Гибочный инструмент для гибки металла
Изгиб металла под углом 90 градусов
Гибка гибочного пресса подразделяется на две основные категории с несколькими вариантами компромисса. Первый - это основа для всех работ с листогибочным прессом и называется изгибанием воздухом. Второй тип называется изгиб снизу.
А) Воздушный изгиб 
Воздушный изгиб определяется как три точки контакта с деталью, образуя угол прямой линии (рис. 3-1). Носик верхней или верхней матрицы заставляет деталь формироваться в нижнюю матрицу в форме V. Прилагаемый угол, обработанный как на верхней, так и на нижней головке, не должен допускать какого-либо контакта с деталью, кроме носика верхней головки и углов отверстия прорези в нижней головке. Когда верхняя матрица проникла достаточно глубоко в нижнюю матрицу, чтобы создать требуемый угол (это находится в нижней части хода формования), верхняя головка возвращается в верхнюю часть хода, освобождая теперь сформированную деталь. Когда деталь высвобождается, две ножки вновь сформированной детали будут несколько отскочить назад, пока напряжения в сформированной детали не будут сбалансированы. Если материал представляет собой простую холоднокатаную сталь, то обычно металл раскрывается на 2-4 ° от угла, фактически сделанного во время хода формования.
Подавляющее большинство штамповочных прессов выполняет простой изгиб под углом 90 °. Чтобы обеспечить возврат пружины, угол резания на верхней и нижней матрицах будет обработан под углом менее 90 °, обычно между 75 ° и 85 °. Это позволяет детали иметь только три точки контакта с инструментом и не иметь контакта с другими поверхностями. Радиус вершины верхней матрицы должен быть меньше или меньше толщины металла, который формируется. Чем острее радиус носа, тем больше износ матрицы. Специальные радиусы носа часто требуются для алюминия, высокопрочного материала или экзотических материалов.
Существует два простых практических правила, которые годами использовались для выбора инструмента, который обеспечит наиболее стабильный и точный изгиб при формовании мягкой стали. Рекомендуемые V-образные отверстия, найденные на графиках тоннажа с изгибом воздуха, основаны на этих методах.
Первое правило, разработанное в 1920-х годах для определения наилучшего отверстия матрицы, - это умножить толщину материала на 8 и округлить ответ до ближайшей простой дроби. Например, мягкая сталь 16-го калибра имеет номинальную толщину 0,060 ". Умножьте 0,060" × 8, а ответ - 0,48 ". Чтобы выбрать правильное отверстие, ответ округляется до 0,5".
Операторы гибочного пресса также обнаружили, что при формовании мягкой стали внутренний радиус в изогнутом материале зависел от отверстия V-образной головки. Хотя внутренний радиус является параболической формой, а не истинным радиусом, обычной практикой является измерение этой дуги с помощью простого радиометра, который точно соответствует сформированной детали. Таким образом, второе правило заключается в том, что ожидаемый внутренний радиус в 0,156 (5/32) раз больше используемого отверстия. Если отверстие в V-образной головке больше, чем в 12-кратном, чем в V-образном отверстии, становится очевидным, что внутренний радиус фактически является эллиптическим, и любой размерный радиус, требуемый на чертеже, является оценочным. Если предпринята попытка сформировать деталь с использованием V-образного отверстия, в 6 раз превышающего толщину материала, внутренний радиус не будет радиусом, поскольку материал будет пытаться сформировать теоретический внутренний радиус, составляющий менее одной толщины металла, что нецелесообразно. согнуть воздух.
B) Допуски на изгиб воздуха (только угловые)
Поскольку низкоуглеродистая сталь может быть непоследовательной от кусочка к кусочку, от катушки к катушке или от нагрева к нагреву, следует ожидать угловых изменений. Материал может измениться в химии, что влияет на растяжение и предел текучести. Прокатка материала в процессе производства может вызвать изменения толщины, которые влияют на угловую консистенцию.
