Полное руководство по расчету силы изгиба для гибочных станков с ЧПУ.

Вы когда-нибудь задумывались, как точно определить усилие изгиба, необходимое для обработки листового металла? В этой познавательной статье мы углубимся в сложности расчетов усилия изгиба, опираясь на опыт квалифицированных инженеров-механиков. Узнайте о ключевых факторах, влияющих на усилие изгиба, и научитесь использовать проверенные формулы для оптимизации процессов обработки металла. Приготовьтесь повысить свой уровень знаний в области гибки листового металла!

В настоящее время широко используемые формулы для расчета изгибающей силы в значительной степени заимствованы из зарубежных источников, зачастую без четкой информации об их происхождении или контексте применения.

В данной статье систематически анализируется процесс вывода формулы расчета изгибающей силы и излагаются необходимые параметры.

Кроме того, мы представим новый подход к расчету изгибающей силы, направленный на расширение его применимости в различных сценариях.

Формула силы изгиба листового металла

В последние годы листогибочный пресс Эта технология получила широкое распространение в различных отраслях промышленности, значительно расширив свои производственные возможности.

Несмотря на свою популярность, систематическое обсуждение методов расчета изгибающей силы до сих пор практически отсутствует.

В настоящее время в руководствах по эксплуатации листогибочных прессов различных производителей рекомендуются два основных типа формул расчета изгибающего усилия:

1. P=650⋅S²⋅l / V​
2. P=1,42⋅S²⋅l⋅σb / V ​​

В этих формулах:

• P = изгибающая сила (кН)
• S = толщина листа (мм)
• l = длина изгиба листа (м)
• V = ширина нижнего отверстия матрицы (мм)
• σb= предел прочности материала на растяжение (МПа)

Рекомендуемые производителями формулы для расчета изгибающей силы выводятся из вышеупомянутых формул.

Хотя эти формулы широко распространены в различных брошюрах о товарах, зачастую недостаточно доказательств, подтверждающих их точность.

Вывод формулы расчета изгибающей силы и область ее применения.

На рисунке 1 схематически показан процесс гибки листового металла.

• PИзгибающая сила
• SТолщина листа:
• VШирина нижнего отверстия матрицы
• rВнутренний радиус в процессе изгиба
• KШирина горизонтальной проекции зоны деформации при изгибе

Расчет изгибающей силы и связанных с ней параметров объясняется следующим образом:

Для свободного изгиба рекомендуемая ширина нижнего отверстия матрицы составляет (V) должна быть в 8-10 раз больше толщины листа (S), с целевым соотношением ширины к толщине, равным V/S=9.

Нажимной тормоз Производители обычно указывают значения ширины матрицы (V) и внутренний радиус (r) изогнутой заготовки в таблицах параметров изгибающей силы. Отношение радиуса к ширине обычно определяется как r=(0,16 до 0,17)V, при этом обычно применяется значение 0,16.

В процессе изгиба материал в зоне деформации подвергается значительной пластической деформации, что позволяет ему изгибаться вокруг центральной линии. В некоторых случаях на внешней поверхности изогнутой области могут образовываться небольшие трещины.

Напряжение в зоне деформации, за исключением области вблизи центрального слоя, приближается к пределу прочности материала на растяжение, при этом верхняя часть нейтрального слоя находится под сжатием, а нижняя — под растяжением.

На рисунке 2 показано поперечное сечение и соответствующее распределение напряжений в зоне деформации.

• SТолщина листа:
• lДлина изгиба листа

Изгибающий момент в сечении зоны деформации выражается следующим образом:

На рисунке 1 показан изгибающий момент, создаваемый изгибающей силой в зоне деформации.

От M1 =M2, получаем:

При гибке листа с использованием универсальной формы на гибочном станке, как показано на рисунке 3, большинство листов сгибаются на 90°. В этом случае, K определяется следующим образом:

Путем замены K Подставим в уравнение (1):

Предел прочности на растяжение обычных материалов, σb​, приблизительно 450 Н/мм². Это значение можно использовать в формуле (2) для расчетов.

Полученная формула для расчета изгибающей силы соответствует информации, представленной в зарубежных брошюрах.

В состав этой формулы входят следующие переменные:

• SТолщина листа:
• rВнутренний радиус при изгибе
• KШирина горизонтальной проекции зоны изгибной деформации

В процессе вывода необходимо выполнить два дополнительных условия при использовании формул (2) или (3) для расчета изгибающей силы: отношение ширины к толщине (V/S) должно равняться 9, а отношение радиуса к ширине должно равняться 0,16.

Несоблюдение этих условий может привести к существенным ошибкам в расчетах.

Новые методы и этапы расчета изгибающих сил

Расчет изгибающей силы может стать сложным, если добавить два дополнительных требования (соотношение ширины и толщины). V/S( =9 и отношение радиуса к ширине = 0,16) не могут быть достигнуты из-за проектных или технологических ограничений.

