Předpovídání vnitřního poloměru při ohýbání s ohraňovacím lisem

Předpovídání poloměru není nikdy 100% přesné, ale je to tak dobré, jak to jen jde

K předpovědi vnitřního poloměru ohybu při tvarování vzduchem můžete použít některá běžná pravidla a výsledky, které získáte, jsou obvykle dostatečně blízko, ale s pomocí několika online kalkulaček se můžete dostat ještě blíže.

Obrázek 1

Mnohokrát během tvarování netvoříme skutečný poloměr, ale místo toho parabolu.

Pokud jste v posledních měsících sledovali naši diskuzi o poloměru ohybu a o tom, odkud pochází, vítejte zpět. Ať tak či onak, podívejme se, jak hluboko tato poloměrná králičí nora sahá.

V předchozích článcích jsem diskutoval o různých praktických pravidlech, která operátoři používají v dílně, aby dokončili práci. Tato pravidla mohou vaši předpověď vnitřního poloměru ohybu přiblížit, ale můžete se přiblížit ještě více.

Jaký je v tom rozdíl?

Zvažte typickou situaci, kdy použijete pravidlo 20 procent, které uvádí, že vzduchem ohnutý poloměr se tvoří jako procento otvoru matrice, 20 až 22 procent pro nerezovou ocel a asi 16 procent pro ocel válcovanou za studena 60-KSI. základní materiál.

Řekněme, že ohýbáte měkký hliník 13-KSI s 0,984 palce. šířka matrice a razník o poloměru 0,032 palce. Jako výchozí bod vypočítáte vnitřní poloměr ohybu na 16 procentech otvoru matrice na 0,157 palce, i když je to pro 60-KSI materiál, takže se budete muset přizpůsobit typu materiálu. Mezitím, když spočítáte, zda bude ohyb ostrý, zjistíte, že minimální poloměr před vaším 0,032 palce. děrování začne rýhovat linie ohybu je 0,172 palce. Nakonec spustíte zkušební ohyb a zjistíte, že skutečný poloměr je 0,170 palce.

Máte 0,157 palce. poloměr vypočítaný z pravidla 20 procent, pak máte 0,172 palce. poloměr z vašich výpočtů ostrého ohybu. To je rozdíl v poloměru 0,015 palce. Nic moc, co říkáte? V tomto případě je rozdíl kdy aplikovaný na odpočet ohybu může dosáhnout 0,009 palce na ohyb.

Už jste někdy postavili součást se čtyřmi bočními přírubami s dalšími čtyřmi přírubami podél horní části, abyste zjistili, že jeden roh je dokonalý, dva rohy jsou okrajově uspokojivé a jeden vypadá prostě hrozně? Proč se to děje? A malá chyba v odpočtu ohybu způsobená nesrovnalostmi ve výpočtech vnitřního poloměru ohybu znamená velký rozdíl, pokud chcete dokonalé díly hned napoprvé.

Srdcem každé operace ohýbání je vnitřní poloměr ohybu. Pokud můžete vypočítat odpočet ohybu na základě skutečných výsledků, je zaručena přesnost. Jedinou vadou této teorie je, že mnohokrát během tvarování nejsme tvoří skutečný poloměr. Tvar, který tvoříte, může být parabola, symetrická zrcadlená křivka, obecně ve tvaru U, když je orientována, jak je znázorněno na obrázku 1. A konečný poloměr, kterého dosáhnete, je výsledkem odpružení.

Odpružovací efekty

Jak tedy předpovídáme nejpřesnější vnitřní poloměr a správný odpočet ohybu? Abychom toho dosáhli ručně, matematika se dostane hluboko do plevele, takže tam nepůjdu. Spíše jednoduše použijeme dva různé weby kalkulačky.

První je na www.harsle.com. Klikněte na The Complete Circular Arc Calculator. Všimněte si, že štítek Width of Arc v kalkulátoru je stejný jako šířka matrice a Angle Subtended by Arc je stejný jako zahrnutý úhel ohybu.

