Vorhersage des Innenradius beim Biegen mit der Abkantpresse

Den Radius vorherzusagen ist nie hundertprozentig genau, aber das hier ist so gut wie es nur geht

Sie können einige gängige Faustregeln verwenden, um den inneren Biegeradius bei Luftbildung vorherzusagen, und die Ergebnisse, die Sie erhalten, liegen normalerweise nahe genug beieinander, aber mit Hilfe einiger Online-Rechner können Sie noch näher kommen.

Abbildung 1

Beim Formen formen wir oft keinen echten Radius, sondern eine Parabel.

Wenn Sie in den letzten Monaten unsere Diskussion über den Biegeradius und seine Herkunft verfolgt haben, heißen wir Sie herzlich willkommen. Wie dem auch sei, mal sehen, wie tief dieses Radius-Kaninchenloch geht.

In früheren Artikeln habe ich verschiedene Faustregeln besprochen, die Bediener in der Werkstatt anwenden, um ihre Arbeit zu erledigen. Diese Regeln können Ihrer Vorhersage des Innenbiegeradius nahe kommen, aber Sie können sogar noch näher kommen.

Welchen Unterschied macht es?

Stellen Sie sich eine typische Situation vor, in der Sie die 20-Prozent-Regel anwenden, die besagt, dass sich ein luftgebogener Radius als Prozentsatz der Gesenköffnung bildet, 20 bis 22 Prozent für Edelstahl und etwa 16 Prozent für kaltgewalzten 60-KSI-Stahl Grundmaterial.

Angenommen, Sie biegen weiches 13-KSI-Aluminium mit einer Stärke von 0,984 Zoll. Matrizenbreite und ein Stempel mit einem Radius von 0,032 Zoll. Als Ausgangspunkt berechnen Sie den inneren Biegeradius bei 16 Prozent der Matrizenöffnung mit 0,157 Zoll, allerdings gilt dies für 60-KSI Material, daher müssen Sie sich an den Materialtyp anpassen. Wenn Sie in der Zwischenzeit berechnen, ob die Kurve scharf wird, stellen Sie fest, dass der minimale Radius vor Ihrem 0,032 Zoll beträgt. Wenn der Stempel anfängt zu falten, beträgt die Biegelinie 0,172 Zoll. Schließlich führen Sie eine Testbiegung durch und stellen dann fest, dass der tatsächliche Radius 0,170 Zoll beträgt.

Sie haben den 0,157-Zoll. Radius berechnet nach der 20-Prozent-Regel, dann haben Sie 0,172 Zoll. Radius aus Ihren Berechnungen für scharfe Biegungen. Das ist ein Unterschied im Radius von 0,015 Zoll. Sagen Sie nicht viel? In diesem Fall ist der Unterschied wann Der auf die Biegung angewendete Abzug kann 0,009 Zoll pro Biegung erreichen.

Haben Sie schon einmal ein Teil mit vier Seitenflanschen und zusätzlich vier Flanschen an der Oberseite gebaut und dann festgestellt, dass eine Ecke perfekt passt, zwei Ecken halbwegs zufriedenstellend sind und eine einfach schrecklich aussieht? Warum passiert das? A Ein kleiner Fehler bei der Ableitung der Biegung, der durch Diskrepanzen in Ihren Berechnungen des Innenbiegeradius verursacht wird, macht einen großen Unterschied, wenn Sie gleich beim ersten Mal perfekte Teile haben möchten.

Das Herzstück jeder Biegeoperation ist der Innenradius der Biegung. Wenn Sie den Biegeabzug anhand der tatsächlichen Ergebnisse berechnen können, ist Präzision gewährleistet. Der einzige Fehler in dieser Theorie besteht darin, dass wir es während der Formung oft nicht tun einen echten Radius bilden. Die Form, die Sie formen, kann eine Parabel sein, eine symmetrische gespiegelte Kurve, die bei Ausrichtung wie in Abbildung 1 im Allgemeinen U-förmig ist. Und der endgültige Radius, den Sie erreichen, ist das Ergebnis der Rückfederung.

Rückfederungseffekte

Wie können wir also den genauesten Innenradius und den korrekten Biegeabzug vorhersagen? Um dies manuell zu bewerkstelligen, gerät die Mathematik ins Grübeln, daher werde ich nicht weiter darauf eingehen. Vielmehr werden wir einfach zwei verschiedene Web-basierte verwenden Taschenrechner.

