Het voorspellen van de binnenradius bij het buigen met de kantbank

Het voorspellen van de straal is nooit 100 procent nauwkeurig, maar dit is ongeveer net zo goed als mogelijk

U kunt enkele algemene vuistregels gebruiken om de binnenbuigradius bij luchtvorming te voorspellen, en de resultaten die u krijgt zijn meestal dichtbij genoeg, maar met behulp van een paar online rekenmachines kunt u nog dichterbij komen.

Figuur 1

Tijdens het vormen vormen we vaak geen echte straal, maar in plaats daarvan een parabool.

Als je de afgelopen maanden onze discussie over de buigradius hebt gevolgd en waar deze vandaan komt, welkom terug. Hoe dan ook, laten we eens kijken hoe diep dit konijnenhol met radius gaat.

In eerdere artikelen heb ik verschillende vuistregels besproken die operators op de werkvloer gebruiken om de klus te klaren. Deze regels kunnen uw voorspelling van de binnenbuigradius dichtbij brengen, maar u kunt zelfs nog dichterbij komen.

Welk verschil maakt het?

Beschouw een typische situatie waarin u de 20 procent-regel gebruikt, die stelt dat er een luchtgebogen straal ontstaat als percentage van de matrijsopening, 20 tot 22 procent voor roestvrij staal en ongeveer 16 procent voor 60-KSI koudgewalst staal, onze basismateriaal.

Stel dat u zacht 13-KSI-aluminium buigt met een diameter van 0,984 inch. matrijsbreedte en een pons met een straal van 0,032 inch. Als uitgangspunt berekent u dat de binnenbuigradius op 16 procent van de matrijsopening 0,157 inch is, hoewel dit voor 60-KSI geldt. materiaal, dus je zult je moeten aanpassen aan het materiaaltype. Ondertussen, als je berekent om te zien of de bocht scherp zal worden, zul je merken dat de minimale straal vóór je 0,032 inch. pons begint te rillen, de buiglijn is 0,172 inch. Ten slotte voert u een testbocht uit, maar u ontdekt dat de werkelijke straal 0,170 inch is.

Je hebt de 0,157 inch. straal berekend op basis van de 20 procent-regel, dan heb je de 0,172 inch. straal van uw scherpe bochtberekeningen. Dat is een verschil in straal van 0,015 inch. Niet veel, zegt u? In dit geval is het verschil wanneer toegepast op de bochtaftrek kan oplopen tot 0,009 inch per bocht.

Heb je ooit een onderdeel gebouwd met vier zijflenzen en nog eens vier flenzen aan de bovenkant, waarbij je ontdekte dat één hoek perfect naar voren kwam, twee hoeken marginaal bevredigend waren en één er gewoon afschuwelijk uitzag? Waarom gebeurt dit? A Een kleine fout in de buigaftrek, veroorzaakt door discrepanties in uw berekeningen van de binnenbuigradius, maakt een groot verschil als u de eerste keer perfecte onderdelen wilt.

Het hart van elke buigbewerking is de binnenradius van de bocht. Als u de buigaftrek kunt berekenen op basis van de werkelijke resultaten, bent u verzekerd van nauwkeurigheid. De enige fout in deze theorie is dat we dat tijdens de vorming vaak niet doen vormt een echte straal. De vorm die u vormt kan een parabool zijn, een symmetrische gespiegelde kromme, doorgaans U-vormig wanneer u deze oriëntatie zoals weergegeven in figuur 1. En de uiteindelijke straal die u bereikt is het resultaat van terugvering.

Terugveringseffecten

Dus hoe voorspellen we de meest nauwkeurige binnenradius en de juiste buigaftrek? Om dit handmatig te bereiken, raakt de wiskunde diep in het onkruid, dus daar ga ik niet heen. In plaats daarvan zullen we eenvoudigweg twee verschillende webgebaseerd gebruiken rekenmachines.

