Die 4 Säulen der Tonnagegrenzen für Abkantpressen

Befolgen Sie diese vier Schritte und kümmern Sie sich niemals um eine beschädigte Abkantpresse

F: Ich habe viele Diskussionen über die Umformung von Tonnagen gelesen, aber es ergibt für mich immer noch keinen Sinn. Ich habe von zahlreichen Variablen gehört – Werkzeuglast, Tonnage pro Fuß, Tonnage pro Zoll, Mittelliniengrenzen und sogar „Senk“-Tonnage. Welches ist das? das Richtige für mich? Sollte ich mehr als einen dieser Werte verwenden?

A: Wie bei vielen Aspekten des Blechhandels können die Begriffe verwirrend sein, die Art und Weise, wie sie angewendet werden, kann verwirrend sein, und das Schlimmste daran ist, dass es katastrophale Folgen haben kann, wenn man nicht versteht, wie die Tonnage berechnet und angewendet wird. ICH und viele andere haben Artikel über die Tonnage und ihre vielen Aspekte geschrieben. Aber ich habe keine gefunden, die all diese Aspekte zusammenfasst und letztendlich Ihre Frage beantwortet hätte. Hier sind also alle diese Variablen der Reihe nach des Fortschritts, alles an einem Ort.

Beachten Sie jedoch, dass einige der hier genannten Formeln spezifische Kenntnisse über die Materialien erfordern, die bei der Herstellung der Abkantpresse und der Werkzeuge verwendet werden – daher sollten Sie die berechneten Zahlen nicht als absolute Werte betrachten. Verwenden Sie stattdessen sie als sinnvolle Richtlinien. Um sicherzustellen, dass Sie Ihre Ausrüstung innerhalb der Tonnagegrenzen sicher betreiben, wenden Sie sich unbedingt an den Hersteller Ihrer Abkantpresse und Ihres Werkzeugs.

1. Berechnen Sie die Umformtonnage, die für den Auftrag erforderlich ist

Ich nenne das gerne „Was ist nötig, um das zu erreichen, was ich vorhabe?“ Die Berechnung der Tonnage beim Umformen von Abkantpressen ist relativ einfach. Der Trick besteht darin, zu wissen, wo, wann und wie man sie anwendet. Beginnen wir mit der Tonnageberechnung, Dies basiert auf dem Punkt, an dem die Streckgrenze des Materials unterbrochen wird und das eigentliche Biegen beginnt. Die Formel basiert auf kaltgewalztem AISI 1035-Stahl mit einer Zugfestigkeit von 60.000 PSI. Das ist unser Basismaterial. Die Grundformel lautet wie folgt folgt:

Um die Werkzeugbelastungsgrenzen für amerikanische, plangeschliffene Werkzeuge zu berechnen, müssen Sie den Abstand von der Werkzeugnase zum Tangentenpunkt zwischen dem Hals und dem Innenradius (l) kennen, d Breite des Halses an derselben Stelle (T) und die Länge des Werkzeugs (b).

Stärke für Luftbiegen AISI 1035 =

{[575 × (Materialstärke2)] /

Breite der Matrizenöffnung /12} x Länge der Biegung

Der Wert 575 ist eine Konstante; Die Breite der Matrizenöffnung, die Materialstärke und die Länge der Biegung werden in Zoll angegeben. Unter Einhaltung der mathematischen Reihenfolge der Operationen quadrieren Sie zunächst den Wert der Materialstärke und multiplizieren diesen Wert dann mit 575. Teilen Sie diesen Wert dann durch die Matrizenbreite in Zoll und dann noch einmal durch 12 (Zoll). Sie kennen jetzt die Tonnage pro Zoll, die zum Formen des Teils erforderlich ist. Danach multiplizieren Sie es mit der Länge der Biegung, also der Anzahl der Zoll der Schnittstelle zwischen Werkzeug und Material.