Другие изменения являются следствием изношенного инструмента, нажимных тормозов, которые не всегда повторяются в нижней части хода, или плохой настройки оператором или специалистом по настройке. Будет обнаружено, что большинство встречающихся угловых отклонений являются материальными отклонениями. Если прижимной тормоз поддерживается должным образом, он должен повторяться до конца хода каждый раз в пределах допустимого допуска. Изношенный инструмент, после того как он был установлен и отрегулирован для получения приемлемой детали, не меняется от детали к детали. Если оператор правильно определяет положение детали и оказывает помощь детали вверх во время хода формования, как это требуется, допуск детали не должен изменяться. Следует отметить, что если отформованная деталь извлекается из гибочного пресса с правильно сформированным углом, а затем упал на пол или брошен в контейнер, образованный угол может открыться и выйти за пределы допуска.
Если учитываются только стандартные допуски по манометру, для определения допусков можно использовать простой эскиз, показывающий чертеж детали, имеющей некоторую толщину, которая сформирована под углом 90 °. Эскиз детали должен показывать внутренний и внешний радиус детали. Эскиз должен включать три метки: одну метку, чтобы показать, где верхняя матрица соприкасается с частью на внутренней стороне сгиба, и две метки на внешней стороне материала, чтобы показать, где деталь будет соприкасаться с радиусами углов V-образной головки.
Эскиз иллюстрирует часть номинальной толщины манометра, если смотреть на нижнюю часть хода формования с соответствующим контактом инструмента. Рис. 3-3 иллюстрирует (с помощью пунктирных линий) возможные изменения материала в пределах диапазона измерений. Если материал толще, внешняя поверхность вдавливается дальше в полость V-образной матрицы, что приводит к изгибу угла. Если материал тоньше, чем номинальный, внешняя поверхность не проникает в V-образную головку в достаточной степени, чтобы составить правильный угол. Таким образом, угол остается открытым. Поскольку была изменена только толщина материала, становится ясно, что изменения материала будут вызывать угловые изменения при использовании простых воздушных изгибов. Если толщина материала становится толще, чем материал, использованный для исходной настройки, можно ожидать угол перегиба. Если толщина материала меньше, чем материал, использованный для исходной настройки, угол изгиба будет открытым.
Каждый образец материала может быть тщательно нарисован с использованием увеличенной шкалы или компьютерной графики, которая может измерять угловые отклонения, которые не только показывают изгиб на 90 °, но также показывают их более толстые и более тонкие допуски, как описано выше. Было бы обнаружено, что среднее угловое отклонение для калибровочного материала было бы около ± 2 °.
Практический опыт показал, что нормальный пакет материалов, подаваемых на листогибочный пресс, не будет иметь всего диапазона допусков, допустимого на таблице допусков. Можно ожидать некоторых изменений материала, так как для производства рулона стали, чтобы сохранить след полосы по прямой линии, центр листа сделан немного толще, чем каждый край. Когда катушка обрезается или заглушается до размеров материала, необходимого для изготовления конкретной детали, некоторые
разница в толщине произойдет. Сколько или в каком направлении не будет известно, если каждая деталь не будет измерена и помечена до выполнения необходимых изгибов. Практически во всех случаях это нецелесообразно как с точки зрения затрат, так и с точки зрения времени.
Опыт работы с листовым металлом доказал, что вариации материала в листах из низкоуглеродистой стали толщиной до 10 мм и длиной до 10 футов будут вызывать фактическое угловое отклонение ± 0,75 ° при изгибе воздухом. От первоначальной части испытания следует ожидать дополнительных изменений, которые казались приемлемыми, но могли иметь различия из-за прогиба машины, износа матрицы или повторяемости машины. В листовом металле (толщиной 10 или менее) твердость поверхности, вызванная операцией прокатки в процессе производства, и химические изменения в материале, все добавляют
некоторые возможности для вариаций.
Из-за множества других факторов, которые необходимо учитывать, в диапазон допуска следует добавить дополнительно ± 0,75 °. Общий диапазон допусков представляет собой сложение допусков, ожидаемых от возможных изменений материала, а также изменений, вызванных всеми другими неизвестными факторами, только что перечисленными. Реалистичная терпимость, которая должна быть
Рассматривается, когда изгиб из стали толщиной 10 или более тонкой стали толщиной до 10 футов составляет ± 1,5 °. Для плиты требуется дополнительная степень, так как вариации материала значительно больше.