Ujistěte se, že nastavení rozměrů kalkulačky je správné pro data, která používáte – palce, stopy, milimetry atd. Všimněte si, že když klikneme na Enter, odpovědi, které dostaneme, jsou čistě matematické a nebyly zohledněny pevnost materiálu v tahu.

Obrázek 2

Jak ukazuje tento výpočet z The Complete Circular Arc Calculator na www.harsle.com, s rostoucím úhlem ohybu se zvyšuje i poloměr (výška oblouku).

Informace, kterou na kalkulačce hledáme, je výška oblouku, která se rovná vnějšímu poloměru ohybu. Pojďme najít hodnotu pro naši základní linii, 60-KSI za studena válcovanou ocel, tloušťku 0,125 palce, s použitím 0,984 palce. šířka matrice. Prosím všimněte si, že diskutujeme o tvarování vzduchem, takže úhel matrice nebude mít žádný rozdíl; může to být kanál, akutní nebo V die. Rozhodující je šířka.

Nejprve zadejte uvolněný úhel – tedy 90 stupňů, kterých chceme dosáhnout.

Zadané hodnoty

Úhel Subtended by Arc (včetně úhlu ohybu): 90 stupňů

Šířka oblouku (šířka matrice): 0,984 palce.

Vypočítaná hodnota

Výška oblouku (vnější poloměr ohybu): 0,20379 palce.

Tyto výpočty však nepočítají s odrazem. V našem příkladu použijeme hodnotu 1 stupeň pro odpružení, ke kterému dochází, když máme přibližný vztah 1:1 mezi tloušťkou materiálu a vnitřním poloměrem ohybu. Po razník uvolní tvarovací tlak, materiál se odpruží o 1 stupeň, takže pro kompenzaci nyní používáme včetně úhlu ohybu 89 stupňů. Opět pomocí The Complete Circular Arc Calculator na harsle.com zadáme následující:

Zadané hodnoty

Šířka oblouku (šířka matrice): 0,984 palce.

Úhel Subtended by Arc (včetně úhlu ohybu): 89 stupňů

Vypočítaná hodnota

Výška oblouku (vnější poloměr ohybu): 0,201 palce.

Nyní vezmeme hodnotu Výška oblouku pro náš nový úhel ohybu a vložíme ji do následujícího vzorce:

Výška oblouku – (2 × Tloušťka materiálu2) = Vnitřní poloměr

0,201 – (2 × 0,01562) = Vnitřní poloměr ohybu

0,201 – 0,031 = 0,170 palce. Vnitřní poloměr ohybu

Všimněte si, že tento přístup výšky oblouku se liší od přístupu použitého ve sloupci Základy ohýbání z minulého měsíce, kdy jsme použili délku oblouku. Minulý měsíc jsme vypočítali vnitřní poloměr na základě šířky otvoru matrice; tentokrát mypoužívá konkrétní poloměr.

Minulý měsíc jsme vypočítali poloměr 0,136 palce a právě teď jsme vypočítali vnitřní poloměr pomocí jiné metody a došli jsme k 0,170 palce – rozdíl 0,034 palce. Navíc, pokud bychom použili pravidlo 20 procent (opět pro 60-KSI oceli válcované za studena, jehož poloměr je vypočítán jako asi 16 procent šířky zápustky), bychom vypočítali vnitřní poloměr 0,157 palce, což je polovina mezi těmito dvěma předchozími měřeními. To vše jsou různé způsoby, kterými může poloměr vypočítat s mírně odlišnými výsledky. Ale ano, králičí nora je hlubší!

Parabola a ostré ohyby

Pokud použijete hodnotu poloměru děrování rovnou nebo menší než minimální poloměr ostrého ohybu pro vzduchové tvarování součásti, nebudete již v součásti vytvářet poloměr (více o ostrých ohybech: Místo toho budete vytvářet parabolu Jste ve skutečnosti vtažení jiné délky oblouku do otvoru matrice.