В таких случаях рекомендуется выполнить следующие действия:

1. Рассчитайте отношение ширины к толщине и отношение радиуса к ширине:
   Используйте толщину листа (S), радиус изгиба (r), и меньшую ширину отверстия матрицы (V) для определения этих соотношений.
2. Определите ширину проекции зоны деформации:
   При расчете ширины проекции зоны деформации следует учитывать влияние деформации листа.
3. Рассчитайте изгибающую силу, используя формулу (1):
   Примените формулу (1) для вычисления изгибающей силы, учитывая любые различия в радиусе изгиба и соответствующей зоне деформации.

Следуя этим шагам, вы сможете получить более точный и надежный результат по сравнению с использованием общепринятых формул. Пример, иллюстрирующий этот процесс, приведен на рисунке 4.

Пример:

• Толщина листа (S) = 6 мм
• Длина листа (l) = 4 м
• Радиус изгиба (r) = 16 мм
• Нижняя ширина отверстия матрицы (V) = 50 мм
• Предел прочности материала на растяжение (σb​) = 450 Н/мм²

Вопрос: Как рассчитать усилие изгиба, необходимое для гибки в воздухе?

Вот шаги:

1. Рассчитайте отношение ширины к толщине и отношение радиуса к ширине:
   Для начала определите эти соотношения, исходя из толщины листа и размеров нижнего отверстия матрицы.

2. Рассчитайте проекционную ширину зоны деформации:
   Оцените прогнозируемую ширину зоны деформации, учитывая деформацию листа в процессе изгиба.

3. Рассчитайте изгибающую силу, используя формулу (1):
   Наконец, примените формулу (1) для вычисления требуемой силы изгиба.

Если для расчета изгибающей силы использовать общепринятую формулу, можно сделать вывод, что:P1/P2 = 1,5

Это указывает на то, что разница между P1 и P2 в 1,5 раза больше.

Причина этого расхождения заключается в том, что в данном примере радиус изгиба относительно велик, что приводит к увеличению деформированной площади и, следовательно, к большей требуемой силе изгиба.

В данном случае отношение радиуса к ширине составляет 0,32, что превышает ранее упомянутые критерии.

Использование стандартной формулы для расчета изгибающей силы в данном случае не подходит. Преимущества применения нового метода расчета становятся очевидными на этом примере.

Кроме того, существует онлайн-калькулятор для расчета изгибающей силы с использованием этого нового метода.

Таблица прочности на растяжение

Формулы расчета изгибающей силы при чеканке

Формулы для расчета параметров чеканки отличаются от тех, которые используются при гибке металла в воздухе:

1. Ширина V-образного профиля:

V = толщина листового металла × 5

2. Внутренний радиус:
   Внутренний радиус определяется наконечником пуансона и должен рассчитываться по следующей формуле:

Радиус = толщина листового металла × 0,43

3. Сила, необходимая для чеканки монет:
   Силу, необходимую для чеканки монет, можно рассчитать следующим образом:

F (кН/м) = Толщина² × 1,65 × Предел прочности на растяжение (Н/мм²)²) × 4,5 / Ширина V-образного элемента

4. Минимальный внутренний край:
   Формула для расчета минимального внутреннего края остается неизменной:

Минимальная внутренняя кромка = V-образная форма штампа × 0,67

Формулы расчета изгибающей силы для Z-образного изгиба

Для придания листовому металлу нужной формы и управления его упругим восстановлением, чтобы получить желаемый профиль, для работы с некоторыми инструментами требуется определенное усилие.

Например, рассмотрим инструменты для создания изгибов, которые одновременно создают два изгиба с небольшим расстоянием между изгибом и контр-изгибом. Поскольку эти инструменты выполняют два изгиба одновременно, упругое восстановление должно быть полностью компенсировано чеканкой.

Формула для расчета необходимой силы выглядит следующим образом:

Где:

• кН/м = необходимая сила на метр
• Z = колебание в мм
• Количество изгибов = 2 для Z-образного изгиба

Инструменты для регулировки угла наклона обычно представляют собой держатель, в который выбранные инструменты крепятся с помощью установочных винтов в зависимости от требуемого угла наклона.

Перед покупкой крайне важно проконсультироваться с производителем по техническим вопросам, поскольку эти системы предназначены для гибки тонкого листового металла с максимальной толщиной 2 мм. Однако фактическая максимальная толщина может зависеть от типа используемой вставки и может быть меньше 2 мм.

Заключение

Приведенные формулы и шаги для расчета изгибающей силы применимы не только к угловому изгибу листов, но и к дугообразному изгибу, который технически считается угловым изгибом с большим радиусом изгиба.

Важно помнить, что для формирования дугообразной формы необходима специальная конструкция пресс-формы. При прогнозировании зоны деформации расчеты должны основываться на конкретных параметрах процесса, установленных в ходе изготовления, поскольку их нельзя определить с помощью одной формулы.

Например, 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 листогибочный пресс мощностью 28 000 кН и круглую форму. Методы, описанные в этой статье, были использованы для расчета силы изгиба, что позволило получить удовлетворительные результаты в процессе проектирования формы для дугообразной формы.