Допуск для материала изгиба воздуха 7 калибра и толщины будет толщиной от ± 2,5 ° до 1/2 дюйма. Более тяжелые материалы часто формируются с улучшенными допусками при использовании более одного хода плунжера, и важно помнить, что любой Обсуждение толерантности основано на использовании рекомендованных верхних и нижних штампов.
Для удержания постоянного изгиба требуется отверстие с V-образной головкой, которое позволяет ножкам детали проникать вниз в V-образную головку в достаточной степени, чтобы каждая ножка или фланец имели плоское расстояние 2,5 толщины металла за пределами внешнего радиуса детали перед контактом с углы ви умирают. Квартира необходима для обеспечения контроля угла изгиба. Рекомендованное V-образное отверстие «8-кратной толщины металла» обеспечивает хорошую плоскость, позволяющую формировать однородные детали в пределах обсуждаемого диапазона допусков. Меньшее отверстие проема (например, в 6 раз толще металла
отверстие) на самом деле образует немного меньший внутренний радиус, но плоскость от внешнего радиуса до контакта с ви-образными углами также будет уменьшена. Это уменьшение плоской поверхности приводит к дополнительным угловым изменениям детали. Более крупное отверстие V-образной формы обеспечит большую плоскость, но также увеличит размер внутреннего радиуса. Больший радиус приведет к большему упругому возврату при сбросе давления формования, что приведет к большей потенциальной вариации детали.
Практический допуск на изгиб листового металла толщиной до 10 мм и длиной 10 футов составляет ± 1,5 °. Часто считается, что это изменение больше, чем можно принять, но, как и во всех допусках, максимально возможный диапазон обычно не достигается в одной части. Стандартная статистическая криволинейная кривая должна отражать реальные изменения изгиба. Это означает, что большая часть деталей будет сформирована с гораздо меньшим разбросом. Большинство производственных процессов требуют только нескольких частей каждой формы для формирования. Благодаря наличию высокотехнологичных, компьютерных прессов,
воздушная гибка восстанавливает свою популярность, которая несколько упала с 1960-х до 1980-х годов.
C) Формование с помощью умирающих штампов
Чтобы получить лучшую угловую консистенцию или компенсировать проблемы повторяемости или отклонения гибочного пресса, может быть выбран метод формования, называемый опусканием (рис. 3-4).
Дно часто создает проблемы для оператора гибочного пресса. Метод формования имеет четыре различных определения в зависимости от конструкции инструмента и от того, как он используется во время цикла формования. Любая простая прямая линия, образующаяся там, где сформированная деталь касается наклонной секции «V-образного сечения», в дополнение к углам отверстия V-образного сечения больше не является воздушным изгибом. Это должно быть классифицировано как некоторый тип нижнего штампа, потому что завершение изгиба потребует больше
сила, которая потребовалась бы для того, чтобы сделать такой же воздушный изгиб.
1) Истинное дно
Верхняя и нижняя матрицы обработаны таким образом, что формирующие поверхности имеют тот же угол, что и угол детали, которая должна быть сформирована. Если требуется угол 90 °, верхняя и нижняя поверхности матрицы обрабатываются под углом 90 °, симметричным относительно центральной линии. Радиус кончика или носика верхней матрицы обрабатывается с радиусом в один металл или до ближайшей простой дроби. Инструменты для обработки радиусов часто ограничены конкретными
дроби, а затем преобразуются в соответствующие десятичные размеры.
Это обычная практика, так как большая часть работ по подбору выполняется предварительно с использованием материалов 14 или более тонких, чтобы выбрать стержни с одинаковой шириной для верхнего и нижнего матриц.