Der erste ist unter www.harsle.com. Klicken Sie auf den vollständigen Kreisbogenrechner. Beachten Sie, dass die Bezeichnung „Bogenbreite“ im Rechner mit der Gesenkbreite übereinstimmt und dass „Winkel unter Bogen“ mit dem enthaltenen Biegewinkel übereinstimmt.

Stellen Sie sicher, dass die Dimensionseinstellungen des Rechners für die von Ihnen verwendeten Daten korrekt sind – Zoll, Fuß, Millimeter usw. Beachten Sie, dass die Antworten, die wir erhalten, wenn wir auf die Eingabetaste klicken, rein mathematischer Natur sind und nicht berücksichtigt wurden Materialzugfestigkeit.

Abbildung 2

Wie in dieser Berechnung von The Complete Circular Arc Calculator unter www.harsle.com gezeigt, erhöht sich mit zunehmendem Biegewinkel auch der Radius (Höhe des Bogens).

Die Information, nach der wir auf dem Rechner suchen, ist die Bogenhöhe, die dem äußeren Biegeradius entspricht. Lassen Sie uns einen Wert für unsere Basislinie ermitteln, kaltgewalzten 60-KSI-Stahl, 0,125 Zoll dick, unter Verwendung eines 0,984-Zoll-Stahls. Matrizenbreite. Bitte Beachten Sie, dass es sich um Luftformung handelt, sodass der Winkel der Matrize keinen Unterschied macht. Es kann sich um einen Kanal, einen akuten oder einen V-förmigen Verlauf handeln. Auf die Breite kommt es an.

Geben wir zunächst den entspannten Winkel ein – die 90 Grad, die wir erreichen möchten.

Eingegebene Werte

Vom Bogen begrenzter Winkel (einschließlich Biegewinkel): 90 Grad

Breite des Bogens (Matrizenbreite): 0,984 Zoll.

Berechneter Wert

Höhe des Bogens (äußerer Biegeradius): 0,20379 Zoll.

Diese Berechnungen berücksichtigen jedoch nicht die Rückfederung. Für unser Beispiel verwenden wir einen Wert von 1 Grad für die Rückfederung, der auftritt, wenn wir ein ungefähres 1:1-Verhältnis der Materialstärke zum inneren Biegeradius haben. Nach Der Stempel lässt den Formdruck nach, das Material federt um 1 Grad zurück. Zum Ausgleich verwenden wir jetzt einen Biegewinkel von inklusive 89 Grad. Wir verwenden wiederum den vollständigen Kreisbogenrechner von harsle.com und geben Folgendes ein:

Eingegebene Werte

Breite des Bogens (Matrizenbreite): 0,984 Zoll.

Vom Bogen begrenzter Winkel (einschließlich Biegewinkel): 89 Grad

Berechneter Wert

Höhe des Bogens (äußerer Biegeradius): 0,201 Zoll.

Jetzt nehmen wir den Wert für die Bogenhöhe für unseren neuen Biegewinkel und setzen ihn in die folgende Formel ein:

Höhe des Bogens – (2 × Materialstärke2) = Innenradius

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

0,201 – 0,031 = 0,170 Zoll. Innenbiegeradius

Beachten Sie, dass sich dieser Ansatz mit der Höhe des Bogens von dem Ansatz unterscheidet, den wir in der Kolumne „Grundlagen des Biegens“ vom letzten Monat gewählt haben, als wir die Länge des Bogens verwendet haben. Letzten Monat haben wir einen Innenradius basierend auf der Breite der Matrizenöffnung berechnet; Diesmal wirSie verwenden einen bestimmten Radius.

Letzten Monat haben wir einen Radius von 0,136 Zoll berechnet, und gerade jetzt haben wir den Innenradius mit einer anderen Methode berechnet und sind auf 0,170 Zoll gekommen – eine Differenz von 0,034 Zoll. Wenn wir außerdem die 20-Prozent-Regel angewendet haben (wieder für 60-KSI Bei kaltgewalztem Stahl beträgt der berechnete Radius etwa 16 Prozent der Gesenkbreite.) würden wir einen Innenradius von 0,157 Zoll berechnen – in der Mitte zwischen den beiden vorherigen Messungen. Dies sind alles verschiedene Möglichkeiten, wie ein Radius erfolgen kann berechnet werden, mit leicht unterschiedlichen Ergebnissen. Aber ja, der Kaninchenbau wird tatsächlich tiefer!

