Таблица расчета усилия гибки листового металла

Основные приемы гибки деталей из труб

Гибку деталей из труб производят в холодном и горячем состояниях ручным и механизированным способами, с наполнителями и без наполнителей.

Наполнители применяют для исключения образования складок и сплющивания стенок труб. В качестве наполнителей используется просушенный мелкий песок или синтетические гранулы.

Для каждой трубы в зависимости от ее диаметра и материала установлен минимально допустимый радиус гибки. При меньшем радиусе гибка недопустима (табл. 1).

Таблица 1. Значения минимально допустимых радиусов гибки труб в холодном состоянии, мм

Наружный диаметр трубы,

мм

Материал трубыНаружный диаметр трубы,

мм

Материал трубы
Сталь

45

Сталь

35

Сталь

20

Сталь

10

Сталь

45

Сталь

35

Сталь

20

Сталь

10

1874625643105450344282240
2495796555110510377310264
32115967967130536450370315
3815613110791145578484398339
50197165136115155620522430360
60238199165139181720600498425
75280260194173194752630516444
80324270224190206835702575488
90362302250213220920770635540

При гибке в холодном состоянии труб диаметром до 25 мм применяются ручные приспособления.

На рис. 4, а показан ручной станок, предназначенный для гибки труб диаметром от 12 до 20 мм. Станок имеет ось 1 и опорную плиту 2, с помощью которых он крепится болтами к верстаку. Рабочими органами станка являются неподвижный ролик 4 с хомутиком 5, укрепленный на оси 1, и подвижный ролик 3, закрепленный на скобе 6 с рукояткой 7.

Рис. 4. Гибка на ручных приспособлениях

Для гибки медных трубок разных диаметров при сборке машин применяют многоручьевой трубогиб (5.66, б). В этом случае трубку пропускают между роликами 1 и 2 до соприкосновения с упором, затем при повороте вилки 3 подвижный ролик 2 обкатывается вокруг неподвижного, изгибая трубку по радиусу, равному радиусу ролика 1.

С помощью ручного рычажного трубогиба (5.66, в) можно изгибать стальные газовые трубы диаметром 1/2 , 3/4 и 1» в холодном состоянии без наполнителя.

Для ручной гибки стальных труб диаметром до 50 мм на угол 180° без наполнителя в холодном состоянии может использоваться специальная головка с ручным приводом.

3 самостоятельная глм – возможна ли она в домашних условиях?

Гибку тонколистового металла можно выполнять своими руками. Для этих целей совсем необязательно покупать дорогостоящие прессы или специальные листогибочные агрегаты. Простой способ ГЛМ требует наличия уголка из металла и обычной киянки. Заготовку нужно поместить на край уголка, выдвинуть часть листа, которую требуется загнуть, а затем аккуратными ударами молотка придать желаемый изгиб.

Более качественные результаты гибочной процедуры можно достичь, используя автомобильный домкрат. Он позволяет весьма эффективно и точно осуществлять гибку арматуры, тонких и толстых листов, а также труб. Заготовку помещают на подводимую снизу выдвижную штангу.

Также любой домашний мастер способен самостоятельно сконструировать удобный станок для сгибания ГЛМ. Для этого ему понадобятся следующие элементы:

  • поверхность, выполняющая функцию рабочего стола;
  • струбцины;
  • 8-сантиметровый уголок;
  • болты, рукоятки и петли;
  • 8-сантиметровая стальная балка.

Основой конструкции станет двутавровый профиль из металла. К его верхней части следует присоединить при помощи болтов уголок, который нужен для удерживания листов при их изгибании. Под этим элементом при помощи агрегата для ручной дуговой сварки крепят три петли (подходят те, которые монтируются на металлические современные двери). С другой стороны их приваривают непосредственно к уголку.

К столу получившееся приспособление следует прижать двумя струбцинами. Стальной лист для гибки укладывают под прижимной уголок: откручивают его, а после размещения заготовки – ставят обратно. Обратите внимание – полностью демонтировать прижимной элемент не нужно.