Часто выбранное отверстие V-образного сечения совпадает с отверстием V-образной головки, имеющим толщину металла в 8 раз, рекомендуемым для матрицы с воздушным изгибом. Тем не менее, некоторым операторам удобнее, когда отверстие в V-образной матрице имеет толщину металла в 6 раз больше. Это отверстие вызывает первоначальное формирование материала до внутреннего радиуса приблизительно одной толщины металла. Когда материал формируется либо с использованием метода воздушного изгиба, либо с помощью инструментов нижнего типа, когда деталь вдавливается в отверстие V-образного отверстия, в металл формируется внутренний радиус. Хотя называется радиусом, это на самом деле
некоторый тип «параболической» формы. Это очень важно знать, так как это помогает объяснить, что происходит с ножками детали во время цикла формования, с использованием штампов с опусканием.
Во время цикла формования происходит несколько функций, которые могут повлиять на качество конечного угла. Радиус вершины верхней матрицы обработан с истинным радиусом. Внутренний радиус, образованный на внутренней части детали, имеет эллиптическую форму из-за того, что деталь изгибается воздухом, когда она проходит в полость матрицы. Эллиптическая форма будет немного больше, чем радиус, обработанный на матрице. Когда внешние ножки детали ударяются о наклонные стороны отверстия V-образного штампа, могут возникнуть несколько условий. В зависимости от положения верхней матрицы в нижней части хода и величины силы или тоннажа, воздействующего на деталь, оператор может обнаружить, как показано на Рис. 3-5, одно из следующего.
Стадия 1) Внутренний радиус детали будет в 0,156 раз превышать правило раскрытия ви, как при изгибе воздухом.
Стадия 2) Если ход толкнул деталь вниз до нижней части V-образной матрицы, используя только усилие, необходимое для изгиба детали с помощью воздуха, сформированный угол может открыться, вероятно, от 2 ° до 4 °, когда верхняя головка вернется в верхнюю часть. инсульта
Стадия 3) Если ход формования был немного понижен, так что тоннаж в нижней части хода увеличился примерно в 1,5-2 раза по сравнению с нормальным тоннажем с воздушным изгибом, тогда давление было сброшено, когда плунжер вернулся в верхнюю часть хода. результирующий угол будет изогнут на несколько градусов. Угол наклона будет очень постоянным по допускам, но не будет желаемым конечным углом.
Этап 4) Если нижняя часть настройки плунжера хода увеличена так, чтобы тоннаж в нижней части хода увеличивался в 3–5 раз по сравнению с тоннажем, требуемым для простого воздушного изгиба, углы верхнего штампа будут приводить к изгибанию опорных ног части обратно на нужный угол, обычно 90 °.
Очевидный вопрос: «Почему деталь изгибается под углом менее 90 °, когда угол матрицы, по-видимому, должен ограничивать движение фланца?» Ответ довольно прост. Возьмите одну руку и держите ее перед собой. Держите четыре пальца вместе и откройте большой палец, чтобы образовать угол между большим и указательным пальцами. Обратите внимание на большую эллиптическую форму, которую ваша кожа делает между большим и указательным пальцами. Возьмите указательный палец другой руки и начните прижимать его к центру эллиптической области между большим и указательным пальцами.
Сразу же, ваш большой и указательный пальцы начнут двигаться вместе, уменьшая размер исходного угла, который вы сделали. То же самое происходит при использовании операции дна. Верхний радиус штампа является истинным радиусом. Форма, сформированная в материале, когда он вдавливается в матрицу, является несколько эллиптической. В нижней части хода, когда накапливается тоннаж, деталь будет сгибаться так же, как ваши пальцы. Фланцы будут перегибаться, пока не коснутся углов верхней матрицы. Если в это время сбросить давление, фланцы могут отскочить назад.
Если деталь ударить достаточно сильно, чтобы площадь, контактирующая с верхней головкой, превысила предел текучести материала, упругая отдача была бы устранена. Если в это время сбросить давление формования, деталь все еще может находиться в состоянии избыточного давления. Он останется там до тех пор, пока верхняя матрица не будет установлена ниже, чтобы углы верхней матрицы заклинили фланцы под приемлемым углом 90 °. Это требует большого тоннажа. Чем острее радиус верхней части носа, тем больше величина перегиба.
