Гибка — это производственный процесс, который производит V-образную, U-образную или канальную форму вдоль прямой оси в пластичных материалах, чаще всего листовом металле . [1] Обычно используемое оборудование включает в себя ящичные и пластинчатые прессы , гибочные прессы и другие специализированные прессы . Типичные изделия, которые изготавливаются таким образом, — это коробки, такие как электрические шкафы и прямоугольные воздуховоды .
При формовании на гибочном прессе заготовка располагается над штампом, а затем пуансон вдавливает лист в штамп, чтобы сформировать форму. [1] Обычно гибка должна преодолевать как растягивающие, так и сжимающие напряжения . Когда гибка выполнена, остаточные напряжения заставляют материалпружинит обратно в исходное положение, поэтому лист должен быть перегнут, чтобы достичь правильного угла изгиба. Величина пружинения обратно зависит от материала и типа формовки. Когда листовой металл сгибается, он растягивается в длину. Вычетизгиба— это величина, на которую листовой металл растянется при изгибе, измеренная от внешних краев изгиба.Радиус изгибаотносится к внутреннему радиусу. Радиус сформированного изгиба зависит от используемых штампов, свойств материала и толщины материала.
U-образный пуансон формирует U-образную форму с помощью одного пуансона. [1]
Существует три основных типа гибки на листогибочном прессе, каждый из которых определяется отношением положения конечного инструмента к толщине материала. Эти три — воздушная гибка, донцевание и чеканка. Конфигурация инструментов для этих трех типов гибки почти идентична. Штамп с инструментом в виде длинной рельсовой формы с закругленным кончиком, который определяет внутренний профиль изгиба, называется пуансоном. Пуансоны обычно крепятся к плунжеру машины зажимами и перемещаются для создания силы гибки. Штамп с инструментом в виде длинной рельсовой формы, который имеет вогнутый или V-образный продольный канал, который определяет внешний профиль формы, называется матрицей. Штампы обычно стационарны и располагаются под материалом на станине машины. Обратите внимание, что в некоторых местах не различаются два разных типа штампов (пуансоны и матрицы). Другие перечисленные типы гибки используют специально разработанные инструменты или машины для выполнения работы.
Этот метод гибки формирует материал путем вдавливания пуансона (также называемого верхней или верхней матрицей) в материал, загоняя его в нижнюю V-образную матрицу, которая установлена на прессе. Пуансон формирует изгиб таким образом, что расстояние между пуансоном и боковой стенкой V больше толщины материала (T).
В нижней матрице (матрицы часто называют инструментами или оснасткой) можно использовать либо V-образное, либо квадратное отверстие. Поскольку для гибки воздухом требуется меньшее усилие, для нее обычно используются инструменты меньшего размера, чем для других методов.
Некоторые из новых нижних инструментов являются регулируемыми, поэтому, используя один набор верхних и нижних инструментов и изменяя глубину хода пресса, можно производить различные профили и изделия. Различные материалы и толщины можно сгибать под разными углами изгиба, что добавляет преимущество гибкости к воздушной гибке. Также требуется меньше смен инструмента, что повышает производительность. [2]
Недостатком воздушной гибки является то, что, поскольку лист не находится в полном контакте с матрицами, она не такая точная, как некоторые другие методы, и глубина хода должна поддерживаться очень точно. Изменения толщины материала и износ инструментов могут привести к дефектам в изготовленных деталях. [2] Таким образом, важно использовать адекватные модели процесса. [3]
Точность угла гибки воздухом составляет приблизительно ±0,5 градуса. Точность угла обеспечивается применением значения к ширине V-образного отверстия, варьирующегося от 6 Т (шестикратная толщина материала) для листов толщиной до 3 мм до 12 Т для листов толщиной более 10 мм. Упругость зависит от свойств материала, влияющих на результирующий угол гибки. [2]
В зависимости от свойств материала лист может быть перегнут для компенсации упругого отскока. [4]
Воздушная гибка не требует, чтобы нижний инструмент имел тот же радиус, что и пуансон. Радиус изгиба определяется эластичностью материала, а не формой инструмента. [2]
Гибкость и относительно низкий тоннаж, требуемый для воздушной гибки, помогают сделать ее популярным выбором. Проблемы качества, связанные с этим методом, устраняются с помощью систем измерения угла, зажимов и систем прогиба, регулируемых по осям x и y, а также износостойких инструментов. [2]
Приведенные ниже приближения К-фактора, скорее всего, будут более точными для гибки на воздухе, чем для других типов гибки, ввиду меньших усилий, задействованных в процессе формования.