Dies setzt voraus, dass Sie das Basismaterial AISI 1035, kaltgewalzten Stahl mit einer Zugfestigkeit von 60.000 PSI, luftbiegen. Für andere Materialarten müssen Sie einen Materialfaktor in die Formel einbeziehen. Um den Materialfaktor zu bestimmen, dividieren Sie den Zugwert des Materials um 60.000 PSI, den Zugwert des Basismaterials. Wenn der zu biegende Edelstahl 304 eine Zugfestigkeit von 84.000 PSI hat, teilen Sie diese durch 60.000, um einen Materialfaktor von 1,4 zu erhalten. Ein anderer Gemeinsame Materialfaktoren sind:

●T-6 Aluminium: 1,0 - 1,2

●AISI 1053: 1,0

●Aluminium der H-Serie: 0,5

●Warmgewalzt, gebeizt und geölt: 1,0

Dies ist nur eine kurze Liste. Um den Materialfaktor zu ermitteln, vergleichen Sie erneut den Zugwert des Materials, das Sie formen möchten, mit dem Zugwert des Basismaterials von 60.000. Wenn der Zugwert des neuen Materials 120.000 beträgt, dann Materialfaktor ist 2.

Abbildung 2

Die Landfläche des Werkzeugs – also dort, wo Stempel und Matrize einander berühren – wird berechnet, indem die Breite der Schulter gemessen und mit 2 multipliziert wird. Anschließend wird diese Zahl mit 12 multipliziert.

All dies setzt voraus, dass Sie sich in der Luft bewegen. Beachten Sie, dass beim Luftbiegen die Tonnage durch Verkleinern oder Erweitern der Breite der Matrizenöffnung verringert oder erhöht werden kann. Denken Sie auch daran, dass sich beim Luftbiegen die Breite der Matrizenöffnung direkt auf die Innenseite auswirkt Biegeradius. Das bedeutet, dass Sie den Biegeabzug basierend auf dem geflochtenen Innenradius berechnen müssen, der in der letztendlich von Ihnen gewählten Gesenkbreite entsteht.

Wenn Sie jedoch mit einer anderen Umformmethode biegen, ändert sich Ihre erforderliche Tonnage und Sie müssen einen Methodenfaktor in die Formel einbeziehen. Wenn Sie eine Bodenbiegung durchführen, benötigen Sie möglicherweise fünfmal so viel Tonnage, und zwar zum Prägen kann das Zehnfache oder sogar mehr betragen. (Hinweis: Bei der Bodenbiegung handelt es sich um eine Umformung bis zu einer Tiefe von weniger als 20 Prozent der Materialdicke, während das Prägen auftritt, wenn die Umformung bei weniger als der Materialdicke durchgeführt wird.)

Eine weitere Variable, die nicht oft diskutiert wird, ist der Werkzeugfaktor für mehrere Biegungen, wenn Spezialwerkzeuge verwendet werden, die mehrere Biegungen gleichzeitig erzeugen, wie z. B. versetzte Werkzeuge, Hutwerkzeuge und Falzoperationen. Zum Beispiel durch versetztes Biegen Werkzeuge oder Hutwerkzeuge können die benötigte Tonnage verfünffachen; ein Saumwerkzeug kann die benötigte Tonnage vervierfachen; und wenn Sie ein Offset-Werkzeug für dickes Material verwenden, können sich die Tonnageanforderungen um den Faktor 10 erhöhen.

Um es zusammenzufassen und zu überprüfen, finden Sie hier die vollständige Formel zur Berechnung der Umformtonnage, die für einen Auftrag erforderlich ist, unter Berücksichtigung von Material, Umformmethode, Biegelänge und Werkzeugfaktoren für mehrere Biegungen. Materialstärke, Matrizenöffnungsweite, und die Länge der Biegung sind alle in Zoll angegeben.

Umformtonnage = {[575 x (Materialdicke im Quadrat)] /Matrizenöffnungsbreite/12} × Länge der Biegung × Materialfaktor × Methodenfaktor × Faktor für Mehrfachbiegewerkzeuge

Materieller Faktor = Materialzugfestigkeit in PSI/60.000

Methodenfaktor = 5,0+ für die Biegung unten;

10,0+ zum Prägen; 1,0 für Luftbiegen

Werkzeugfaktor für mehrere Biegungen = 5,0 für versetztes Biegen;

10 für versetztes Biegen in dickem Material;

5,0 zum Biegen mit einem Hutwerkzeug;

4,0 zum Biegen mit einem Falzwerkzeug;

1,0 für konventionelle Werkzeuge

Beim Luftbiegen von 60.000 PSI AISI 1035 mit herkömmlichen Werkzeugen würden Sie für alle Faktoren (Materialfaktor, Methodenfaktor und Mehrfachbiegewerkzeugfaktor) einen Wert von 1,0 erhalten, sodass diese keinen Einfluss auf Ihre Tonnageanforderungen haben. Aber wenn SieWenn Sie ein anderes Material mit einem anderen Zugwert biegen, eine andere Biegemethode und vielleicht sogar spezielle Werkzeuge verwenden, werden Ihre Anforderungen an die Tonnage dramatisch anders sein.