Специалисты советуют немного усовершенствовать такую конструкцию, чтобы ее применение было максимально удобным. Для этого достаточно приварить две рукоятки к уголку. Они позволят без проблем поворачивать уголок, тогда сгибать листы будет быстрее и удобнее.

На таком простеньком агрегате вам станет доступна гибка тонколистового металла в домашних условиях. Большие по толщине листы самодельный станок, к сожалению, не осилит. Но в быту потребность в их сгибании возникает крайне редко.

Изготовление цилиндрических пружин

По своему назначению цилиндрические пружины делятся на работающие на растяжение, на сжатие и на скручивание (рис. 5).

У пружин, работающих на сжатие (рис. 5, а), витки расположены на некотором расстоянии друг от друга, шаг — t; концы пружин прижимают к смежным виткам. Основными размерами являются: внутренний диаметр — Dвн, наружный диаметр — Dнар; шаг навивки — t; диаметр проволоки — d; длина пружины — L.

Рис. 5. Цилиндрические пружины:а — сжатия; б — растяжения; в — скручивания

У пружин, работающих на растяжение (рис. 5, б) витки плотно прилегают один к другому, последние витки отгибают на 90° и загибают в виде полуколец и колец. Основными размерами являются: наружный диаметр — D; диаметр проволоки — d; радиус проушины — r; ширина зацепа — b; длина навивки пружины — L1; полная длина пружины — L2.

У пружин, работающих на скручивание (рис. 5, в), витки плотно прилегают один к другому, на концах имеются зацепы, которые воспринимают закручивающую нагрузку и закручивают пружину в целом. Основные размеры пружин, работающих на скручивание, такие же как у пружин, работающих на растяжение.

Для расчета длины заготовки, потребной для изготовления пружины, необходимо знать средний диаметр пружины D0, который равен:

Длину заготовки f пружины (без учета колец или зацепов на концах) определяют по следующей формуле:

f=πDn , где n — число витков пружины.

При подсчете витков пружины учитываются только рабочие витки. У пружин сжатия с неприжатыми витками число рабочих витков определяют путем вычитания из общего числа витков двух витков (по витку с каждого конца пружины). Если крайние витки прижаты для образования опорной плоскости, то вычитают полтора витка.

Обычно для ремонта машин навивку пружин производят на универсальном токарном станке (рис. 6).

Рис. 6. Навивка пружины на токарном станке

На резцедержателе 1 станка устанавливается держатель для проволоки. В патроне 2 станка устанавливается оправка 3, диаметр которой на 0,85–0,9 меньше внутреннего диаметра пружины. Суппорт станка устанавливают так, чтобы держатель проволоки был рядом с кулачками патрона, затем настраивают частоту вращения шпинделя не более 60 об/мин и подачу 4, соответствующую диаметру d проволоки или шагу t пружины.

Затем суппорт станка устанавливают так, чтобы держатель проволоки был рядом с кулачками патрона. Проволока пропускается через держатель и ее конец закрепляется на оправе хомутом с поводком или в отверстии, как показано на рисунке. Первый виток пружины выполняют вращением патрона от руки и после этого включают станок.

После остановки станка конец проволоки откусывают кусачками.

При навивке пружин на станке необходимо быть предельно внимательным. Освободившаяся проволока или обрыв мятой проволоки может спружинить и нанести травму.

Обычно для пружин растяжения производят непрерывную навивку на всей длине оправки, а затем ее делят на требуемые по длине пружины.

Для пружин сжатия также производят непрерывную навивку, но замечают по линейке или лимбу подачи, в каких местах нужно выключить подачу, сделать два-три сжатых витка и вновь включить подачу.

По окончании навивки вручную производят доделку пружины. При этом удаляют заделочные концы, которыми крепили проволоку в станке, и отделяют нужное число витков для пружины. Для этого делают надрез трехгранным напильником в нужном месте на проволоке и отламывают или разрубают в нужном месте проволоку на зубиле, вертикально закрепленном в тисках.