De eerste staat op www.harsle.com. Klik op De volledige cirkelboogcalculator. Houd er rekening mee dat het label Breedte van de boog in de rekenmachine hetzelfde is als de matrijsbreedte, en dat Hoek ingesloten door boog hetzelfde is als de opgenomen buighoek.

Zorg ervoor dat de dimensie-instellingen van de rekenmachine correct zijn voor de gegevens die u gebruikt: inches, voet, millimeters, enz. Houd er rekening mee dat wanneer we op Enter klikken, de antwoorden die we krijgen puur wiskundig zijn en niet in aanmerking zijn genomen voor de berekening. materiaal treksterkte.

Figuur 2

Zoals blijkt uit deze berekening van The Complete Circular Arc Calculator op www.harsle.com: naarmate de inbegrepen buighoek groter wordt, neemt ook de straal (hoogte van de boog) toe.

De informatie die we zoeken op de rekenmachine is de booghoogte, wat overeenkomt met de buitenste buigradius. Laten we een waarde vinden voor onze basislijn, 60-KSI koudgewalst staal, 0,125 inch dik, met behulp van een 0,984 inch. matrijs breedte. Alsjeblieft merk op dat we het over luchtvorming hebben, dus de hoek van de matrijs zal geen verschil maken; het kan een kanaal, acuut of V-dobbelsteen zijn. Het is de breedte die telt.

Laten we eerst eens kijken naar de ontspannen hoek: de hoek van 90 graden die we willen bereiken.

Ingevoerde waarden

Hoek ingesloten door boog (inbegrepen buighoek): 90 graden

Breedte van de boog (matrijsbreedte): 0,984 inch.

Berekende waarde

Hoogte van de boog (buitenbuigradius): 0,20379 inch.

Deze berekeningen houden echter geen rekening met terugvering. Voor ons voorbeeld gebruiken we een waarde van 1 graad voor terugvering, wat optreedt wanneer we een geschatte 1-op-1 relatie hebben tussen de materiaaldikte en de binnenbuigradius. Na de stempel laat de vormdruk los, het materiaal veert 1 graad terug, dus ter compensatie gebruiken we nu een buighoek van 89 graden inbegrepen. We gebruiken opnieuw de complete cirkelboogcalculator op harsle.com en voeren het volgende in:

Ingevoerde waarden

Breedte van de boog (matrijsbreedte): 0,984 inch.

Hoek ingesloten door boog (inbegrepen buighoek): 89 graden

Berekende waarde

Booghoogte (buitenbuigradius): 0,201 inch.

Nu nemen we de hoogte van de boogwaarde voor onze nieuwe buighoek en pluggen deze in de volgende formule:

Booghoogte – (2 × materiaaldikte2) = binnenradius

0,201 – (2 × 0,01562) = Binnenbuigradius

0,201 – 0,031 = 0,170 inch. Buigradius binnen

Merk op dat deze benadering van de booghoogte verschilt van de benadering die werd gevolgd in de kolom Basisprincipes van buigen van vorige maand, toen we de booglengte gebruikten. Vorige maand hebben we een binnenradius berekend op basis van de breedte van de matrijsopening; deze keer wijgebruiken een specifieke straal.

Vorige maand berekenden we een straal van 0,136 inch, en zojuist berekenden we de binnenradius met een andere methode en kwamen uit op 0,170 inch – een verschil van 0,034 inch. Bovendien, als we de 20 procent-regel gebruikten (nogmaals, voor 60-KSI Bij koudgewalst staal wordt de straal berekend op ongeveer 16 procent van de matrijsbreedte), zouden we een binnenstraal van 0,157 inch berekenen, halverwege tussen de vorige twee metingen. Dit zijn allemaal verschillende manieren waarop een straal kan worden berekend, met iets andere resultaten. Maar ja, het konijnenhol wordt dieper!

Parabool en scherpe bochten

Als u een waarde voor de ponsradius gebruikt die gelijk is aan of kleiner is dan de minimale scherpe buigradius voor lucht die een onderdeel vormt, creëert u niet langer een straal in het onderdeel (voor meer informatie over scherpe bochten, in plaats daarvan creëert u een parabool . Jij bent in feite wordt een andere booglengte in de matrijsopening getrokken.

