Grundlagen des Biegens: 6 Schritte zur erfolgreichen Werkzeugauswahl für Abkantpressen

Welchen inneren Biegeradius Sie erreichen können, hängt von den Gewichtsanforderungen und den verfügbaren Öffnungsweiten der Matrize ab

Abbildung 1

Um Ihre Werkzeuge optimal zu nutzen, sollte die Tangente der Biegung, an der der Radius beginnt, idealerweise auf halber Höhe der Matrizenfläche liegen.In dieser Situation entspricht die Hälfte der Matrizenfläche dem Outside Setback (OSSB), dem Abstand von der Außenseite Formlinie (Ebenen, die parallel zum Werkstück verlaufen) zum Tangentenpunkt der Biegung.

Frage:

Unsere Fertigungsabteilung dokumentiert Standardprozesse zur Auswahl der richtigen Matrizen- und Stempelkombination, um beim Luftbiegen die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.Wir möchten eine 90-Grad-Biegung für ein 0,0751 Zoll dickes Stück 304 erreichen Edelstahl mit einem Innenbiegeradius von ebenfalls 0,0751 Zoll. Es gibt die 20-Prozent-Regel und dann die 8-fache Materialdickenregel.Wie soll ich diese Regeln anwenden, um eine Matrizenöffnung auszuwählen?

Antwort:

Die 8x-Regel ist eine uralte Faustregel, die auf kaltgewalztem Stahl mit einer Zugfestigkeit von 60.000 PSI basiert und besagt, dass es die beste Praxis ist, eine Matrizenöffnungsbreite zu wählen, die achtmal so groß ist wie die Materialstärke.Sie erzielen in der Regel die besten Arbeitsergebnisse wenn mit der 8x-Regel gearbeitet wird.Sie erleichtern das Formen und erreichen Biegewinkelstabilität bei gleichzeitiger Einhaltung der Tonnageanforderungen.Sie werden feststellen, dass Sie einen Innenradius erzeugen können, der ungefähr der Materialstärke entspricht.

Dennoch ist „8x“ nur eine Bezeichnung und der Faktor kann mit der Materialstärke steigen oder fallen.Manchmal entspricht die Breite der Matrizenöffnung dem 6-fachen der Materialstärke, manchmal dem 10-fachen oder 12-fachen.Die 8x-Regel ist eine gute Faustregel, die das einhält Die Tonnagen sind niedrig und die Teile zumindest bis zu einem gewissen Punkt stabil.Aber leider werden unterschiedliche Materialtypen nicht wirklich berücksichtigt.

Die 20-Prozent-Regel definiert den schwebenden Innenradius in einer Luftform über einem bestimmten Würfel.Im Gegensatz zur 8x-Regel kann die 20-Prozent-Regel für den Materialtyp berücksichtigt werden.Bei Edelstahl 304 beträgt der Innenradius 20 bis 22 Prozent Breite der Matrizenöffnung;bei kaltgewalztem Stahl beträgt der Innenbiegeradius 15 bis 17 Prozent;und für 5052 H32 Aluminium beträgt der Innenbiegeradius 9 bis 11 Prozent.Sie beginnen mit dem Mittelwert (im Fall von Edelstahl 304 beträgt dieser). 21 Prozent), dann bei Bedarf anpassen.

Die 20-Prozent-Regel beschreibt einfach den resultierenden Innenradius beim Luftbiegen und wird zur Berechnung der Biegeabzüge verwendet.Normalerweise ist es jedoch kein Mittel zur Entwicklung einer Matrizenöffnung, da es diese nicht berücksichtigt Rückfederung oder Tonnagegrenzen.

Für Ihre Edelstahlarbeit könnten Sie die 20-Prozent-Regelformel – Breite der Matrizenöffnung × 21 Prozent = Innenbiegeradius – so umschreiben, dass sie lautet: Innenbiegeradius/21 Prozent = Breite der Matrizenöffnung.Dies würde Folgendes ergeben: 0,075 Zoll/0,21 = 0,357 Zoll.Breite der Matrizenöffnung.Aber auch hier sind die Rückfederungs- oder Tonnagegrenzen nicht berücksichtigt, und es könnte zu einer ernsthaften Überlastung der Presse oder der Werkzeuge kommen.Für eine Matrizenöffnung ist das klein, und die Tonnage sollte berücksichtigt werden.