Parabel und scharfe Kurven

Wenn Sie einen Stempelradiuswert verwenden, der gleich oder kleiner als der minimale scharfe Biegeradius für die Luftformung eines Teils ist, erstellen Sie keinen Radius mehr im Teil (weitere Informationen zu scharfen Biegungen). Stattdessen erstellen Sie eine Parabel . Du bist Tatsächlich wird eine andere Lichtbogenlänge in die Matrizenöffnung gezogen.

Um vorherzusagen, wie sich diese Parabel bilden wird, können wir einen anderen Online-Rechner verwenden:

Wir geben unseren Außenradius und die Matrizenbreite ein, um die Bogenlänge der Parabel zu ermitteln. Der Höhenwert in diesem Online-Rechner entspricht dem äußeren Biegeradius, während der Breitenwert der Matrizenbreite entspricht:

Eingegebene Werte

Höhe: (Außenradius): 0,201 Zoll.

Breite (Matrizenbreite): 0,984 Zoll.

Berechneter Wert

Bogenlänge: 1,0845 Zoll.

Hier beträgt die Tiefe der Parabel (oder Höhe des Bogens) 0,201 Zoll und die Bogenlänge der Parabel beträgt 1,0845 Zoll. Merken Sie sich diese Werte. Kehren wir nun zum vollständigen Kreisbogenrechner unter www.harsle.com zurück und geben die Bogenlänge ein bei 1,0845 Zoll und die Matrizenbreite bei 0,984 Zoll.

Eingegebene Werte

Bogenlänge: 1,0845 Zoll.

Breite des Bogens (Matrizenbreite): 0,984 Zoll.

Berechnete Werte

Höhe des Bogens (äußerer Biegeradius): 0,195 Zoll.

Vom Bogen begrenzter Winkel

(einschließlich Biegewinkel): 86,679 Grad

Wenn Sie dies tun, werden Sie feststellen, dass die Bogenhöhe (d. h. der Außenradius) 0,195 Zoll beträgt, etwas kleiner als die 0,201 Zoll. Außenradius aus dem vorherigen Rechner, der den Parabeleffekt nicht berücksichtigte. Wissen Daher können wir mit Sicherheit sagen, dass der Innenradius abnimmt, wenn eine Parabel gebildet wird, was dann der Fall ist, wenn ein Stempelradius verwendet wird, der kleiner als der minimale Scharfbiegeradius ist. Beachten Sie, dass für die Herstellung der Parabel auch ein größerer Biegewinkel erforderlich ist der gewünschte entspannte Biegewinkel; Wir sind von einem eingeschlossenen Biegewinkel von 89 auf 86,68 Grad umgestiegen, was einer zusätzlichen Rückfederung von 2,32 Grad entspricht. Beachten Sie außerdem, dass der Innenradius des Teils nicht kleiner als der Stempelnasenradius wird.

Winkel und Biegeradien

Denken Sie daran, dass jede Änderung des Radius eine Änderung des Biegewinkels zur Folge hat. Wenn wir die Matrizenbreite und den enthaltenen Biegewinkel auf www.harsle.com eingeben, erhalten wir die in Abbildung 2 gezeigten Ergebnisse.

Die Ergebnisse zeigen, dass beim Luftformen der Radius mit dem eingeschlossenen Biegewinkel abnimmt (scharfe Biegungen ausgenommen).

Diese Beziehung zwischen Biegewinkel und Radius endet bei eingeschlossenen Winkeln von weniger als 28 Grad (komplementär 152 Grad), obwohl der minimale eingeschlossene Winkel bei Material mit erheblicher Rückfederung größer sein kann.

Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, dass der Mindeststanzwinkel der Abkantpresse 28 Grad beträgt. Allerdings führt das weitere Schließen der Biegung über 28 Grad hinaus zu einer gewissen Abflachung. Der Radius wird zerkleinert bis der gewünschte Biegewinkel erreicht ist oder ein Falzvorgang abgeschlossen ist. (Als kurze Randbemerkung: Bei einem geschlossenen Saum beträgt der Radius Null und der Biegeabzug wird als Prozentsatz der Materialstärke berechnet – 43 Prozent unter perfekt Bedingungen, obwohl es sich um einen sehr bedienerabhängigen Vorgang handelt.)

Faktorisierung der Zugfestigkeit

Im vorherigen Beispiel haben wir für die Berechnungen 1 Grad Rückfederung verwendet. Bei weichgewalztem 60-KSI-Weichstahl beträgt die durchschnittliche Rückfederung 1 Grad oder weniger. Was ist mit anderen Materialien?