2. Identifizieren Sie die Belastungsgrenzen Ihrer Werkzeuge

Wenn Sie Glück haben, verwenden Sie präzisionsgeschliffene Abkantwerkzeuge, die bereits ab Werk mit Nennwerten ausgestattet sind. Auf dem Werkzeug oder im Katalog finden Sie die Nennlast für das jeweilige Werkzeug.

Wenn Sie amerikanische Hobelwerkzeuge verwenden, werden Ihnen diese Informationen nicht zur Verfügung gestellt. Das war noch nie der Fall und wird es wahrscheinlich auch nie sein. Um die maximale Werkzeugstärke oder den Druckwiderstand vorherzusagen, müssen Ihre Berechnungen ziemlich tiefgreifend sein ins Unkraut. Die Formeln nutzen die Art des Werkzeugmaterials, die Wärmebehandlungen und die Härte sowie einen Streckgrenzenkoeffizienten – wiederum alles ziemlich komplex, deshalb werden wir das hier vermeiden und stattdessen erläutern, wie Sie eine schnelle Schätzung von a erhalten können Belastbarkeit des Stempels.

Um diese Berechnungen durchzuführen, müssen Sie den Abstand von der Werkzeugnase zum Tangentenpunkt zwischen Hals und Innenradius (l), die Breite des Halses an diesem Punkt (T) und die Länge des Werkzeugs kennen ( b), wie in Abbildung gezeigt 1. Beachten Sie, dass die Werte für l, T und b in Millimetern angegeben sind. Sie müssen außerdem einen Sicherheitskoeffizienten (δ) von 19,98 berücksichtigen. (Wenn Sie neugierig sind, erhalten Sie diesen Koeffizienten, indem Sie 60 kg/mm2 mit 33 Prozent multiplizieren.) Z und P1 in den Formeln Nachfolgend finden Sie Berechnungsfaktoren, die zum Erreichen der Belastungsgrenze eines Werkzeugs verwendet werden.

P = Druckfestigkeit des Stempels in Tonnen pro Quadratmeter

l = Abstand von der Werkzeugnase zum Tangentenpunkt

zwischen dem Hals und dem Innenradius des Werkzeugs, in Millimetern

T = Breite des Werkzeughalses am Tangentenpunkt, in Millimetern

δ = 19,98

b = Werkzeuglänge in Millimetern

Formeln:

Z = (b × T2)/6

P1 = (δ × Z) / l

P = √ (2 × P1)

Tonnen pro Zoll = P/39,37

Tonnen pro Fuß = Tonnen pro Zoll × 12

Abbildung 3

Angenommen, Sie arbeiten in der Mitte der Abkantpresse, werden Sie eine Durchbiegung bzw. Biegung des Bettes und des Stößels feststellen. Die durchschnittliche Konstruktionsgrenze für die Durchbiegung von Bett und Stößel beträgt 0,0015 Zoll pro Fuß zwischen den Seitenrahmen.

Wenn l 38,1 mm, T 15,87 mm und b 1.000 mm beträgt, würden Sie die Berechnungen wie folgt durchführen:

Z = (b × T2)/6

Z = (1.000 × 15,872)/6 = 41.976

P11 = (δ × Z) / l

P1 = 19,98 × 41.976 / 38,1 = 22.012

P = √ (2 × P1)

P = √(2 × 22.012) = 209 Tonnen pro Meter

Tonnen pro Zoll = P/39,37

Tonnen pro Zoll = 209/39,37 = 5,308

Tonnen pro Fuß = Tonnen pro Zoll × 12

Tonnen pro Fuß = 5,308 × 12 = 63,696 Tonnen pro Fuß

Die gesamte sichere Belastung des in diesem Beispiel beschriebenen Werkzeugs beträgt 63,696 Tonnen pro Fuß. Beachten Sie, dass diese Berechnung auf dem unteren Ende basiert, wobei die Sicherheit im Vordergrund steht. Beachten Sie jedoch, dass dies nur eine Schätzung der Tonnage ist laden.

