také, že americké nástroje hoblovaného typu jsou relativně měkké, mezi 30 a 40 Rockwell C, a nové přesně broušené nástroje mají kolem 70 HRC. Pokud překročíte limit zatížení hoblovaného nástroje, ohne se, bouchne a rozsekne se spadne na podlahu; přetížit přesně broušený nástroj a vyvrhne šrapnel.

3. Vypočítejte limit tonáže potopení

Mezní tonáž se týká toho, co je potřeba k fyzickému zabudování vašeho nářadí do lůžka nebo berana ohraňovacího lisu. Toto bere v úvahu 'tok energie' nástrojem a maximální tonáž na stopu nebo palec zátěže. Abychom mohli začít, musíme znát počet čtverečních palců, které jsou propojeny mezi nástroji (jak razidlem, tak matricí). Toto je plocha pozemku, jak je znázorněno na obrázku 2.

Chcete-li vypočítat plochu půdy, změřte šířku ramen jak na razidle, tak na matrici. Protože každý nástroj má dvě ramena, zdvojnásobíte měření ramen. Nakonec, abyste získali celkovou plochu ve čtverečních palcích, vynásobte tento výsledek 12. Pro celkovou tonáží, vynásobte tento výsledek 15, což je číslo, které představuje tuny na čtvereční stopu, které materiál berana vydrží před deformací. Poté tento výsledek vynásobíte bezpečnostním faktorem 0,80, čímž se sníží vaše limit tonáže o 20 procent. Abych to shrnul:

Plocha pozemku = (šířka ramen × 2) × 12

Celkové tuny = plocha půdy × 15

Limit tonáže potopení = celkové tuny × 0,80

Pro ilustraci, pokud mají vaše nástroje šířku ramen 0,350 palce:

Plocha pozemku = (0,350 × 2) × 12

Plocha pozemku = 8,4 čtverečních palců rozhraní

Celkem tun = 8,4 × 15 = 126

Limit tonáže potopení = 126 × 0,80 bezpečnostní faktor

Limit tonáže potopení = 100,8 tun na stopu.

Je tonáž příliš vysoká? Zvažte použití větších ramen! Větší plocha na vašem nářadí vydrží větší tlak.

4. Vypočítejte mez zatížení středové osy ohraňovacího lisu

Všechny ohraňovací lisy jsou navrženy pro středové zatížení – to znamená, že pracují ve středu lisu. To neznamená, že nemůžete pracovat mimo střed. Některé stroje mohou pracovat mimo střed a některé ne. Ale za předpokladu, že pracujete v středu ohraňovacího lisu, setkáte se s vychýlením neboli prohnutím lůžka a beranu, jak je znázorněno na obrázku 3. (Pokud můžete pracovat mimo střed, zejména pod tokem síly, kde v beranu nedochází k žádnému vychýlení, vkládání nástroje se mohou stát problémem; viz č. 3.)

Všechny ohraňovací lisy se při běžném zatížení vychylují a toto vychýlení je založeno na tloušťce a výšce ohraňovacího lisu a lože. Normální vychýlení je množství, kterému mohou být beran a lože vystaveny a stále se vracejí do své polohy původní tvar po odstranění zátěže.

Průměrný konstrukční limit pro vychýlení lože a pístu mezi bočními rámy je 0,0015 palce na stopu. Takže ohraňovací lis s 10 stopami mezi bočními rámy má povolený limit průhybu lože a pístu 0,015 palce (10 stop. × 0,0015 in. na stopu = 0,015 in.) ve středu. Všimněte si, že tento 0,0015-in. výchylka je maximální vzestup ve středu pomocí průměrného korunkového nebo kompenzačního zařízení.

Obrázek 4

Většina ohraňovacích lisů je navržena tak, aby měla maximální povolený průhyb beranu a lože, když je aplikováno plné tonážní zatížení na více než 60 procent vzdálenosti mezi bočními rámy.

Když však zatížení vychýlí beran a lože nad konstrukční limit, beran a lože získají nový, nastavený tvar a nikdy se nevrátí do původního stavu. Toto se nazývá rozrušení beranu, kde je beran ohraňovacího lisu trvale vychýleny ve vertikální rovině, přičemž vzdálenost mezi beranem a ložem zůstává větší ve středu stroje než na obou koncích.

S výjimkou velmi malých strojů jsou ohraňovací lisy konstruovány tak, aby měly maximální přípustné vychýlení lože a beranu při aplikaci plného zatížení na 60 procent vzdálenosti mezi bočními rámy (viz obrázek 4). To následuje, že 100tunový ohraňovací lis s 10 stopami mezi bočními rámy se vychýlí k konstrukčnímu limitu, když se 100 tun aplikuje na 6 stop, rozdělí se ve středové ose beranu a lože, aniž by došlo k poškození stiskněte. Pokud by však stejných 100 tun bylo rozděleno na plochu menší než 6 stop (72 palců), stroj by překročil své navržené meze průhybu a trvale by poškodil jeho lože a beran.

Podle našeho příkladu ohraňovacího lisu 10 stop a 100 tun vydělte 100 tun číslem 72 palců (tj. 60 procent délky lože) a získáte maximální tonáž na palec, které můžete dosáhnout, aniž byste překročili středovou čáru. limit zatížení. Na shrnout:

Limit zatížení na středové linii = jmenovitá tonáž stroje /

(Vzdálenost mezi bočními rámy v palcích × 0,60)

Limit zatížení středové osy = 100/(120 × 0,60) =

1,3888 tun na palec nebo 16,66 tun na stopu

Nikdy nepřekračujte limit zatížení středové linie. Abyste si byli naprosto jisti, že nepřekročíte mez průhybu, kontaktujte výrobce ohraňovacího lisu a zeptejte se, jaký je limit zatížení středové čáry pro konkrétní značku a model vašeho stroje.

Závěr

Postupujte podle těchto čtyř kroků v uvedeném pořadí a ujistěte se, že nepřekračujete žádný z těchto limitů. Je jisté, že je třeba zvážit i další tonážní faktory – mimostředné zatížení, vyvážení nákladu a použití uretanových nástrojů, abychom jmenovali alespoň některé. Pokud si však projdete a použijete tyto čtyři kroky, udržíte své náklady v mezích a nikdy byste se neměli potýkat s poškozeným ohraňovacím lisem nebo ještě hůře s odletujícím šrapnelem z explodujícího nástroje.