К-фактор в расчете развертки
Возвращение к старой теме расчета длины развертки детали из листового металла при гибке обусловлено необходимостью консолидации некоторой новой и старой информации по этому вопросу. Обобщение и анализ имеющихся данных, думаю, будут полезными для принятия.
. правильных решений на практике.
Длину развертки криволинейного участка принято определять как длину дуги окружности радиусом r по известной со школы формуле:
Lг =π* r * α /180, где
π =3,14…
r – радиус нейтрального слоя, который не растягивается и не сжимается при изгибе
α – угол изгиба в градусах
Главная проблема – как максимально точно вычислить этот радиус r ? Ведь просто взять и измерить его по понятным и очевидным причинам нельзя!
Если представить радиус r в виде суммы R и t (смотри рисунок выше), а размер t в виде произведения толщины материала s на некоторый коэффициент K , то получим формулы:
r = R + t
t = K * s
r = R + K * s
Задача сведена к тому, что для ее решения необходимо знать значение коэффициента К .
Коэффициент смещения условного нейтрального слоя K во многих источниках принято ныне называть коротко: К-фактором.
K =f ( R / s )
На графиках ниже наглядно представлена информация, собранная из ряда доступных популярных источников.
Значения К-фактора, как видите, несколько отличаются у разных авторов.
АСКОН (в старых версиях) «согласен» с немецким стандартом DIN 6935, наш РТМ 34-65 опирается на данные Рудмана и Романовского, Анурьев и «примкнувший» к нему T-flex занимают свою позицию в этом вопросе.
Формула из классического сопромата:
K =1/ln(1+ s / R ) — R / s
— кривая красного цвета, которой, к слову, я раньше пользовался всегда, близка к значениям Рудмана, но всё же выдает несколько большие значения К-фактора в зоне наиболее распространенных на практике отношений R / s .
Данные Рудмана считаются многими коллегами и экспертами в Сети наиболее точными. Возможно. Несколько смущает странный непонятный перегиб кривой Рудмана в весьма интересной для практики области 0,8< R / s . Если данные – результат опытов, то, что такое происходит нестандартное с металлом в этой области?
Некоторые CAD-программы, работающие с листовыми телами, «ждут» решения от пользователя по вводу и подтверждению значения К-фактора. На сегодня, видимо, есть два варианта действий по принятию решения. Первый – поверить какому-либо из вышеназванных источников. Второй – на опыте в результате эксперимента определить значение К-фактора для конкретного материала и условий гибки.
Избравшие второй путь при обеспечении чистоты эксперимента и высокой точности замеров получат истинное значение К-фактора для конкретной детали при строгом соблюдении и повторении определенной технологии.
В помощь решившимся идти по пути эксперимента могу порекомендовать небольшую простую программу BendWorks Олафа Дигеля из Новой Зеландии написанную ещё в 2003 году.
Во-первых, программа считает длину развертки по заданной вами величине К-фактора.
Длина изогнутого участка в развернутом состоянии определяется по формуле:
Lг =π*( R + K * s )* α /180
Во-вторых, если вы не знаете значения K , то программа, определяя длину развертки, в зависимости от способа гибки и жесткости материала предлагает приближенные значения К-фактора согласно таблице, приведенной ниже.
С одной стороны учет свойств металла и способов гибки детали – это несомненный шаг вперед. Но, с другой стороны, жестко фиксированные значения К-фактора в достаточно широких диапазонах R / s – это «минус» точности расчета развертки. Хотя для случаев, не требующих особой точности, определение К-фактора по предложенной автором таблице может быть успешно применено на практике.
В-третьих, программа помогает легко вычислить по результатам экспериментальных замеров реальное значение К-фактора для вашего материала, инструмента, оснастки, технологии. Именно этот вариант определения коэффициента смещения нейтрального слоя K настоятельно рекомендует автор при жестких допусках на размеры гнутой детали.
K =( Lг *180/(π* α ) — R )/ s
Обратите внимание: на графике в начале статьи область, выделенная зеленым цветом, соответствует данным из вышеприведенной таблицы программы. Все-таки она ближе к данным Рудмана, Романовского и классического сопромата в диапазоне 0 < R / s !
В Сети программа легко находится по поисковому запросу «BendWorks».