Beachten Sie auch, dass amerikanische Hobelwerkzeuge relativ weich sind (zwischen 30 und 40 Rockwell C) und die neuen präzisionsgeschliffenen Werkzeuge etwa 70 HRC haben. Wenn Sie die Werkzeugbelastungsgrenze eines Hobelwerkzeugs überschreiten, verbiegt es sich, knallt und zerbricht wird auf den Boden fallen; Überlasten Sie ein präzisionsgeschliffenes Werkzeug, und es wirft Schrapnelle ab.

3. Berechnen Sie die sinkende Tonnagegrenze

Die Grenze der sinkenden Tonnage bezieht sich auf die Menge, die erforderlich ist, um Ihr Werkzeug physisch in das Bett oder den Stößel der Abkantpresse einzubetten. Dabei werden der „Kraftfluss“ durch das Werkzeug und die maximale Tonnage pro Fuß oder Zoll Last berücksichtigt. Zunächst einmal müssen wir es tun Kennen Sie die Anzahl der Quadratzoll, die zwischen den Werkzeugen (Stempel und Matrize) vorhanden sind. Dies ist die Landfläche, wie in Abbildung 2 dargestellt.

Um die Stegfläche zu berechnen, messen Sie die Schulterbreite sowohl am Stempel als auch an der Matrize. Da jedes Werkzeug zwei Schultern hat, verdoppeln Sie das Schultermaß. Um schließlich die Gesamtfläche in Quadratzoll zu erhalten, multiplizieren Sie dieses Ergebnis mit 12. Für Um die Gesamttonnage zu ermitteln, multiplizieren Sie dieses Ergebnis mit 15. Diese Zahl gibt die Tonnen pro Quadratfuß an, denen das Rammmaterial standhalten kann, bevor die Verformung einsetzt. Dann multiplizieren Sie dieses Ergebnis mit einem Sicherheitsfaktor von 0,80 und reduzieren so Ihre Mengenbegrenzung um 20 Prozent. Zusammenfassend:

Landfläche = (Schulterbreite × 2) × 12

Gesamttonnen = Landfläche × 15

Sinkende Tonnagegrenze = Gesamttonnen × 0,80

Zur Veranschaulichung: Wenn Ihre Werkzeuge eine Schulterbreite von 0,350 Zoll haben:

Landfläche = (0,350 × 2) × 12

Landfläche = 8,4 Quadratzoll Schnittstelle

Gesamttonnen = 8,4 × 15 = 126

Sinkende Tonnagegrenze = 126 × 0,80 Sicherheitsfaktor

Sinkende Tonnagegrenze = 100,8 Tonnen pro Fuß.

Ist die Tonnage zu hoch? Erwägen Sie größere Schultern! Eine größere Auflagefläche an Ihren Werkzeugen kann einem größeren Druck standhalten.

4. Berechnen Sie die Mittellinienlastgrenze der Abkantpresse

Alle Abkantpressen sind für die Belastung in der Mittellinie ausgelegt, d. h. für den Betrieb in der Mitte der Presse. Das bedeutet nicht, dass Sie nicht außermittig arbeiten können. Einige Maschinen können außermittig arbeiten, andere nicht. Aber vorausgesetzt, Sie arbeiten in der Wenn Sie sich in der Mitte der Abkantpresse befinden, kommt es zu einer Durchbiegung oder Biegung des Betts und des Stößels, wie in Abbildung 3 dargestellt. (Wenn Sie außermittig arbeiten können, insbesondere unter dem Kraftfluss, wo es keine Durchbiegung im Stößel gibt, Einbettung der Werkzeuge können zum Problem werden; siehe Nr. 3.)

Alle Abkantpressen verformen sich unter normaler Belastung, und diese Durchbiegung hängt von der Dicke und Höhe des Abkantpressenstößels und -betts ab. Die normale Durchbiegung ist der Betrag, dem Stößel und Bett ausgesetzt werden können und dennoch in ihre ursprüngliche Position zurückkehren Originalform nach Entlastung.