При гибке снизу лист прижимается к V-образному отверстию в нижнем инструменте. U-образные отверстия использовать нельзя. Между листом и дном V-образного отверстия остается пространство. Оптимальная ширина V-образного отверстия составляет 6 T (T обозначает толщину материала) для листов толщиной около 3 мм, до примерно 12 T для листов толщиной 12 мм. Радиус изгиба должен быть не менее 0,8 T–2 T для листовой стали. Большие радиусы изгиба требуют примерно такой же силы для гибки снизу, как и для воздушной гибки, однако меньшие радиусы требуют большей силы — до пяти раз больше — чем воздушная гибка. Преимуществами гибки снизу являются большая точность и меньшая отдача. Недостатком является то, что для каждого угла изгиба, толщины листа и материала требуется свой набор инструментов. В целом, воздушная гибка является предпочтительной техникой. [2]
При чеканке верхний инструмент вдавливает материал в нижнюю матрицу с силой, в 5–30 раз превышающей силу изгиба воздуха, вызывая постоянную деформацию листа. Отдача почти отсутствует. Чеканка может производить внутренний радиус всего 0,4 Т при ширине V-образного отверстия 5 Т. Хотя чеканка может достигать высокой точности, более высокие затраты означают, что она используется нечасто.
Трехточечная гибка — это новый процесс, в котором используется штамп с нижним инструментом с регулируемой высотой, перемещаемым серводвигателем. Высота может быть установлена в пределах 0,01 мм. Регулировка между плунжером и верхним инструментом выполняется с помощью гидравлической подушки, которая компенсирует отклонения в толщине листа. Трехточечная гибка позволяет достигать углов гибки с точностью 0,25 градуса. Хотя трехточечная гибка обеспечивает высокую гибкость и точность, она также влечет за собой высокие затраты, и имеется меньше доступных инструментов. Она используется в основном на нишевых рынках с высокой стоимостью. [2]
При фальцовке зажимные балки удерживают длинную сторону листа. Балка поднимается и сгибает лист вокруг профиля изгиба. Изгибающая балка может перемещать лист вверх или вниз, что позволяет изготавливать детали с положительными и отрицательными углами изгиба. Результирующий угол изгиба зависит от угла изгиба балки, геометрии инструмента и свойств материала. В этом процессе можно обрабатывать большие листы, что делает операцию легко автоматизированной. Риск повреждения поверхности листа невелик. [2]
При протирке зажимается самый длинный конец листа, затем инструмент перемещается вверх и вниз, сгибая лист по профилю изгиба. Хотя протирка быстрее, чем фальцовка, она имеет более высокий риск образования царапин или иного повреждения листа, поскольку инструмент движется по поверхности листа. Риск увеличивается, если образуются острые углы. [2]
Этот метод обычно использует нижнюю или чеканную форму для установки края, чтобы помочь преодолеть пружинение. В этом методе гибки радиус нижней матрицы определяет окончательный радиус гибки.
Поворотная гибка похожа на протирку, но верхняя матрица сделана из свободно вращающегося цилиндра с вырезанной в нем окончательной формой и соответствующей нижней матрицы. При контакте с листом ролик контактирует в двух точках и вращается, поскольку процесс формования сгибает лист. Этот метод гибки обычно считается «немаркирующим» процессом формования, подходящим для предварительно окрашенных или легко повреждаемых поверхностей. Этот процесс гибки может производить углы более 90° за один удар на стандартных листогибочных прессах.
Процесс гибки валков приводит к изгибу прутковых или пластинчатых заготовок. Необходимо предусмотреть надлежащий допуск на пробивку.
В этом методе нижняя V-образная матрица заменяется плоской прокладкой из уретана или резины. Когда пуансон формирует деталь, уретан изгибается и позволяет материалу формироваться вокруг пуансона. Этот метод гибки имеет ряд преимуществ. Уретан обернет материал вокруг пуансона, и радиус конечного изгиба будет очень близок к фактическому радиусу на пуансоне. Он обеспечивает нецарапающий изгиб и подходит для предварительно окрашенных или чувствительных материалов. Используя специальный пуансон, называемый радиусной линейкой, с рельефными участками на уретановых U-образных изгибах более 180° можно добиться за один удар, что невозможно с помощью обычного пресс-инструмента. Уретановый инструмент следует считать расходным материалом, и хотя он недешев, он составляет лишь часть стоимости специальной стали. Он также имеет некоторые недостатки: этот метод требует усилия, аналогичного чеканке и штамповке, и не подходит для фланцев неправильной формы, то есть, когда край изогнутого фланца не параллелен изгибу и недостаточно короток для зацепления с уретановой прокладкой.
Сгибание со смещением [5] , также известное как изгиб со смещением , представляет собой процесс сгибания со смещением, при котором два противоположных изгиба с равными углами формируются за одно действие, создавая небольшой профиль изгиба в форме буквы S и смещение между несогнутой поверхностью и результирующим фланцем, которое обычно составляет менее 5 толщин материала. [6] Часто смещение составляет одну толщину материала, чтобы обеспечить соединение внахлестку, когда край одного листа материала накладывается на другой.
Существует множество вариаций этих формул, которые легко доступны в сети. Эти вариации часто кажутся противоречащими друг другу, но они неизменно являются теми же формулами, упрощенными или объединенными. Здесь представлены неупрощенные формулы. Все формулы используют следующие ключи:
Нейтральная линия ( также называемая нейтральной осью ) — это воображаемый профиль, который можно провести через поперечное сечение заготовки, представляющее собой точку, где нет растягивающего или сжимающего напряжения , но касательные напряжения максимальны. В области изгиба материал между нейтральной линией и внутренним радиусом будет находиться под сжатием во время изгиба, в то время как материал между нейтральной линией и внешним радиусом будет находиться под растяжением во время изгиба. Его расположение в материале является функцией сил, используемых для формирования детали, а также предела текучести материала и предела прочности на растяжение. Это теоретическое определение также совпадает с геометрическим определением плоскости, представляющей форму несогнутой плоской модели в поперечном сечении согнутой детали. Кроме того, допуск на изгиб (см. ниже) при воздушной гибке зависит в первую очередь от ширины отверстия нижнего штампа. [8] В результате процесс гибки сложнее, чем кажется на первый взгляд.
Как вычет изгиба, так и допуск на изгиб представляют собой разницу между нейтральной линией или несогнутым плоским шаблоном (требуемая длина материала до изгиба) и сформированным изгибом. Вычитание их из объединенной длины обоих фланцев дает длину плоского шаблона. Вопрос о том, какой из них использовать, определяется методом определения размеров, используемым для определения фланцев, как показано на двух диаграммах ниже. Длина плоского шаблона всегда короче суммы всех размеров длины фланца из-за геометрической трансформации. Это приводит к общему мнению, что материал растягивается во время изгиба, а вычет изгиба и допуск на изгиб представляют собой расстояние, на которое растягивается каждый изгиб. Хотя это полезный способ взглянуть на это, тщательное изучение формул и задействованных напряжений показывает, что это неверно.
Большинство программ САПР для трехмерного моделирования твердых тел имеют функции листового металла или надстройки, которые выполняют эти расчеты автоматически. [9]
Допуск на изгиб (BA) — это длина дуги нейтральной линии между точками касания изгиба в любом материале. Добавление длины каждого фланца, как указано на схеме B, к BA дает длину плоской модели. Эта формула допуска на изгиб используется для определения длины плоской модели, когда изгиб измеряется от 1) центра радиуса, 2) точки касания радиуса (B) или 3) внешней точки касания радиуса на остроугольном изгибе (C). При измерении до внешней касательной толщина материала и радиус изгиба вычитаются из него, чтобы найти размер до точки касания радиуса перед добавлением допуска на изгиб.
BA можно оценить с помощью следующей формулы, которая включает эмпирический К-фактор: [10]
Вычет изгиба BD определяется как разница между суммой длин фланца (от края до вершины) и начальной плоской длиной.
Внешний отступ (OSSB) — это длина от точки касания радиуса до вершины внешней стороны изгиба. Вычет изгиба (BD) — это удвоенный внешний отступ за вычетом допуска на изгиб. BD рассчитывается по следующей формуле, где A — угол в радианах (=градусы*π/180): [11]
Для изгибов под углом 90 градусов эту формулу можно упростить до:
K-фактор — это отношение расположения нейтральной линии к толщине материала, определяемое как t/T, где t = расположение нейтральной линии, а T = толщина материала. Формула K-фактора не учитывает напряжения формовки, а представляет собой просто геометрический расчет расположения нейтральной линии после приложения сил и, таким образом, является сверткой всех неизвестных (ошибочных) факторов для данной настройки. K-фактор зависит от многих переменных, включая материал, тип операции гибки (чеканка, правка, воздушная гибка и т. д.), инструменты и т. д., и обычно составляет от 0,3 до 0,5.
Следующее уравнение связывает коэффициент К с допуском на изгиб: [12]
Следующая таблица является "правилом большого пальца". Фактические результаты могут значительно отличаться.
Вместо таблицы можно использовать следующую формулу в качестве хорошего приближения коэффициента К для гибки в воздухе:
Гибка — это экономически эффективный процесс получения почти чистой формы при использовании для малых и средних количеств. Детали обычно легкие и обладают хорошими механическими свойствами. Недостатком является то, что некоторые варианты процесса чувствительны к изменениям свойств материала. Например, различия в упругости оказывают прямое влияние на результирующий угол изгиба. Чтобы смягчить это, были разработаны различные методы контроля в процессе. [13] Другие подходы включают сочетание формовки с инкрементной формовкой. [14]
В общем, каждый изгиб соответствует настройке (хотя иногда одновременно может быть сформировано несколько изгибов). Относительно большое количество настроек и геометрические изменения во время гибки затрудняют рассмотрение допусков и ошибок гибки априори во время планирования настройки, хотя некоторые попытки были сделаны [15]
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)