Чтобы поджать концы пружины, работающей на сжатие, пружину 2 вставляют в направляющую трубку 1 (рис. 7, а) и через отверстие трубки нагревают пламенем газовой горелки или паяльной лампы. Как только виток нагреется до красного цвета, пружину вынимают из трубки и быстро прижимают к плоскости плиты.

Рис. 7. Поджатие концов пружины сжатия:а — подогревом; б — на заточном станке

После поджатия витков пружине придают вертикальное положение на плите. Для этого надевают заготовку пружины на оправку и подшлифовывают металл на торце пружины боковой поверхностью абразивного круга на заточном станке (рис. 7, б).

Если пружину навивали с прерыванием подачи, то достаточно разделить заготовку на части и доработать торцы на заточном станке.

Заделка концов пружин растяжения в виде полуколец выполняется вручную с помощью подставки в тисках (рис. 3, а) или круглогубцев.

Для этого вручную зубилом на плите отгибают на 30–40° один виток на торце у отрубленной заготовки пружины. Затем отогнутый виток пружины отгибают далее с опорой на подставку (рис. 8) на 90° с помощью молотка. Если проволока не жесткая, то эту операцию можно выполнить круглогубцами.

Рис. 8. Заделка концов у пружины растяжения

Источник

Классификация и особенности процесса

В соответствии с поставленными задачами технология гибки листового металла разрабатывается для следующих вариантов:Таблица расчета усилия гибки листового металла

  1. Одноугловая (называемая иногда V-образной гибкой).
  2. Двухугловая или П-образная гибка.
  3. Многоугловая гибка.
  4. Радиусная гибка листового металла (закатка) — получение изделий типа петель, хомутов из оцинковки и пр.

Усилия при гибке невелики, поэтому ее преимущественно выполняют в холодном состоянии. Исключение составляет гибка стального листа из малопластичных металлов. К ним относятся дюралюминий, высокоуглеродистые стали (содержащие дополнительно значительный процент марганца и кремния), а также титан и его сплавы. Их, а также заготовки из толстолистового металла толщиной более 12…16 мм, гнут преимущественно вгорячую.

Гибку сочетают с прочими операциями листовой штамповки: резку и гибку, с вырубкой или пробивкой сочетают довольно часто. Поэтому для изготовления сложных многомерных деталей широко используются штампы, рассчитанные на несколько переходов.

Особым случаем гибки листового металла считается гибка с растяжением, которую используют для получения длинных и узких деталей с большими радиусами гибки.

В зависимости от размера и вида заготовки, а также требуемых характеристик продукции после деформирования, в качестве гибочного оборудования используются: Таблица расчета усилия гибки листового металла

  • Вертикальные листогибочные прессы с механическим или гидравлическим приводом;
  • Горизонтальные гидропрессы с двумя ползунами;
  • Кузнечные бульдозеры — горизонтально-гибочные машины;
  • Трубо- и профилегибы;
  • Универсально-гибочные автоматы.

Для получения уникальных по форме и размерам конструкций, в частности, котлов турбин и т.п., применяют и экзотические технологии гибки листовой стали, например, энергией взрыва. В противоположность этому, вопрос — как гнуть жесть — не вызывает сложностей, поскольку пластичность этого материала — весьма высокая.

Характерная особенность листогибочных машин — сниженные скорости деформирования, увеличенные размеры штампового пространства, сравнительно небольшие показатели энергопотребления. Последнее является основанием для широкого производства ручных гибочных станков, предназначенных для деформации оцинкованного материала. Они особо популярны в небольших мастерских, а также у индивидуальных пользователей.

Несмотря на кажущуюся простоту технологии, баланс напряжений и деформаций состояния в заготовке определить затруднительно. В процессе изгиба материала в нем возникают напряжения, вначале — упругие, а далее — пластические. При этом гибка листового материала отличается значительной неравномерностью деформации: она более интенсивна в углах гибки, и практически незаметна у торцов листовой заготовки.