Die durchschnittliche Konstruktionsgrenze für die Durchbiegung von Bett und Stößel zwischen den Seitenrahmen beträgt 0,0015 Zoll pro Fuß. Eine Abkantpresse mit 10 Fuß zwischen den Seitenrahmen hat also eine zulässige Grenze für die Durchbiegung von Bett und Stößel von 0,015 Zoll (10 Fuß). × 0,0015 Zoll pro Fuß = 0,015 Zoll) in der Mitte. Beachten Sie, dass dieser Wert 0,0015 Zoll beträgt. Die Durchbiegung ist der maximale Anstieg in der Mitte unter Verwendung der durchschnittlichen Balligkeits- oder Ausgleichsvorrichtung.

Abbildung 4

Die meisten Abkantpressen sind so konstruiert, dass sie eine maximal zulässige Durchbiegung von Stößel und Bett aufweisen, wenn eine Volllast über 60 Prozent des Abstands zwischen den Seitenrahmen aufgebracht wird.

Wenn jedoch die Belastung den Stößel und das Bett über die Auslegungsgrenze hinaus auslenkt, nehmen Stößel und Bett eine neue, festgelegte Form an und kehren nie wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Dies wird Stößelstauchung genannt, wobei der Stößel der Abkantpresse dauerhaft ist in der vertikalen Ebene abgelenkt, so dass der Abstand zwischen Stößel und Bett in der Mitte der Maschine größer bleibt als an beiden Enden.

Mit Ausnahme sehr kleiner Maschinen sind Abkantpressen so konstruiert, dass sie eine maximal zulässige Durchbiegung von Bett und Stößel aufweisen, wenn eine Volllast über 60 Prozent des Abstands zwischen den Seitenrahmen aufgebracht wird (siehe Abbildung 4). Es Daraus folgt, dass sich eine 100-Tonnen-Abkantpresse mit 10 Fuß Abstand zwischen den Seitenrahmen bis zur Konstruktionsgrenze durchbiegt, wenn die 100 Tonnen über 6 Fuß, geteilt an der Mittellinie von Stößel und Bett, aufgebracht werden, ohne dass daraus Schäden entstehen drücken. Wenn jedoch dieselben 100 Tonnen auf eine Fläche von weniger als 6 Fuß (72 Zoll) verteilt würden, würde die Maschine ihre vorgesehenen Durchbiegungsgrenzen überschreiten und Bett und Stößel dauerhaft beschädigen.

Teilen Sie in Anlehnung an unser Beispiel der 10-Fuß-Abkantpresse mit 100 Tonnen 100 Tonnen durch 72 Zoll (d. h. 60 Prozent der Bettlänge), und Sie erhalten die maximale Tonnage pro Zoll, die Sie erreichen können, ohne die Mittellinie zu überschreiten Belastungsgrenze. Zu zusammenfassen:

Mittellinienlastgrenze = Maschinentonnage /

(Abstand zwischen den Seitenrahmen in Zoll × 0,60)

Mittellinienlastgrenze = 100/(120 × 0,60) =

1,3888 Tonnen pro Zoll oder 16,66 Tonnen pro Fuß

Überschreiten Sie niemals die Mittellinienlastgrenze. Um absolut sicherzugehen, dass Sie die Durchbiegungsgrenze nicht überschreiten, wenden Sie sich an den Hersteller Ihrer Abkantpresse und fragen Sie nach der Mittellinienlastgrenze für die spezifische Marke und das Modell Ihrer Maschine.

Abschluss

Befolgen Sie diese vier Schritte der Reihe nach und stellen Sie sicher, dass Sie keine dieser Grenzwerte überschreiten. Natürlich sind auch andere Tonnagefaktoren zu berücksichtigen – außermittige Belastung, Lastausgleich und die Verwendung von Urethanwerkzeugen, um nur einige zu nennen. Aber wenn Sie diese vier Schritte durchgehen und anwenden, halten Sie Ihre Ladung in Grenzen und Sie sollten nie mit einer beschädigten Abkantpresse oder, noch schlimmer, mit umherfliegenden Splittern eines explodierenden Werkzeugs zu kämpfen haben.