Om te voorspellen hoe deze parabool zich zal vormen, kunnen we een andere online rekenmachine gebruiken:

we voeren onze buitenradius en matrijsbreedte in om de booglengte van de parabool te vinden. De hoogtewaarde in deze online calculator is gelijk aan de buitenste buigradius, terwijl de breedtewaarde gelijk is aan de matrijsbreedte:

Ingevoerde waarden

Hoogte: (buitenradius): 0,201 inch.

Breedte (matrijsbreedte): 0,984 inch.

Berekende waarde

Lengte van de boog: 1,0845 inch.

Hier is de diepte van de parabool (of de hoogte van de boog) 0,201 inch en de booglengte voor de parabool is 1,0845 inch. Onthoud deze waarden. Als we nu terugkeren naar The Complete Circular Arc Calculator op www.harsle.com, voeren we de booglengte in bij 1,0845 inch en de matrijsbreedte bij 0,984 inch.

Ingevoerde waarden

Lengte van de boog: 1,0845 inch.

Breedte van de boog (matrijsbreedte): 0,984 inch.

Berekende waarden

Booghoogte (buitenbuigradius): 0,195 inch.

Hoek ingesloten door boog

(inbegrepen buighoek): 86,679 graden

Wanneer u dit doet, ziet u dat de booghoogte (dat wil zeggen de buitenstraal) 0,195 inch is, iets kleiner dan de 0,201 inch. buitenradius van de vorige rekenmachine, die geen rekening hield met het parabooleffect. Weten Hierdoor kunnen we gerust zeggen dat de binnenradius afneemt wanneer een parabool wordt gevormd, wat gebeurt bij gebruik van een ponsradius die kleiner is dan de minimale scherpe buigradius. Merk op dat de parabool ook een grotere buighoek nodig heeft om te produceren de gewenste ontspannen buighoek; we gingen van een ingesloten buighoek van 89 naar 86,68 graden, een extra terugvering van 2,32 graden. Houd er ook rekening mee dat de binnenradius van het onderdeel niet kleiner wordt dan de straal van de ponsneus.

Hoek- en buigradii

Houd er rekening mee dat elke verandering in de straal resulteert in een verandering in de buighoek. Als we de matrijsbreedte en de inbegrepen buighoek invoeren op www.harsle.com, krijgen we de resultaten weergegeven in figuur 2.

De resultaten laten zien dat wanneer je luchtvormt, de straal afneemt met de inbegrepen buighoek (scherpe bochten uitgesloten).

Deze relatie tussen buighoek en straal stopt bij ingesloten hoeken van minder dan 28 graden inbegrepen (152 graden complementair), hoewel de minimaal ingesloten hoek groter kan zijn bij materiaal met een aanzienlijke terugvering.

Dit is gedeeltelijk waar omdat de minimale ponshoek van de kantbank 28 graden bedraagt. Dat gezegd zijnde, zal het blijven sluiten van de bocht voorbij de 28 graden resulteren in een vorm van afvlakking. De straal wordt verpletterd totdat de gewenste buighoek wordt bereikt of een zomen wordt voltooid. (Als een korte kanttekening: voor een gesloten zoom is de straal nul en wordt de buigaftrek berekend als een percentage van de materiaaldikte - 43 procent onder perfect omstandigheden, hoewel het een zeer operatorafhankelijke operatie is.)

Factoring voor treksterkte

In het eerdere voorbeeld hebben we 1 graad terugvering gebruikt om de berekeningen te maken. Voor 60-KSI zacht koudgewalst staal is de gemiddelde hoeveelheid terugvering 1 graad of minder. Hoe zit het met andere materialen?

Hiervoor kunnen we de terugvering met een redelijke mate van nauwkeurigheid voorspellen met behulp van de volgende formule, waarbij we alle waarden naar metrisch moeten converteren. Houd er rekening mee dat het voorspellen van een terugvering nooit 100% nauwkeurig is. Echter, deze formules doen het behoorlijk goed.