2) Дно с Springback
Опытный оператор гибочного пресса может часто иметь возможность формировать различные детали, используя функцию перегибания, которая происходит в цикле формования с опусканием, как описано ранее. Оператор должен тщательно отрегулировать ход цикла формования, чтобы угол перегибания не превышал « установить. »Когда плунжер возвращается к вершине хода, сформированный угол вернется к требуемой форме. Этот метод требует только примерно в 1,5 раза больше нормального тоннажа воздушного изгиба и может обеспечить угловую точность немного лучше, чем допуски по воздушному изгибу. Недостатком является то, что, если деталь ударить слишком сильно, угол останется изогнутым. Тогда только нижний тоннаж позволит верхней головке отодвинуть ножки назад на 90 °. Этот метод формовки требует большого опыта оператора для последовательного получения хороших деталей (см. Рис. 3-5, Этапы 2 и 3). Многие пользователи малых тоннажных прессов пытаются использовать этот метод, даже используя острые верхние матрицы, чтобы сформировать свои детали. Часто оператор будет повторно
несколько раз согнуть части, чтобы выровнять ноги под углом изгиба 90 °.
Если дно с подпружиненным формованием выполнено с верхней головкой, радиус носа которой меньше толщины металла, верхняя матрица создаст складку или паз на внутренней поверхности радиуса. Это будет складка
Когда верхняя матрица соприкасается с материалом, создается давление, чтобы начать изгиб материала в прорези.
Некоторые люди ошибочно принимают эту складку за острый внутренний радиус. Фактическая форма детали - нормальный внутренний радиус
со складкой в центре.
Есть ряд компаний, продающих то, что называют «высокоточными» инструментами для гибочного пресса (часто связанными с
с инструментами европейского стиля, описанными в главе 21), которые обеспечивают угол наклона 88 ° на их штампах. Это попадает в
Концепция «дно с упругой отдачей». Этот тип матрицы не предназначен для работы с прессом с «программируемым углом»
Варианты торможения доступны во многих новых высокотехнологичных машинах, поскольку они запрограммированы на работу только с настоящими штампами с воздушным изгибом. Матрицы с углом 88 ° не попадают в эту категорию, так как они требуют, чтобы материал фактически касался боковых сторон нижней матрицы, чтобы уменьшить часть упругого возврата.
3) чеканка
Некоторые разработчики деталей считают, что внутренний радиус детали должен быть меньше толщины металла. Единственный способ, которым это может быть сделано, - это нагнать небольшой радиус на верхней матрице (меньше, чем толщина одного металла) во внутренний радиус, который был сформирован в металле во время воздушной изгибающей части рабочего цикла.
Острый радиус носа на верхней головке выталкивает вниз в часть в нижней части хода и реформирует
внутри в меньший радиус. Когда твердый металл смещается или изменяется по форме, это похоже на плоские поверхности
металлический диск, преобразуемый в новую форму, такую как пенни, десять центов или никель. В этом случае смещение металла создает новую желаемую деталь, которая называется монетой. Когда верхняя матрица вытесняет металл во внутреннем радиусе детали, метод формования называется чеканкой. Усилие, необходимое для смещения металла внутреннего радиуса детали на 1/2 металлического внутреннего радиуса, будет в 5-10 раз превышать тоннаж, необходимый для того, чтобы изогнуть воздух этим материалом с использованием рекомендованного отверстия V-образного штампа (Рис. 3-7) ,
Существует ошибочное мнение, что более острый внутренний радиус, полученный при чеканке, приведет к меньшему внешнему радиусу. Это мышление может быть опровергнуто на чертежной доске. Деталь, использующую указанную толщину колеи, должна быть вытянута в увеличенном масштабе, показывая материал под типичным углом 90 °. Внутренний радиус должен быть приведен к тому же расчетному радиусу, который был бы сформирован, если бы использовался рекомендованный V-образный штамп. Линия вдоль внутренней части каждого фланца должна быть вытянута, чтобы проиллюстрировать острый, или 0 ", внутренний радиус. Небольшая область, теперь показанная двумя прямыми линиями под углом 90 °, и изогнутая линия внутреннего радиуса иллюстрирует количество материала, которое будет смещен, если в этой части был сделан острый угол.