Гибка тонколистового металла отличается тем, что внутренние его слои сжимаются, а наружные — растягиваются. Условную линию, которая разделяет эти зоны, называют нейтральным слоем, и его точное определение является одним из условий бездефектной гибки.

В процессе изгиба металлопрокат получает следующие искажения формы:

  • Изменение толщины, особенно для толстолистовых заготовок;
  • Распружинивание/пружинение — самопроизвольное изменение конечного угла гибки;
  • Складкообразование металлического листа;
  • Появление линий течения металла.

Все эти обстоятельства необходимо учитывать, разрабатывая технологический процесс штамповки.

Определение усилия и затрачиваемой работы при гибке

Определение усилия и затрачиваемой работы при гибке

Определение усилия при гибке полосы или прутка, зажатого одним концом

Схему такой заготовки можно рассматривать как консольную балку, защемленную одним концом, на другом конце которой действует сила Р на расстоянии х. Тогда для полосового материала будем иметь

Таблица расчета усилия гибки листового металла

откуда

Таблица расчета усилия гибки листового металла

для пруткового материала

Таблица расчета усилия гибки листового металла

Таким же образом выводятся формулы для определения усилия гибки в штампах.

Определение усилия при гибке полосы на одноугловом штампе

Таблица расчета усилия гибки листового металла

Рис. 1. Схема к расчету усилия гибки плоских деталей

Данная задача сводится к случаю балки, лежащей на двух опорах с расстоянием между ними, равным lx, и нагруженной посередине усилием Р0 пока без учета силы трения (рис. 1, а).

Применяя формулу (160 см. предыдущую. стр.),

Таблица расчета усилия гибки листового металла

найдем, что изгибающий момент

Таблица расчета усилия гибки листового металла    

откуда усилие гибки для любого положения пуансона

Таблица расчета усилия гибки листового металла

Наименьшее усилие будет в начале гибки, когда 1х=10, наибольшее усилие получается в конце гибки при lx=lк=2r sin ах/2.

Тогда

Таблица расчета усилия гибки листового металла

Так как кроме усилия, необходимого непосредственно для гибки, приходится также преодолевать силу трения между скользящими плоскостями детали и рабочими частями штампа (если разложить Р0 на две силы, перпендикулярные к рабочим стенкам штампа), то действительное усилие Р будет всегда больше на величину силы трения Ртр, которую при коэффициенте трения μ = 0,3 можно принять с некоторым запасом Ртр  = 0,3Ро. Тогда

Р = Р0  Ртр = 1,3Р0                           (168)

Определение усилия при гибке полосы П-образной формы (типа скобы) на двухугловом штампе

Рассматриваем этот случай как балку, загибаемую вокруг рабочих кромок пуансона в двух заделанных точках Е (рис. 1, б).

Из условия равенства изгибающих моментов внешних и внутренних сил можно вывести уравнение

Таблица расчета усилия гибки листового металла

где lв – переменное плечо, уменьшающееся по мере опускания (от максимального его значения ОпА) пуансона и определяемое из геометрических соотношений, а именно:

Таблица расчета усилия гибки листового металла

Здесь с – коэффициент, определяемый по табл. 9.

Выражение (170) получается на основании следующих соображений. По мере опускания пуансона плечо lв уменьшается не только в результате гибки материала на закруглении матрицы, но в результате перемещения крайней точки контакта материала с закруглением пуансона.

Усилие, потребное непосредственно для гибки (при работе на провал), при любом положении пуансона

Таблица расчета усилия гибки листового металла

Действительное усилие с учетом трения (при работе на провал)

P = P0 Pтр=1,3P0                         (172)

Наименьшее усилие гибки будет при горизонтальном положении полосы в начале гибки (при lb mах = rn s cs rм), наибольшее – в конце, когда угол а будет приближаться к 90° и sin а = 1 (при lb mах = s cs). Тогда

Таблица расчета усилия гибки листового металла

В случае гибки с пружинным выталкивателем, применяемым для получения плоского дна, усилие гибки Р′ следует увеличить на 25-30%, тогда Р′mах = (1,25÷1,30) Рmах.