Abychom předpověděli, jak se tato parabola vytvoří, můžeme se obrátit na jinou online kalkulačku:

zadáme náš vnější poloměr a šířku matrice, abychom našli délku oblouku paraboly. Hodnota Výška v tomto online kalkulátoru je ekvivalentní vnějšímu poloměru ohybu, zatímco hodnota Šířka je ekvivalentní šířce matrice:

Zadané hodnoty

Výška: (vnější poloměr): 0,201 palce.

Šířka (šířka matrice): 0,984 palce.

Vypočítaná hodnota

Délka oblouku: 1,0845 palce

Zde je hloubka paraboly (neboli výška oblouku) 0,201 palce a délka oblouku pro parabolu je 1,0845 palce. Tyto hodnoty si zapamatujte. Vraťme se nyní k The Complete Circular Arc Calculator na www.harsle.com a zadáme délku oblouku na 1,0845 palce a šířka matrice na 0,984 palce.

Zadané hodnoty

Délka oblouku: 1,0845 palce

Šířka oblouku (šířka matrice): 0,984 palce.

Vypočítané hodnoty

Výška oblouku (vnější poloměr ohybu): 0,195 palce.

Angle Subtended by Arc

(včetně úhlu ohybu): 86,679 stupňů

Když to uděláte, uvidíte, že výška oblouku (tj. vnější poloměr) je 0,195 palce, o něco menší než 0,201 palce. vnější poloměr z předchozího kalkulátoru, který nebral v úvahu efekt paraboly. Vědět to můžeme bezpečně říci, že se vnitřní poloměr zmenšuje, když se tvoří parabola, k čemuž dochází při použití poloměru razníku, který je menší než minimální poloměr ostrého ohybu. Všimněte si, že parabola také vyžaduje větší úhel ohybu k vytvoření požadovaný uvolněný úhel ohybu; přešli jsme z úhlu ohybu z 89 na 86,68 stupňů, což představuje další 2,32 stupně odpružení. Všimněte si také, že vnitřní poloměr součásti nebude menší než poloměr průbojníku.

Poloměry úhlu a ohybu

Pamatujte, že jakákoli změna poloměru má za následek změnu úhlu ohybu. Pokud na www.harsle.com zadáme šířku matrice a zahrnutý úhel ohybu, dostaneme výsledky znázorněné na obrázku 2.

Výsledky ukazují, že když tvarujete vzduchem, poloměr klesá se zahrnutým úhlem ohybu (kromě ostrých ohybů).

Tento vztah mezi úhlem ohybu a poloměrem se zastaví u sevřených úhlů menších než 28 stupňů včetně (152 stupňů doplňkově), ačkoli minimální sevřený úhel může být větší u materiálu s výrazným zpětným odpružením.

To je částečně pravda, protože minimální úhel ražení ohraňovacího lisu je 28 stupňů včetně. Jak již bylo řečeno, pokračování v uzavírání ohybu nad 28 stupňů včetně povede k určité formě zploštění. Rádius bude rozdrcen až do je dosaženo požadovaného úhlu ohybu nebo je dokončena operace lemování. (Jako rychlá poznámka na okraj, pro uzavřený lem je poloměr nula a srážka ohybu se vypočítá jako procento tloušťky materiálu – 43 procent za perfektní podmínkách, i když je to operace velmi závislá na operátorovi.)

Faktoring pro pevnost v tahu

V předchozím příkladu jsme pro výpočty použili 1 stupeň odpružení. U měkké oceli válcované za studena 60-KSI je průměrná velikost zpětného odpružení 1 stupeň nebo méně. A co ostatní materiály?

Za tímto účelem můžeme předpovídat odpružení s rozumnou mírou přesnosti pomocí následujícího vzorce, který vyžaduje, abychom převedli všechny hodnoty na metrické. Vezměte prosím na vědomí, že předpovídání odrazu není nikdy 100 přesné. Nicméně tyto vzorce dělat docela dobrou práci.