4) Дно с использованием углов, отличных от 90 °
Для многих деталей необходима точность типа опускания, но у гибочного пресса нет доступного тоннажа для формирования детали с настоящими умирающими днищами. Тоннаж, необходимый для приведения детали в согласованное положение «согнуты», только в 1,5-2 раза превышает расчетный тоннаж воздушного изгиба для этого калибра из мягкой стали. Как только деталь достигает заданного угла наклона, угол по длине линии сгиба будет очень постоянным. Если деталь представляет собой деталь, которая будет многократно формироваться, было бы неплохо иметь специальный набор нарезных матриц с углом наклона более 90 °. Это позволит материалу несколько «дна» в нижней части. Вместо того, чтобы формировать нежелательный угол изгиба 88 °, если штампы были обработаны до угла 92 °, формованная деталь перегибается на 2 °, что приводит к желаемому изгибу на 90 °.
Некоторые материалы отскочат назад, если не столкнуться с тоннажем, превышающим доступную мощность гибочного пресса. Это часто верно, когда нержавеющая сталь должна быть сформирована. Нержавеющая сталь часто формируется с использованием нижних штампов, что приводит к возврату пружины на угол на 2–3 ° больше желаемого после сброса давления. При осмотре угол будет очень постоянным вдоль линии изгиба. Если матрица выполнена с включенным углом 87 ° или 88 °, а не 90 °, оператор сможет сделать приемлемый угол изгиба 90 °, используя основание с концепцией пружинного возврата.
Матрицы, вырезанные под специальным углом, не являются штампами общего назначения. Оператор должен научиться использовать их, чтобы получить хорошие углы. Они решат проблему ограничения тоннажа и обеспечат хорошую согласованность. Они будут требовать, чтобы тоннаж тонны / футы, необходимые для самой длинной детали, также удерживались, если также должны быть изготовлены более короткие отрезки той же детали. Если 92 ° матрицы используются для устранения проблемы «изгиба» детали, для длинных деталей использовались с
детали более короткой длины, но сформированные с тоннажем, обычно необходимым для истинного дна, результирующий угол детали, вероятно, будет иметь угол 92 ° (или любой другой угол, который был обработан на матрице) по линии изгиба. Та же логика возобладала бы, если бы короткий кусочек нержавеющей стали был по-настоящему дно с использованием матрицы 88 ° - конечный угол мог бы быть 88 °, обработанным на матрицах.
Этот метод является хорошим напоминанием о том, что гидравлические пресс-тормоза имеют ограничения по тоннажу. Они не могут быть перегружены. Когда использовался механический листогибочный пресс, оператор часто думал: «Если угол неправильный, ударьте его сильнее!» Эта логика вызвала много перегрузок, а также высокие расходы на ремонт.
5) Нижние допуски
Истинные допуски на дно или чеканку уменьшат нормальные допуски, ожидаемые от изгиба, вдвое. Вместо ± 1,5 °, указанного для воздушного изгиба 10-го калибра и тоньше до 10 футов в длину с использованием рекомендованного отверстия V-образного штампа, может быть достигнут допуск (или, если материал придуман), отклонение ± 0,75 °. Чтобы обеспечить более жесткие допуски, потребуется много проверок со стороны оператора, при этом отведено время для измерения и повторного определения некоторых изгибов.
Оптимальный допуск составляет ± 0,5 °. Если на каждую деталь затрачивается достаточное количество времени и если спецификации материалов строго соблюдаются, некоторые детали выдерживаются в соответствии с допусками обработки. Если это требуется, выделите достаточное количество времени для ручной работы квалифицированным оператором, поскольку это подойдет для работы типа «мастер».
Допуски «дно с упругим возвратом» будут варьироваться между допусками на изгиб воздуха и дном. Из-за множества возможных комбинаций матрицы и материала приемлемый диапазон допуска, который можно ожидать в типичном производственном цикле, не может быть обеспечен.