На старинной страничке автора сказано, что программа «абсолютно бесплатна», и помещены координаты для связи и адрес электронной почты:
Хотя английский интерфейс программы прост и интуитивно понятен, для упрощения работы прилагаю ссылку на файл с переводом статьи-справки автора «The fine-art of Sheet Metal Belding»:
Коэффициент нейтрального слоя при гибке
Раздел первый
Технология холодной листовой штамповки
Раздел второй
Основы разработки технологических процессов холодной листовой штамповки
Глава I. Технологичность листовых штампованных деталей
1. Технологические требования к конструкции штампованных деталей
2. методы повышения технологических листовых штампуемых деталей и пути экономии металла
Глава II. Разработка технологических процессов холодной листовой штамповки
3. Содержание и порядок разработки технологических процессов
4. Раскрой материала и величина перемычек
5. Основы построения технологических процессов холодной листовой штамповки
6. Технологические процессы и штампы, применяемые в мелкосерийном производстве
7. Точность штампованных листовых деталей
Глава III. Выбор прессового оборудования
8. Основные принципы и параметры для выбора пресса
9. Регулировка прессов и закрытая высота пресса
10. Оснащение прессов пневматическими подушками и буферами
11. Современные типы прессов для листовой штамповки
12. Планировка и обслуживание рабочего места
Раздел третий
Типовые кончтрукции штампов, их узлов и деталей
Глава I. Тилевые схемы штампов
1. Технологические типы штампов
2. Конструктивно-эксплуатационные типы штампов
Глава II. Типовые узлы и детали штампов
3. Типовые детали штампов
4. Типовые конструктивные узлы и детали штампов
5. Типовые технологические узлы и детали штампов
6. Точность изготовления и чистота обработки деталей штампов
7. Материалы для деталей штампов 8. Пластмассовые штампы
9. Стойкость штампов
Глава III. Типовые конструкции штампов холодной листовой штамповки
10. Типовые конструкции разделительных штампов (простого, последователе ного и совмещенного действия)
11. Типовые конструкции формоизменяющих штампов (гибочные, вытяжные, комбинированные)
Глава IV. Проектирование и расчеты штампов на прочность и жесткость
12. Порядок и этапы проектирования
13. Технологичность конструкции узлов и деталей штампов
14. Определение центра давления штампа 15. Расчеты деталей штампов на прочность и жесткость
16. Закрытая высота штампа и пресса
Раздел четвертый
Механизация и автоматизация процессов холодной листовой штамповки
Глава I. Способы автоматизации и механизации листоштамповочного производства
1. Основные способы автоматизация
2. Комплексная механизация и автоматизация
Глава II. Устройства для механизации и автоматизации штамповки
3. Механизация и автоматизация подачи материала и заготовок
4. Механизация и автоматизация удаления деталей и отходов
5. Автоматизация счета, укладки (стапелироваиия) и взвешивания отштампо ванных деталей
6. Автоматизация управления, блокировки и контроля процесса штамповки
7. Автоматические штамповочные линии
Раздел пятый
Основные материалы, применяемые в холоднолистовой штамповке
Глава I. Механические и технологические свойства листовых материалов
1. Механические свойства, выявляемые при испытании листовых маталлов на растяжение
2. Анизотропия листовых металлов
3. Технологические свойства и испытания листовых металлов
4. Указания по технологическому применению листовых метериалов
Глава II. Характеристика листовых материалов
5. Основные материалы, применяемые в холодной листовой штамповке
6. Механические свойства основных листовых металлов
Слисок литературы
| Главная > Библиотека > Холодная штамповка. Романовский В.П. |
Ремонт штампов
Заточка штампов
Гибка листового металла — методы и советы по проектированию [часть 2]
Если вы сами создаете чертежи, вам нужно знать следующее. Процесс гибки удлиняет материал. Это означает, что нейтральная линия или ось, о которой мы говорили в предыдущей статье, на самом деле находится не посередине материала. Но плоская деталь должна быть сформирована в соответствии с нейтральной линией. И для нахождения ее положения требуется коэффициент k.
Коэффициент K — это эмпирическая константа, то есть его значение было определено в результате испытаний. Он варьируется в зависимости от материала, его толщины, радиуса изгиба и метода гибки. По сути, коэффициент k смещает нейтральную линию, чтобы обеспечить плоский рисунок, отражающий реальность. Используя его, вы получаете допуск на изгиб, который, по сути, является длиной изогнутой нейтральной оси.
Первую часть данной статьи вы можете найти в нашем блоге по ссылке. Примечание: данная статья является переводом.
Формула коэффициента K:
k — коэффициент k, постоянный; ir — внутренний радиус (мм); t — толщина листа (мм)
Формулы припусков на изгиб:
Для изгибов от 0 до 90 градусов формула выглядит следующим образом:
Для изгибов от 90 до 165 градусов формула имеет вид:
Для изгибов более 165° нет необходимости рассчитывать припуски на изгиб, так как нейтральная ось остается практически посередине детали.