[(vnitřní poloměr v milimetrech/2)/

Tloušťka materiálu v milimetrech] × Součinitel tahu

Součinitel tahu = Pevnost materiálu v tahu v PSI/60 000

Nejprve spočítejme odpružení, jako bychom pracovali s naším základním materiálem 60-KSI s vnitřním poloměrem ohybu 0,170 palce:

[(vnitřní poloměr v milimetrech/2)/

Tloušťka materiálu v milimetrech] × Součinitel tahu

Tloušťka materiálu: 0,125 palce × 25,4 = 3,175 mm

Vnitřní poloměr ohybu: 0,170 palce × 25,4 = 4,318 mm

(4,318/2) /3,175

2,159 mm /3,175 mm = 0,68 stupně odpružení

V tomto příkladu to zaokrouhlíme nahoru na 1 stupeň. Poté můžeme použít koeficient tahu pro nerezovou ocel 88-KSI 304.

Součinitel tahu = Pevnost materiálu v tahu v PSI/60 000

88 000/60 000 = 1,466666

1,0 stupně × 1,466666

To nám dává 1,46 stupně pro nerez 88-KSI 304. Zaokrouhlením nahoru získáme 1,5 stupně odhadovaného odpružení s poměrem 1:1 mezi vnitřním poloměrem a tloušťkou materiálu.

Zpět ke kalkulačce

Nyní, když můžete odhadnout odpružení s určitou rozumnou úrovní přesnosti, můžete jej nyní kompenzovat. Chcete-li určit úhel, který potřebujete kompenzovat odpružení, jednoduše odečtěte hodnotu odpružení, pokud s ním pracujete zahrnuté úhly ohybu, nebo tuto hodnotu přidejte, pokud používáte doplňkové úhly ohybu. Kalkulačka kruhového oblouku na www.harsle.com pracuje se zahrnutými úhly ohybu (opět označeny Subtended Angle of Arc).

Jakmile znáte vnitřní poloměr – tedy skutečný vnitřní poloměr, který se objeví v hotovém kusu – můžete pak vložit hodnotu poloměru do svých vzorců ohýbání (viz postranní panel).

Závěr, prozatím

Správným předpovídáním vnitřního poloměru můžeme přesně vypočítat srážky ohybu. Z několika různých způsobů, jak lze předpovědět vnitřní poloměr, není žádný dokonalý, ale tento je asi tak dobrý, jak jen může. Přesto ohýbání ano příliš mnoho proměnných k dosažení 100procentní přesnosti.

U vzduchového tváření je také nezbytností, aby technik nebo programátor informoval technika o sadách nástrojů, kolem kterých byl navržen jakýkoli daný ohyb. Technik si navíc musí uvědomit absolutní důležitost jejich použití nástroje k dosažení kvalitních dílů.

Příští měsíc se budeme zabývat tím, jak vypočítat vnitřní poloměr ohybů, kde je vztah mezi vnitřním poloměrem a tloušťkou materiálu velmi velký – ohyb s hlubokým poloměrem. Ohyby s velkým poloměrem mají problémy s úhlem matrice, matrice šířka, vícenásobné zlomení a samozřejmě velmi velké množství odpružení.

Králičí nora má stále co dělat, ale ta cesta stojí za to.

Přehled ohýbacích vzorců

Tyto vzorce pro přídavek na ohyb, vnější odsazení a odpočet ohybu jsou dobře zavedené a každou hodnotu lze použít různými způsoby k výpočtu rozvržení plochého polotovaru součásti.

Vzorce

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

× Stupně ohybu komplementární

OSSB = [Tečna (stupeň úhlu ohybu/2)]

× (Mt + Rp)

BD = (OSSB × 2) – BA

Klíč

Rp = poloměr průbojníku (spodní část)

nebo plovoucí vnitřní poloměr (tvorba vzduchu)

Mt = Tloušťka materiálu

BA = Přídavek na ohyb

BD = Srážka ohybu

OSSB = Vnější pokles

0,017453 = π/180

0,0078 = K faktor × π /180

K faktor = 0,446