Hierzu können wir die Rückfederung mithilfe der folgenden Formel mit einem angemessenen Maß an Genauigkeit vorhersagen. Dazu müssen wir alle Werte in metrische Werte umrechnen. Bitte beachten Sie, dass die Vorhersage der Rückfederung nie hundertprozentig genau ist. Allerdings sind diese Formeln mach einen ziemlich guten Job.

[(Innenradius in Millimetern/2)/

Materialstärke in Millimetern] × Zugfaktor

Zugfaktor = Materialzugfestigkeit in PSI/60.000

Berechnen wir zunächst die Rückfederung, als würden wir mit unserem 60-KSI-Basismaterial mit einem Innenbiegeradius von 0,170 Zoll arbeiten:

[(Innenradius in Millimetern/2)/

Materialstärke in Millimetern] × Zugfaktor

Materialstärke: 0,125 Zoll × 25,4 = 3,175 mm

Innenbiegeradius: 0,170 Zoll × 25,4 = 4,318 mm

(4.318/2) /3.175

2,159 mm / 3,175 mm = 0,68 Grad Rückfederung

In diesem Beispiel runden wir dies auf 1 Grad auf. Anschließend können wir den Zugfaktor für Edelstahl 88-KSI 304 anwenden.

Zugfaktor = Materialzugfestigkeit in PSI/60.000

88.000/60.000 = 1,466666

1,0 Grad × 1,466666

Dies ergibt 1,46 Grad für 88-KSI 304 Edelstahl. Aufgerundet ergibt sich eine geschätzte Rückfederung von 1,5 Grad bei einem Verhältnis von Innenradius zu Materialstärke von 1:1.

Zurück zum Rechner

Da Sie die Rückfederung nun einigermaßen genau abschätzen können, können Sie sie nun kompensieren. Um den Winkel zu bestimmen, den Sie zum Ausgleich der Rückfederung benötigen, subtrahieren Sie einfach den Rückfederungswert, sofern Sie damit arbeiten enthaltene Biegewinkel ein, oder fügen Sie diesen Wert hinzu, wenn Sie komplementäre Biegewinkel verwenden. Der Kreisbogenrechner auf www.harsle.com arbeitet mit eingeschlossenen Biegewinkeln (wiederum als Subtended Angle of Arc bezeichnet).

Sobald Sie den Innenradius kennen – also den tatsächlichen Innenradius, der im fertigen Stück erscheinen wird – können Sie diesen Radiuswert in Ihre Biegeformeln einfügen (siehe Seitenleiste).

Fazit vorerst

Durch die korrekte Vorhersage des Innenradius können wir die Biegeabzüge genau berechnen. Von den verschiedenen Möglichkeiten, den Innenradius vorherzusagen, ist keine perfekt, aber diese ist so gut wie es nur geht. Dennoch hat Biegen viel zu viele Variablen, um eine 100-prozentige Genauigkeit zu erreichen.

Bei der Luftumformung ist es außerdem unerlässlich, dass der Ingenieur oder Programmierer den Techniker über die Werkzeugsätze informiert, um die herum eine bestimmte Biegung konstruiert wurde. Darüber hinaus muss sich der Techniker darüber im Klaren sein, wie wichtig es ist, diese zu verwenden Werkzeuge zur Herstellung hochwertiger Teile.

Nächsten Monat befassen wir uns mit der Berechnung des Innenradius von Biegungen, bei denen das Verhältnis zwischen Innenradius und Materialstärke sehr groß wird – der Biegung mit tiefem Radius. Bei Biegungen mit großem Radius gibt es Probleme mit dem Matrizenwinkel und der Matrize Breite, Mehrfachbruch und natürlich sehr große Rückfederung.

Der Kaninchenbau hat noch einen langen Weg vor sich, aber die Reise ist es allemal wert.

Eine Überprüfung der Biegeformeln

Diese Formeln für Biegezugabe, Außenversatz und Biegeabzug sind gut etabliert und jeder Wert kann auf unterschiedliche Weise zur Berechnung des Flat-Rohling-Layouts des Teils verwendet werden.

Formeln

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

× Biegungsgrade komplementär

OSSB = [Tangente (Grad des Biegewinkels/2)]

× (Mt + Rp)

BD = (OSSB × 2) – BA

Schlüssel

Rp = Radius der Stempelnase (Bottoming)

oder der schwebende Innenradius (Luftbildung)

Mt = Materialstärke

BA = Biegezugabe

BD = Biegeabzug

OSSB = Außenrückschlag

0,017453 = π/180

0,0078 = K-Faktor × π /180

K-Faktor = 0,446