Для расчета плоской детали необходимо использовать длину дуги нейтральной оси
Расчет допуска на изгиб:
Допустим, у вас есть деталь, похожая на ту, что на изображении выше — у нее прямая ножка 20 мм и другая 70 мм. Угол изгиба составляет 90°, толщина листа — 5 мм, а внутренний радиус — 6 мм. Мы хотим узнать конечную длину детали. Во-первых, мы должны начать с коэффициента k:
Другой способ определения коэффициента k — следовать «правилу большого пальца». Просто выберите коэффициент k в соответствии с вашим материалом из приведенной ниже таблицы. Это дает достаточно точные результаты для большинства случаев.
Теперь мы можем перейти к припускам на изгиб:
Для получения окончательной длины мы просто прибавляем две длины ног к припуску на подгибку:
Советы по гибке листового металла:
Итак, я поговорил с нашим опытным менеджером по продажам, который знает толк в гибке листового металла. Он загорелся и решил воспользоваться возможностью и поделиться своими знаниями о гибке листового металла. Таким образом, он привел список распространенных ошибок и решений, как их избежать.
Минимальная длина фланца:
Существует минимальная длина фланца, как уже говорилось ранее. Для ориентировки смотрите таблицу изгибающих усилий. В зависимости от толщины выбирается ширина штампа. Если вы разработаете слишком короткий фланец, он будет неловко «проваливаться» в щель, и вы не получите желаемого результата.
Популярные станки для гибки металла:
Усилие 30 тонн. Длина гиба 1600 мм. Расстояние между колоннами 1100 мм. Глубина зева 180 мм. Мощность двигателя 3 кВт.
Узнайте цену
Усилие, 63 Т. Длина гиба, 2500 мм Расстояние между колоннами, 2050 мм*.
Узнайте цену
Усилие 110 тонн. Длина гиба 2500 мм. Расстояние между колоннами 2050 мм. Глубина зева 320 мм. Мощность двигателя 7,5 кВт.
Узнайте цену
Боковые стороны с фаской:
Фаска должна заканчиваться перед основанием детали
Если вы хотите сделать фланец с фаской на одном или двух концах, предыдущее правило о минимальной длине фланца остается в силе. Фаски должны оставлять достаточно места для выполнения правильных изгибов, иначе фланец будет выглядеть деформированным, и никто не будет удовлетворен.
Расстояние от отверстия до изгиба:
Близко расположенные отверстия могут деформироваться
Если отверстия расположены слишком близко к изгибу, они могут деформироваться. Круглые отверстия не так проблематичны, как другие типы, но болты все равно могут не пройти. Опять же, смотрите диаграмму изгибающего усилия для минимальных размеров фланца и размещайте отверстия дальше, чем минимальные.
Симметрия:
Чтобы избежать путаницы, прямоугольное отверстие может быть с обеих сторон
Существует большая опасность при изготовлении деталей, которые почти симметричны. Если возможно, делайте их симметричными. Если деталь почти симметрична, оператор гибочного пресса может запутаться. Результат? Ваша деталь будет согнута в неправильном направлении.
Заклепочные гайки:
Заклепочная гайка на пути гибочного инструмента
Если вы используете заклепочные гайки вблизи линии изгиба, известно, что их установка перед изгибом хороша для обеспечения его применимости. После изгиба отверстия могут деформироваться. Тем не менее, убедитесь, что гайки не будут мешать инструментам при гибке.
Маленькие фланцы для больших деталей:
Небольшой изгиб в конце большой детали может привести к трудностям
Лучше отказаться от маленьких фланцев на больших и тяжелых деталях. Это очень усложняет производство, и может потребоваться ручная обработка, которая обойдется дороже, чем простая механическая. В результате, если есть возможность, лучше выбрать альтернативное решение.
Сгибы рядом друг с другом:
Проверьте таблицу изгибающих усилий для минимальной длины фланца
Если вы хотите включить последовательные изгибы, проверьте, выполнимо ли это. Проблема возникает, когда вы не можете установить уже согнутую деталь на штамп. Если изгибы направлены в одну сторону — U-образный изгиб, — то общее правило заключается в том, что промежуточная часть должна быть длиннее фланцев.
Разместите изгибы на одной линии:
Эта часть нуждается в многочисленных корректировках.
Лучше всего проектировать изгибы на одной линии, если у вас есть несколько фланцев подряд. Имея это в виду, вы можете свести количество операций к минимуму. В противном случае оператору необходимо вносить корректировки для каждого отдельного изгиба, а это означает потерю времени и денег.
Линия изгиба параллельна стороне:
Такой вид линий сгиба приводит к неточным результатам
Как говорится в заголовке. Для целей позиционирования должна быть параллельная сторона вашей линии изгиба. Если её нет, выравнивание детали станет настоящей головной болью, и в итоге вы можете получить неудовлетворительный результат.