Если деталь после гибки подвергается правке, то, поскольку правка следует за гибкой и не совпадает с ней во времени (производится в конце процесса гибки), усилие, необходимое для правки Pпр, определяют по формуле

Pпр = pпрFпр                (174)

где Fпр – площадь материала, подлежащего правке, мм2; рпр – давление правки при гибке; берется в зависимости от рода материала и его толщины в пределах 30-150 МПа, а именно:

Для алюминия АД, АД1…………….. 30-60

» латуни Л63 ………………… 60-100

» сталей 10-20 ……………….. 80-120

» сталей 25-35 ……………….. 100-150

Для более толстых материалов (s > 3 мм) следует брать большие значения Pпр. По этому максимальному усилию (поскольку усилие правки значительно больше усилия гибки) и подбирают пресс как при одноугловой, так и при двухугловой гибке.

Работу (в Дж), затрачиваемую при гибке, можно определить с достаточной для практики степенью точности из выражения

Таблица расчета усилия гибки листового металла

где Pmах – максимальное усилие гибки, Н; h = l0 rn rm – величина полного перемещения пуансона в матрицу (активная высота), мм; l0 – глубина матрицы, мм.

Пример. Определить величину усилия и затрачиваемой работы при гибке стальной скобы вида (рис. 2) с размерами b – 60 мм, s = 3 мм, l1 = l3 = 35 мм, l2 = 130 мм (r = 2s = 6 мм; R = r s = 9 мм).

Механические характеристики материала (сталь 20) следующие: σв = 420 МПа; σт = 250 МПа; δ10 = 25%; εвв) = 0,8δ10 = 0,20; ψв = δв/(1 εв) = 0,20/1,20 = 0,17.

Из табл. 8 находим, что минимально допустимый радиус гибки rmin = rn = 0,50s = 1,5 мм.

Из табл. 9 устанавливаем, что cs = 0,1 s = 0,3 мм; радиус закругления матрицы принимаем равным rм = 2s = 6 мм, глубину матрицы l0 = 20 мм;

h = l0 rn rм = 20 1,5 6 = 27,5 мм.

Тогда изгибающий момент с учетом трения (при а = 90° и μ = 0,3) при

гибке на провал определится по формуле (160)

М =1,3·2bs2/6·(1,5 εв) σв = (1,3·2·60·92)/6·(1,5 0,20)·420= 146 Дж.

Если определить изгибающий момент из зависимости (153), предварительно найдя σт0 и П ,

σт0 = σв (1 – 2ψв)/(1 – ψв)2 = 420(1 – 2·0,7)/(1 – 0,17)2 = 403 МПа

П = σв/(1 – ψв)2 = 420/(1 – 0,17)2 = 608 МПа

то

Таблица расчета усилия гибки листового металла

Как видно из приведенных расчетов, изгибающий момент, определяемый по более точной формуле, имеет несколько большую величину, чем по формуле (160). Однако разница между этими величинами небольшая, меньше 4%, что указывает на возможность в практических условиях пользоваться упрощенными зависимостями.

Максимальное усилие гибки определится по формуле (173)

Таблица расчета усилия гибки листового металла

При работе с противодавлением пружины, равным 25% от Рmax – 12,54 кН, общее усилие гибки составит

Р′max = 50,15 12,54 = 62,69 кН.

Если деталь в конце хода пресса будет подвергаться правке, то усилие правки

Рпр = pпрFпр = 100·60·136 = 816 кН.

По этому усилию следует подбирать пресс.