[(Binnenradius in millimeters/2)/

Materiaaldikte in millimeters] × Trekfactor

Trekfactor = Treksterkte van het materiaal in PSI/60.000

Laten we eerst de terugvering berekenen alsof we zouden werken met ons 60-KSI-basismateriaal met een binnenbuigradius van 0,170 inch:

[(Binnenradius in millimeters/2)/

Materiaaldikte in millimeters] × Trekfactor

Materiaaldikte: 0,125 inch × 25,4 = 3,175 mm

Binnenbuigradius: 0,170 inch × 25,4 = 4,318 mm

(4.318/2) /3.175

2,159 mm /3,175 mm = 0,68 graden terugvering

In dit voorbeeld ronden we dit af naar 1 graad. Vervolgens kunnen we de trekfactor voor roestvrij staal 88-KSI 304 toepassen.

Trekfactor = Treksterkte van het materiaal in PSI/60.000

88.000/60.000 = 1,466666

1,0 graad × 1,466666

Dit geeft ons 1,46 graden voor 88-KSI 304 roestvrij staal. Naar boven afgerond geeft dit ons een geschatte terugvering van 1,5 graden met een verhouding van 1 op 1 tussen de binnenradius en de materiaaldikte.

Terug naar de rekenmachine

Nu u de terugvering met een redelijke mate van nauwkeurigheid kunt schatten, kunt u dit nu compenseren. Om de hoek te bepalen die u nodig hebt om de terugvering te compenseren, trekt u eenvoudigweg de terugveringswaarde af als u hiermee werkt opgenomen buighoeken, of voeg die waarde toe als u complementaire buighoeken gebruikt. De cirkelboogcalculator op www.harsle.com werkt met de meegeleverde buighoeken (opnieuw genaamd Subtended Angle of Arc).

Zodra u de binnenradius kent (dat wil zeggen de daadwerkelijke binnenradius die in het voltooide stuk zal verschijnen), kunt u die straalwaarde in uw buigformules invoegen (zie zijbalk).

Conclusie, voor nu

Door de binnenradius correct te voorspellen, kunnen we de buigaftrek nauwkeurig berekenen. Van de verschillende manieren waarop de binnenradius kan worden voorspeld, is er geen enkele perfect, maar deze is ongeveer net zo goed als mogelijk. Toch is buigen dat wel veel te veel variabelen om 100 procent nauwkeurigheid te bereiken.

Bij luchtvormen is het ook absoluut noodzakelijk dat de ingenieur of programmeur de technicus informeert over de gereedschapssets waarvoor een bepaalde bocht is ontworpen. Bovendien moet de technicus zich het absolute belang van het gebruik ervan realiseren tools om kwaliteitsonderdelen te verkrijgen.

Volgende maand bespreken we hoe je de binnenradius van bochten kunt berekenen waarbij de relatie tussen de binnenradius en de materiaaldikte erg groot wordt: de bocht met een diepe straal. Bochten met een grote straal hebben problemen met de matrijshoek, matrijs breedte, meervoudige breuken en natuurlijk zeer grote hoeveelheden terugvering.

Het konijnenhol heeft nog een lange weg te gaan, maar het is de reis zeker waard.

Een overzicht van de buigformules

Deze formules voor buigtoeslag, buitenverplaatsing en buigaftrek zijn beproefd en elke waarde kan op verschillende manieren worden gebruikt om de vlakke lay-out van het onderdeel te berekenen.

Formules

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

× Graden van buiging complementair

OSSB = [Tangens (mate van buighoek/2)]

× (Mt + Rp)

BD = (OSSB × 2) – BA

Sleutel

Rp = Straal van de stempelneus (bodem)

of de zwevende binnenradius (luchtvorming)

Mt = Materiaaldikte

BA = Buigtoeslag

BD = Buigaftrek

OSSB = Tegenslag van buitenaf

0,017453 = π/180

0,0078 = K-factor × π /180

K-factor = 0,446