Рельеф изгиба:
Рельеф изгиба необходим
Для достижения наилучшего результата рекомендуется сделать не просто небольшой разрез лазером, а настоящий вырез по бокам будущего фланца — который должен быть рельефом изгиба. Ширина такого надреза должна превышать толщину материала. Это гарантирует отсутствие разрывов и деформаций при окончательном изгибе. Другой хорошей практикой здесь является включение небольших радиусов в рельефы изгиба, поскольку они также снимают напряжение материала.
Сгибание коробки:
Небольшие зазоры гарантируют выполнение работы
При сгибании коробки необходимо оставлять небольшие зазоры между фланцами. В противном случае последний сгиб может врезаться в существующие, ломая всю конструкцию.
Проверьте плоский шаблон:
Следует помнить о том, что время от времени нужно переключать вид CAD на плоский шаблон. В этом есть много плюсов. Во-первых, если вы увлечетесь фланцами, в итоге может получиться что-то, что не может существовать в плоской схеме. А то, что не может существовать в плоской схеме, не может существовать и в любой другой.
Измерьте макет. Возможно, вы сможете скорректировать конструкцию для оптимальной посадки. Старайтесь не брать лист большего размера, если меньший размер находится в пределах досягаемости. Может быть, вы сможете уместить 2 детали на одном листе, если просто убавите несколько миллиметров? Это отразится на окончательной цене проекта.
Эмпирическое правило для минимального радиуса изгиба:
Будьте проще. Что может быть проще, чем выбрать внутренний радиус (ir), равный толщине материала. Это позволяет избежать последующих проблем, излишних раздумий и глупых ошибок. Уменьшение радиуса ниже этого значения может привести к проблемам. Больший радиус только усложнит некоторые другие расчеты.
Направление изгиба:
Изгиб перпендикулярно прокатке
Не следует проектировать изгибы в том же направлении, в котором производилась прокатка материала. Это особенно важно для алюминия. Конечно, все мы знаем алюминиевые корпуса с 4 сторонами, которые подразумевают гибочные операции, противоположные тем, что мы предлагаем. Тем не менее, лучше избегать этого, если возможно. Результатом могут стать неровные поверхности или даже трещины.
Хотя инженеры-производители заботятся о том, чтобы замечать такие вещи, полезно замечать их самостоятельно. Это помогает учесть расход материала.
Загиб кромок:
Оставляйте внутренний радиус, если это возможно
Если вы хотите укрепить края металлического листа, то загиб кромок — отличный вариант. Тем не менее, здесь применимы некоторые советы. Лучше оставить небольшой радиус внутри загиба. Для полного разрушения радиуса требуется большая мощность и тоннаж. Кроме того, это подвергает материал опасности растрескивания. Оставление радиуса, напротив, снимает эту опасность.
Оцените материал:
Обычные тонкие листы конструкционной стали толщиной 1. 3 мм могут выдержать практически все. После этого необходимо провести исследование. Некоторые материалы гораздо более капризны в обращении с ними. Получение хорошего результата зависит от ваших знаний и от помощи, которую может оказать ваш инженер-технолог.
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
Коэффициент положения нейтральной линии при гибке
Теперь определимся с самым загадочным понятием – допуск. Чтобы с этим разобраться, нам пригодится значение коэффициента положения нейтральной линии – в отечественной литературе этот коэффициент обозначается, как правило, просто буквой x или к, в европейской же это значение называется К-фактор.
Останавливаюсь так подробно на названии потому, что в некоторых гибочных станках европейского производства или CAD-программах вы можете встретить это понятие (К-фактор) – теперь вы к этому готовы. Если уж быть до конца честным, еще вы можете встретить Y-фактор = К-фактор * Пи/2.
Итак, вернемся к теории.
Коэффициент x, k или К-фактор – это отношение глубины расположения нейтральной линии (t) к толщине металла (T).
На этом этапе резонно встает вопрос – где этот коэффициент взять?
В идеале, конечно, измерить все самостоятельно. Для этого нужно измерить длину и толщину заготовки. Потом согнуть заготовку, замерить длины получившихся полок и все посчитать, НО умные люди это уже сделали до нас. Поэтому можно использовать готовые табличные значения этого коэффициента. Конечно, данные эти не идеально точны, но они в достаточной степени точны. Особенно если учесть погрешности ваших способов измерения заготовки. Скажу вам так – измерять заготовку линейкой смысла точно нет! (смотрите в Справочной)
Если вы уже заглянули в справочную, то уже обратили внимание, что очень важное значение при расчетах имеют: внутренний радиус гибки (r) и толщина заготовки (S), а точнее их отношение (r/S) – именно они определяет коэффициент нейтральной линии.
При подготовке информации я использовал: 1. Статья «BendWorks. The fine-art of Sheet Metal Bending» Olaf Diegel, Complete Design Services, July 2002; 2. Романовский В.П. «Справочник по холодной штамповке» 1979г