Затрачиваемая работа (для первого случая)

    Таблица расчета усилия гибки листового металла

Автор: Администрация   

Таблица

В каждом каталоге и на каждом прессе вы можете найти таблицу, показывающую требуемое усилие ( Р ) в т на 1000 мм длины гиба ( L ) в зависимости от:

  • толщины листа ( S ) в мм
  • предела прочности ( Rm ) в Н/мм2
  • V — ширины раскрытия матрицы ( V ) в мм
  • внутреннего радиуса согнутого листа ( Ri) в мм
  • минимальной высоты отогнутой полки ( B ) в мм

Пример подобной таблицы Необходимое усилие для гибки 1 метра листа в тоннах. Предел прочности 42-45 кг/мм2. Рекомендуемое соотношение параметров и усилия

VRiBS
1,01,21,51,82,02,53,03,54,04,55,06,07,08,09,01012151820
614,5
81,3681217
101,77791420
1228,569121821
162,71169131625
203,31471013202939
254,218810162331
30522913192534
325,52381218243240
355,72511162229374565
406,729142025324057
457,53217232935506990
508,4362632466281
601043212638526885105
701250223344587390130
8013572939506479113
90156435455770101158
100177141516391142205
1202091425376120170210
16027112405789127158
1803012679114140
20033140102127

Внимание! Для точных вычислений нужно учитывать следующие ГОСТы:

  • ГОСТ 19903-74 Прокат листовой горячекатаный (Таблица 3) (ссылка на таблицу),
  • ГОСТ 19904-90 Прокат листовой холоднокатаный (Таблица 2) (ссылка на таблицу).

При прокатки возможны отклонения по толщине металла, и требуются точные измерительные приборы (например микрометр).

Этапы и последовательность технологии

Разработка проводится в следующей последовательности:Таблица расчета усилия гибки листового металла

  1. Анализируется конструкция детали.
  2. Рассчитывается усилие и работа процесса.
  3. Подбирается типоразмер производственного оборудования.
  4. Разрабатывается чертеж исходной заготовки.
  5. Рассчитываются переходы деформирования.
  6. Проектируется технологическая оснастка.

Анализ соответствия возможностей исходного материала необходим для того, чтобы выяснить его пригодность для штамповки по размерам, приведенным на чертеже готовой детали. Этап выполняют по следующим позициям:

  • Проверка пластических способностей металла и сопоставление результата с уровнем напряжений, которые возникают при гибке. Для малопластичных металлов и сплавов процесс приходится дробить на несколько переходов, а между ними планировать межоперационный отжиг, который повышает пластичность;
  • Возможность получения радиуса гиба, при котором не произойдет трещинообразования материала;
  • Определение вероятных искажений профиля или толщины заготовки после обработки давлением, особенно при сложных контурах у детали;

По результатам анализа иногда принимают решение о замене исходного материала на более пластичный, о необходимости предварительной разупрочняющей термической обработки, либо используют подогрев заготовки перед деформацией.

Радиус гибки rmin вычисляют с учетом пластичности металла заготовки, соотношения ее размеров и скорости, с которой будет проводиться деформирование (гидропрессы, с их пониженными скоростями передвижения ползуна, предпочтительнее более скоростных механических прессов).

При уменьшении значения rmin все металлы претерпевают так называемое утонение — уменьшение первоначальной толщины заготовки. Интенсивность утонения определяет коэффициент утонения λ, %, который показывает, на сколько уменьшится толщина конечного изделия. Если это значение оказывается более критичного, то исходную толщину s металла заготовки приходится увеличивать.

Для малоуглеродистых листовых сталей соответствие между вышеуказанными параметрами приведено в таблице (см. табл. 1).

Таблица 1

Таким образом, при определенных условиях металл заготовки может даже несколько выпучиваться.

а при больших деформациях — более точное уравнение вида

Таблица 2

Эффект вероятного пружинения можно учесть при помощи данных по фактическим углам пружинения β, которые приведены в таблице 3. Данные в таблице соответствуют условиям одноугловой гибки.

Таблица 3

Гибкие материалы:  Гибкий вал для дрели из тросика спидометра

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *