K-faktory, faktory Y a ohraňovací lis

Otázka: Měl jsem otázku o K-faktorech pro náš 3-D modelovací software. Naši konstruktéři obvykle používají pro naše vzduchem tvarované části ohraňovacích válců faktor 0,4. To však nefunguje dobře pro naše díly, které jdou do ručního tisku.

Chci pomoci našim konstruktérům vytvořit více vyrobitelných dílů. Řekl bych, že dobře rozumím základům, ale stále existují problémy, s nimiž se setkávám ve výrobních dílech, které jsem si nechal na paměti, abych měl na paměti budoucí návrhy. Dokážete odpovědět na mou otázku o K-faktorech s obecným doporučením, aniž byste se dostali do přílišné teorie nebo výpočtů?

Odpověď: Odpovědi na vaše otázky jsou jednoduché; dobře, tak jednoduché. Začnu s fundamentálními zásadami a uvedu několik obecných doporučení, pak skončím s některými výpočty. Matematika je jádrem ohýbání plechů. Naštěstí to není příliš komplikované - žádný diferenciální počet, jen geometrie.

Váš ohraňovací lis a lisovací lis tvoří kovový plech různými způsoby. Na ohraňovacím lisu se tvoří vzduch, zatímco na lisovacím lisu vyražujete nebo razíte. To jsou všechny odlišné metody tváření a každý z nich se vypočítá jinak, protože se v obrobku vytváří poloměr.

Typy ohybů

Nejdřív se vraťme zpět a hovoříme o typech ohybů, které můžete vyrobit v plechu. Nemít strach; Brzy uvedu K-faktor do diskuse. Do té doby, neste se mnou.

Existují čtyři typy ohybů: minimální poloměr, ostrý, dokonalý a poloměr. Minimální poloměr ohybu má poloměr, který se rovná nejmenšímu vnitřnímu poloměru, který může být vytvořen, aniž by se materiál ohnul. Zkuste vytvořit poloměr menší, než je minimum, a ohněte střed poloměru, čímž získáte ostrý ohyb.

Dokonalý oblouk má poloměr, který je stejný nebo blízký tloušťce materiálu. Přesný poloměr ohybu se pohybuje v rozmezí od minimální hodnoty poloměru až do 125% tloušťky materiálu. Pokud je váš poloměr 125% tloušťky materiálu nebo více, máte poloměr ohybu.

I když vytváříte ostrý ohyb, nejmenší poloměr, který můžete použít pro výpočty ohybu, je minimální poloměr ohybu, pokud chcete, aby vaše čísla fungovala v praxi. Všimněte si také, že vzduch tvořící ostrý ohyb je obvykle velmi škodlivý pro konzistenci. Vráska ve středu ohybu má tendenci zesilovat jakékoli úhlové změny způsobené změnami směru zrnitosti materiálu, tvrdosti, tloušťky a pevnosti v tahu. Čím ostřejší a hlubší rýha, tím větší účinek.

Také zde se hraje váš poloměr nosu. Pokud se ohyb otočí o ostrý úhel při vnitřním poloměru 0,078 in., Pak se poloměry výřezu děrují o 0,062 in. .) jsou příliš ostré. Vzhledem k tomu, že se poloměr nosu děrníku zmenšuje vzhledem k tloušťce materiálu, tím významnější je celková odchylka úhlu, kterou zažijete.

Ale já odbočím. Nyní, když jsme diskutovali, jaké typy ohybů jsou a jak je vytváříme, můžeme přejít na faktor K. Všimnete si, jak různé metody tváření ... počkejte chvilku - ještě jsme nedefinovali metody tváření: tváření vzduchem, ohýbání dna a ražení.

Metody tváření

A ano, existuje rozdíl mezi ohybem dna a razením. Vrtání nutí úderník do materiálu a proniká neutrální osou. Dno se provádí přibližně o 20% nad tloušťkou materiálu, měřeno od dna formy.

Tam je spravedlivá pravděpodobnost, že sestavy zápustky na vašem lisovacím lisu jsou vlastně coining materiál, tlačit die k méně než tloušťka materiálu. V opačném případě se jedná pravděpodobně o spodní ohnutí, které se opět vyskytuje přibližně o 20% nad tloušťkou materiálu. Jeden nutí těsnější poloměry než jiný, ale oba nutí materiál k určitému poloměru. Bez ohledu na typ ohybu, který máte - ostrý, minimální, dokonalý nebo poloměr - pokud jste dno nebo coining, hodnota punch nosu určuje výsledný poloměr, a proto je to to, co používáme v našich výpočtech ohybu.

To však není případ tvarování vzduchu. Ve formě vzduchu je vytvořený poloměr procentuálním průměrem otvoru formy. Vzduchem vytvořený ohyb se vznáší napříč šířkou matrice a vnitřní poloměr je stanoven jako procento této šířky. Procento závisí na pevnosti materiálu v tahu. Toto se nazývá pravidlo 20%. Je to jen název, protože se jedná o procentuální změny typu materiálu a pevnosti v tahu.

Například nerezová ocel 304 tvoří poloměr 20 až 22% šířky zápustky, zatímco poloměr v hliníku 5052-H32 tvoří 13 až 15% šířky. Obecné pravidlo je toto: Měkčí materiál, pevnější vnitřní poloměr.

Mimochodem, 60-KSI měkká ocel válcovaná za studena je naším základním materiálem pro většinu výpočtů, včetně pravidla 20%. Tento materiál tvoří poloměr mezi 15 a 17% šířky zápustky. Začneme s mediánem, 16%, pak se upravíme podle potřeby. Řekněme, že musíme pracovat s materiálem 120 KSI. To je dvojnásobek 60 KSI našeho základního materiálu; proto bude tento list o síle 120 KSI vzduchem tvořit poloměr, který je přibližně dvojnásobný než u mírně ocelové oceli válcované za studena - nebo 32% otvoru otvoru (16% × 2).

A teď, K-faktor

V plechu je K-faktor poměr neutrální osy k tloušťce materiálu. Když se vytváří kus kovu, vnitřní část ohybu se stlačuje, zatímco se vnější část rozšiřuje (viz obrázek 1). Neutrální osa je oblast přechodu mezi kompresí a expanzí, kde nedochází ke změně materiálu - kromě toho, že se pohybuje z původního místa na 50% tloušťky materiálu směrem k vnitřnímu povrchu ohybu. Neutrální osa nemění svou délku, ale místo toho se přemístí; toto způsobuje prodloužení během ohýbání. Jak daleko neutrální posuny osy závisí na fyzikálních vlastnostech daného materiálu, jeho tloušťce, vnitřním poloměru ohybu a způsobu tváření.

Vezměte obvyklou výchozí hodnotu faktoru K 0,466, vynásobte ji tloušťkou materiálu a víte, kde se bude neutrální osa přemisťovat. To, co děláme, je v podstatě nutit měřenou délku z většího poloměru (tj. Délky neutrální osy na 50% tloušťky materiálu) na menší poloměr. Stejná celková měřená délka rozložená na menší poloměr znamená, že máme přebytečný materiál nebo prodloužení.

Vezměte v úvahu materiál o tloušťce 0,060 palce. Vynásobíme to koeficientem K 0,466, abychom získali 0,0268 palce. Osa se posunula z 0,030 palců (na polovinu tloušťky materiálu) na 0,0268 palce, měřeno z vnitřních ploch ohybů. Jinak řečeno, osa se posunula o 0,0032 palce dovnitř. Odtud můžeme najít odpovědi, které potřebujeme pro naše výpočty ohybů.

Všimněte si, že typ materiálu, způsob tváření a vztah poloměru ohybu k tloušťce materiálu nám dávají různé faktory K. Ty zase ovlivňují celkové množství prodloužení, ke kterému dochází, a srážky z ohybu, které musíme použít.

Na výpočty

K-faktor je definován matematicky jako t / Mt, kde se jedná o neutrální polohu osy a Mt je tloušťka materiálu. Vzhledem ke specifickým vlastnostem jakéhokoliv daného kovu neexistuje snadný způsob, jak tuto hodnotu dokonale spočítat, proto graf na obrázku 2.

K-faktor je obvykle někde mezi 0.3 a 0.5. Pokud budete chtít vypočítat K-faktor spíše než použít graf, budete potřebovat nějaké zkušební kusy - čtyři nebo pět kusů by pro tento účel mělo udělat hezky.

Pro výpočet faktoru K je třeba shromáždit nějaké informace. Nejprve musíte znát rozměry před a po tvarování a co nejpřesněji změřit vnitřní poloměr. Optický komparátor je dobrou první volbou z důvodu jeho přesnosti; další možnosti zahrnují měřidla a měřidla poloměru.

Vezměte součet vytvořených vnitřních rozměrů, odečtěte rovinnou velikost a dostanete přídavek na ohyb (BA). Poté změřte komplementární úhel ohybu a vnitřní poloměr ohybu (Ir). S těmito datovými body, spolu s tloušťkou materiálu (Mt), můžete vyřešit faktor K (všechny rozměry jsou v palcích):

K-faktor = [(180 × BA) / (π × Úhel komplementu × Mt)] - (Ir / Mt)

Samozřejmě je nejjednodušší použít známý K-faktor z tabulky, jako na obrázku 2. K-faktor a vnitřní poloměr ohybu můžete použít k výpočtu neutrální osy. Potom použijte poloměr neutrální osy pro výpočet délky oblouku neutrální osy - která se rovná vašemu BA. Dále spočítáte vnější útlum (OSSB), rozměr uvedený na obrázku 3. Toto vám spolu s doplňkovým úhlem ohybu (viz obrázek 4) poskytuje vše, co potřebujete pro výpočet srážky (BD), nebo celkové částky prodloužení, ke kterému dojde v daném ohybu:

BA = [(0.017453 × Ir) + (0.0078 × Mt)] × Úhel ohybu komplementární

K-faktor přichází do hry v tomto výpočtu. Pravděpodobně se ptáte, co jsou tyto číselné hodnoty ve vzorci - 0.017453 a 0.0078. Co představují? To 0.017453 je pi děleno 180 a 0,0078 je (π / 180) × K-faktor.

Tento vzorec používá K-faktor 0,446. Pokud však dojde ke změně způsobu tváření, typu materiálu nebo poměru vnitřního poloměru ohybu k tloušťce materiálu, budete mít jinou hodnotu faktoru K. Chcete-li tuto novou hodnotu zahrnout, můžete použít rozšířenou verzi stejného vzorce. Pak určete OSSB, pak použijte výsledek spolu s BA pro výpočet srážky:

BA = {[(π / 180) × Ir)] + [(π / 180) × K-faktor] × Mt} × Úhel komplementuOSSB = [(Tan (úhel ohybu / 2)] × (Mt + Ir)] BD = (OSSB × 2) - BA

Vítejte faktor Y

Použitím faktoru Y mohou být vaše výpočty ještě přesnější. Vyžaduje to však změnu vzorce pro BA. Faktor Y bere v úvahu napětí uvnitř materiálu, zatímco faktor K nečiní. Nicméně, K-faktor je stále zapojen, jen trochu masíroval.

Chcete-li najít faktor Y, můžete se odvolat na graf (viz obrázek 5), nebo můžete použít tuto rovnici:

Y-faktor = (K-faktor × π) / 2Zadáme Y-faktor do nového vzorce pro BA: BA = {[(π / 2) × Ir] + (Y-faktor × Mt)} × (Bend komplementární úhel / 90)

Budeme procházet procesem pro obě sady rovnic s použitím 60-KSI měkké oceli válcované za studena, která je tlustá 0,062 palce s 0,062 palce. vnitřní poloměr ohybu a úhel ohybu 90 stupňů. V tomto příkladu použijeme faktor K 0,466.

Y-faktor = (0.446 × π) / 2 = 0.7005

BA = {[(π / 2) × 0,062] + (0,7005 × 0,062)} × (90/90) = 0,1408

OSSB = [(Tan (90/2)] × (0,062 + 0,062)] = 0,124

BD = (0,124 × 2) - 0,1408 = 0,1072

Tady jsou výpočty ohybů pouze s použitím K-faktoru a naší původní BA rovnice:

BA = {[(π / 180) × Ir]] + [(π / 180) × K-faktor] × Mt} ×

BA = [(0,017453 × 0,062) + (0,0078 x 0,062)] × 90 = 0,1409

OSSB = [(Tan (90/2)] × (0,062 + 0,062)] = 0,124

BD = (0,124 × 2) - 0,1409 = 0,1071

Rozdíl v BA mezi těmito dvěma výpočty je jen 0,0001 in. A rozdíl v BD je také 0,0001 in., Což v tomto příkladu činí tyto dva způsoby výpočtu BA funkčně stejné. Změňte úhel ohybu nebo vnitřní poloměr ohybu a vše se změní. Zjistíte, že druhá sada vzorců používajících faktor Y je o něco přesnější než použití faktoru K.

Vytočení ve výpočtech ohybu

V průmyslu je běžnou praxí používat hodnotu 0,466 pro hodnotu faktoru K. Ale výběrem správných hodnot dat, včetně K-faktoru založeného na aplikačně specifických proměnných (typ materiálu, způsob tváření a vnitřní poloměr), myslím, že zjistíte, že mnoho problémů, se kterými se setkáváte mezi oběma různé výrobní metody zmizí.