Um einen bestimmten Radius zu erreichen, benötigen Sie das richtige Werkzeug und die richtige Abkantpresse.Letztendlich bestimmen die verfügbaren Matrizenöffnungsweiten in Ihrer Werkzeugbibliothek sowie die Tonnagefähigkeiten Ihrer Werkzeuge und Abkantpressen die Innenbiegung Radien, die Sie beim Luftbiegen eines bestimmten Materialtyps und einer bestimmten Materialstärke erzielen können.Ein Werkzeugauswahlverfahren für das Luftbiegen sollte Folgendes umfassen:

1. Stellen Sie sicher, dass der angegebene Innenbiegeradius nicht kleiner ist als der minimale scharfe Biegeradius.Ist dies nicht der Fall, kann der innere Biegeradius physisch nicht erreicht werden, es sei denn, es muss gestanzt oder auf den Boden gelegt werden.Das liegt daran, wenn sich die Kurve dreht Scharf, der Stempel beginnt, einen Graben in das Material zu graben.Bei Weichstahl wird eine Biegung normalerweise scharf, wenn der Innenradius etwa 63 Prozent der Materialdicke erreicht.(Weitere Informationen zu scharfen Kurven finden Sie unter Wie eine Kurve scharf wird.) In Ihrem In diesem Fall möchten Sie natürlich ein Verhältnis von Materialstärke zu Innenbiegeradius von 1:1 erreichen, was durchaus erreichbar ist, solange Ihre Werkzeuge und Maschinen den Tonnageanforderungen gerecht werden.

2. Wählen Sie die Matrizenöffnung aus.Bei jeder Art von Maschine sollten Sie im Allgemeinen weder zu viel noch zu wenig davon verwenden.Bei der Hälfte des maximalen Arbeitswertes holen Sie das Beste aus der Maschine heraus.Davon abgesehen ist es nicht die Kombination von Matrize, Stempel und Material wirklich eine „Maschine“?Natürlich ist es das.Was ist also der halbe Arbeitswert eines Würfels?Unter perfekten Bedingungen liegt dieser Punkt auf halber Höhe der Formfläche, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Um die geometrisch perfekte Matrizenöffnung zu ermitteln – eine, bei der die Biegung auf halber Höhe der Matrizenfläche erfolgt – verwenden Sie die folgende Formel: (Außenbiegeradius × 0,7071) × Faktor = Perfekte Matrizenöffnung.(Anmerkung des Herausgebers: Weitere Einzelheiten finden Sie weiter unten Um diese Formel zu finden, besuchen Sie www.thefabricator.com und geben Sie „Die perfekte Stanzöffnung finden“ in die Suchleiste ein.)

Um Ihren Außenbiegeradius zu berechnen, addieren Sie den gewünschten Innenbiegeradius zur Materialstärke.In Ihrem Beispiel würden Sie also 0,075 Zoll hinzufügen.Innenradius auf 0,075 Zoll.Materialstärke und erhalten Sie einen äußeren Biegeradius von 0,150 In.

Der Faktor in der Formel ist ein Multiplikator, und ein Multiplikator von 4,0 würde Ihnen praktisch einen möglichst geometrisch perfekten Wert ergeben, jedoch ohne Berücksichtigung der Rückfederung.Um die Rückfederung zu berücksichtigen, erhöhen Sie den Wert den Multiplikator leicht.Bei Materialstärken von weniger als 0,125 Zoll liegt ein realistischer Arbeitsmultiplikator bei 4,85.Bei Material zwischen 0,125 und 0,250 Zoll beträgt der Multiplikator 5,85 Zoll (es wird Material mit einer Dicke von mehr als 0,250 Zoll berechnet). anders).Diese Matrizenauswahlmethode sorgt dafür, dass die Beziehungen konsistent bleiben, unabhängig davon, ob der Radius groß und das Material dünn ist oder das Material dick und der Radius klein ist.

In Ihrer Situation würden Sie Folgendes berechnen: (Außenbiegeradius × 0,7071) × Faktor = Perfekte Matrizenöffnung;oder (0,150 Zoll × 0,7071) × 4,85 = 0,514 Zoll. Natürlich verfügt Ihr Betrieb wahrscheinlich nicht über eine Matrizenöffnungsbreite von 0,514 Zoll Daher müssen Sie wahrscheinlich die nächstgelegene verfügbare Breite wählen, zwischen einer 0,472-Zoll- und einer 0,551-Zoll-Matrize.Wenn Sie die nächstgelegene verfügbare Matrizenöffnung wählen, bleibt Ihr Innenbiegeradius so nah wie möglich am angegebenen Wert.Das geht davon aus, dass eine Übertonnage kein Problem darstellt, wenn eine kleinere Matrize verwendet wird.

(Beachten Sie, dass bei Verwendung eines Faktors von 4,0 die Matrizenbreite 0,424 Zoll betragen würde, was zumindest im theoretischen Sinne geometrisch perfekt für die Aufgabe ist, aber auch hier die Rückfederung nicht berücksichtigt.)

3. Berechnen Sie den Tonnagebedarf.Nachdem Sie nun die ideale Matrizenöffnung ermittelt haben, müssen Sie sicherstellen, dass diese die verfügbare Tonnage Ihrer Presse oder Ihres Werkzeugs nicht überschreitet.Um dies zu berechnen, verwenden Sie Folgendes: [(575 × Material Dicke2)/Matrizenöffnung] × Materialfaktor =Tonnage pro Fuß.

Wir verwenden den 60.000-PSI-Zugstahl AISI 1035 (die am häufigsten verwendete kaltgewalzte Stahlsorte) als Basis und weisen ihm daher einen Materialfaktorwert von 1 zu. Um einen Faktor für ein bestimmtes Material zu erhalten, können Sie einen einfachen Schritt durchführen Vergleich von Zugfestigkeiten, wobei mit einer Zugfestigkeit von 60.000 PSI als Basislinie gearbeitet wird.Wenn für Ihren Edelstahl 304 eine Zugfestigkeit von 85.000 PSI angegeben ist, teilen Sie diese Zugfestigkeit durch 60.000, um 1,4 zu erhalten.Ihre Mengenberechnung wäre also: [(575 × 0,005625) / 0,551] × 1,4 = 8,22 Tonnen pro Fuß.Sie müssen auch die Länge der Biegung berücksichtigen.Wenn Sie sich innerhalb der Tonnagegrenzen Ihrer Werkzeuge und Abkantpresse befinden, geht es mit dem nächsten Schritt weiter.

4. Wenn die Matrizenbreite akzeptabel ist, berechnen Sie den Biegeradius mithilfe der 20-Prozent-Regel.Beginnen Sie mit dem Medianwert.Zurück zu unserem Beispiel für Edelstahl 304: Der mittlere Prozentsatz beträgt 21. Multiplizieren Sie diesen Prozentsatz mit der tatsächlichen Matrizenöffnungverwenden, und Sie erhalten den resultierenden Innenbiegeradius: 0,551 Zoll × 0,21 = 0,1157 Zoll.Innenbiegeradius.

Der tatsächliche Radius beträgt ungefähr 0,116 Zoll, was so nah wie möglich an 1:1 in einer Luftform liegt.Ja, der Radius ist größer als das Verhältnis von Biegeradius zu Materialstärke von 1:1, aber die Matrize ist auch größer als perfekt.

Selbst eine geometrisch perfekte Matrizenbreite würde einen Innenradius ergeben, der etwas größer als die Materialdicke ist.Abgesehen vom Stanzen ist ein exaktes 1:1-Verhältnis ohne kundenspezifische Werkzeuge nicht möglich.

5. Verwenden Sie diesen Wert für den Innenbiegeradius, um den Biegeabzug zu berechnen.Sie fügen diesen Wert für den Innenbiegeradius nun in Ihre Biegeabzugsformeln ein.Heutzutage hat Software diese Berechnungen automatisiert, aber für einen Überblick über die Mathematik: Sehen Sie sich „Wie der innere Biegeradius entsteht“ an.

6. Verwenden Sie den ausgewählten Werkzeugsatz, um den berechneten Biegeabzug zu erzielen.Sie haben festgestellt, dass der innere Biegeradius physikalisch möglich ist.Sie haben eine Matrizenöffnungsbreite ausgewählt, die dem gewünschten möglichst nahe kommt innerer Biegeradius;Sie haben Ihre Biegeabzüge nach der 20-Prozent-Regel berechnet;und Sie haben die verfügbare Tonnage und Rückfederung berücksichtigt.In Anbetracht dessen sind Sie auf dem besten Weg, perfekte Teile zu bauen.