Как развернуть листовой металл

Гибка листового металла — методы и советы по проектированию [часть 1]

Гибка — одна из наиболее распространенных операций по изготовлению листового металла. Этот метод, также известен как прессование, отбортовка, гибка штампа, фальцовка и окантовка, этот метод используется для деформации материала до угловой формы.

Это достигается за счет приложения силы к заготовке. Сила должна превышать предел текучести материала для достижения пластической деформации. Только так можно получить стойкий результат в виде изгиба.

Какие методы гибки наиболее распространены? Как пружинистость влияет на изгиб? Что такое k-фактор? Как рассчитать допуск на изгиб?

Все эти вопросы обсуждаются в этом посте вместе с некоторыми советами по гибке.

Методы гибки:

Существует довольно много различных методов гибки. У каждого есть свои преимущества. Обычно возникает дилемма между стремлением к точности или простоте, в то время как последняя находит все большее применение. Более простые методы более гибкие и, что наиболее важно, для получения результата требуется меньше различных инструментов.

V-образный изгиб:

V-образная гибка является наиболее распространенным методом гибки с использованием пуансона и штампа. Она имеет три подгруппы — гибка на основе или нижняя гибка, «свободная» или «воздушная» гибка и чеканка. На воздушную гибку и гибку на основе приходится около 90% всех операций гибки.

Приведенная ниже таблица поможет вам определить минимальную длину фланца b (мм) и внутренний радиус ir (мм) в зависимости от толщины материала t (мм). Вы также можете увидеть ширину матрицы V (мм), которая необходима для таких характеристик. Для каждой операции нужен определенный тоннаж на метр. Это также показано в таблице. Вы можете видеть, что более толстые материалы и меньшие внутренние радиусы требуют большей силы или тоннажа. Выделенные параметры являются рекомендуемыми спецификациями для гибки металла.

График силы изгиба

Допустим, у меня есть лист толщиной 2 мм, и я хочу его согнуть. Для простоты я также использую внутренний радиус 2 мм. Теперь я вижу, что минимальная длина фланца для такого изгиба составляет 8,5 мм, поэтому я должен учитывать это при проектировании. Требуемая ширина матрицы составляет 12 мм, а тоннаж на метр — 22. Самая низкая общая производительность стенда составляет около 100 тонн. Линия гибки моей заготовки составляет 3 м, поэтому общая необходимая сила составляет 3 * 22 = 66 тонн. Таким образом, даже простой верстак, с достаточным количеством места, чтобы согнуть 3-метровые листы, подойдет.

Тем не менее, нужно помнить об одном. Эта таблица применима к конструкционным сталям с пределом текучести около 400 МПа. Если вы хотите согнуть алюминий , значение тоннажа можно разделить на 2, так как для этого требуется меньше усилий. С нержавеющей сталью происходит обратное — требуемое усилие в 1,7 раза больше, чем указано в этой таблице.

Нижнее прессование:

При нижнем прессовании, пуансон прижимает металлический лист к поверхности матрицы, поэтому угол матрицы определяет конечный угол заготовки. Внутренний радиус скошенного листа зависит от радиуса матрицы.

По мере сжатия внутренней линии требуется все большее усилие для дальнейшего манипулирования ею. Нижнее прессование позволяет приложить это усилие, так как конечный угол задан заранее. Возможность приложить большее усилие уменьшает пружинящий эффект и обеспечивает хорошую точность.

Разница углов учитывает эффект пружинящего отката

При нижнем прессовании важным этапом является расчет отверстия V-образной матрицы.

Ширина проема V (мм)
Метод / Толщина (мм) 0,5…2,6 2,7…8 8,1…10 Более 10
Нижнее прессование 10т 12т
Свободная гибка 12. 15т
Чеканка

Экспериментально доказано, что внутренний радиус составляет около 1/6 ширины проема, что означает, что уравнение выглядит следующим образом: ir = V/6.

Воздушная гибка:

Частичная гибка, или воздушная гибка, получила свое название от того факта, что обрабатываемая деталь фактически не касается деталей инструмента полностью. При частичном гибе заготовка опирается на 2 точки, и пуансон толкает изгиб. По-прежнему обычно выполняется на листогибочном прессе, но при этом нет фактической необходимости в боковом штампе.

Читайте также:  Серебро как металл характеристика

Воздушная гибка дает большую гибкость. Допустим, у вас есть матрица и пуансон на 90°. С помощью этого метода вы можете получить результат от 90 до 180 градусов. Хотя этот метод менее точен, чем штамповка или чеканка, в его простоте и заключается его прелесть. В случае, если нагрузка ослабнет, и упругая отдача материала приведет к неправильному углу, его легко отрегулировать, просто приложив еще немного давления.

Конечно, это результат меньшей точности по сравнению с нижним прессованием. В то же время большим преимуществом частичной гибки является то, что для гибки под другим углом не требуется переналадка инструмента.

Чеканка:

Раньше чеканка монет была гораздо более распространена. Это был практически единственный способ получить точные результаты. Сегодня техника настолько хорошо контролируема и точна, что такие методы больше не используются.

Чеканка при гибке дает точные результаты. Например, если вы хотите получить угол в 45 градусов, вам понадобятся пуансон и матрица с точно таким же углом. Не о чем беспокоиться.

Почему? Потому что штамп проникает в лист, вдавливая углубление в заготовку. Это, наряду с большим усилием (примерно в 5-8 раз больше, чем при частичной гибке), гарантирует высокую точность. Проникающий эффект также обеспечивает очень маленький внутренний радиус изгиба.

U-образная гибка:

U-образная гибка в принципе очень похожа на V-образную. Есть матрица и пуансон, на этот раз они имеют U-образную форму, что приводит к аналогичному изгибу. Это очень простой способ, например, гибки стальных U-образных каналов, но он не так распространен, поскольку такие профили также можно производить с использованием других, более гибких методов.

Ступенчатая гибка:

Ступенчатая гибка — это, по сути, многократная V-гибка. Этот метод, также называемый гибовкой вразбежку, использует множество последовательных V-образных изгибов для получения большого радиуса заготовки. Окончательное качество зависит от количества изгибов и шага между ними. Чем их больше, тем более гладким будет результат.

Валковая гибка:

Валковая гибка используется для изготовления труб или конусов различной формы. При необходимости может также использоваться для изгибов с большим радиусом. В зависимости от мощности машины и количества рулонов можно выполнять один или несколько изгибов одновременно.

При этом используются два приводных ролика и третий регулируемый. Этот ролик движется за счет сил трения. Если деталь необходимо согнуть с обоих концов, а также в средней части, требуется дополнительная операция. Это делается на гидравлическом прессе или листогибочном станке. В противном случае края детали получатся плоскими.

Гибка с вытеснением:

При гибке с вытеснением листовой металл зажимается между прижимной подушкой и штампом для протирания. Форма штампа для протирки, расположенного внизу, определяет угол получаемого изгиба. После того, как металлический лист был надежно зажат, перфоратор опускается на свисающий конец металлического листа, заставляя его соответствовать углу протирочной матрицы. Конечным результатом обычно является чеканка металлического листа вокруг протирочного штампа.

Ротационная гибка:

Другой способ — ротационная гибка, она имеет большое преимущество перед гибкой вытеснением или V-образной гибкой — она не царапает поверхность материала. На самом деле, существуют специальные полимерные инструменты, позволяющие избежать каких-либо следов от инструмента, не говоря уже о царапинах. Ротационные гибочные станки также могут сгибать более острые углы, чем 90 градусов. Это очень помогает с общими углами.

Наиболее распространенный метод — с двумя валками, но есть также варианты с одним валком. Этот метод также подходит для производства U-образных каналов с близко расположенными фланцами, так как он более гибкий, чем другие методы.

Возврат при сгибе:

При сгибании заготовка естественным образом немного отскакивает после подъема груза. Следовательно, эту величину необходимо компенсировать при изгибе. Заготовка изгибается под необходимым углом, поэтому после упругого возврата она принимает желаемую форму.

Еще один момент, о котором следует помнить, — радиус изгиба. Чем больше внутренний радиус, тем больше пружинящей эффект. Острый пуансон дает маленький радиус и снимает пружинящий эффект.

Почему происходит пружинение? При сгибании деталей сгиб делится на два слоя разделяющей их линией — нейтральной линией. С каждой стороны происходят разные физические процессы. «Внутри» материал сжимается, «снаружи» — вытягивается. Каждый тип металла имеет разные значения нагрузок, которые они могут воспринимать при сжатии или растяжении. И прочность материала на сжатие намного превосходит прочность на разрыв.

Читайте также:  Какие существуют инструменты для резки металла

В результате, на внутренней стороне труднее достичь постоянной деформации. Это означает, что сжатый слой не деформируется окончательно и пытается восстановить свою прежнюю форму после снятия нагрузки.

Допуск на изгиб

Если вы проектируете гнутые детали из листового металла в программе CAD, которая имеет специальную среду для работы с листовым металлом, используйте ее. Она существует не просто так. При выполнении изгибов она учитывает спецификации материалов. Вся эта информация необходима при изготовлении плоского шаблона для лазерной резки.

Длина дуги нейтральной оси должна использоваться для расчета развертки.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Источник

ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Главная страница » Развертка листового металла


Развёртка листового металла

Прежде, чем приступить к изготовлению гнутой детали необходимо создание ее заготовки. Заготовкой здесь является развертка листового металла. Вырезав по её размерам лист металла и загнув в размеченных местах получаем деталь необходимой нам конфигурации.

Построение таких разверток является частой задачей конструкторов и технологов на производстве металлоконструкций. Строить их вручную довольно трудоемко, данный процесс занимает много времени и к тому же обладает некоторым риском появления ошибок в силу большого объёма ручного расчета размеров развертки, то есть человеческого фактора.

Уже давно этот процесс удачно автоматизирован, и современные CAD-системы обладают специальными модулями «Листовой металл» для проектирования гнутых деталей из листового металла и автоматического получения их разверток.

1. Построить 3d-модель, преобразовать в листовой металл и получить развертку.

2. Построить базовую плиту и гнуть ее, добавляя новые стенки под разными углами и радиусами.

При автоматизированном проектировании развертки листового металла в CAD-системе всегда необходимо учитывать по какой кромке (наружной, внешней или средней линии) строится развертка. Другими словами учитывать коэффициент нейтрального слоя (К). Например, если коэффициент нейтрального слоя примем 0,5, что соответствует середине толщины листового металла, то длина развертки составит 113,635 мм, а если K=0.1, то Lразвертки=110,4934 мм. Разница очевидна, во втором случае полностью бракованная деталь, так как из 110 мм 113 уже никак не сделать, если конечно не сплющить ее в толщине, но это уже другая история).

Источник

Построение развертки в Компас-3D

Создание патрубка переходного из листа

В Компасе-3D существует набор инструментов, позволяющих создавать модели из листовых материалов, согнутых по определенным параметров. С помощью этих инструментов можно проектировать конструктивные и технологические решения процессов гибки изделий.

Видеокурс по этой теме

Видеокурс «Основы конструирования в КОМПАС-3D v19»

Видеокурс направлен на освоение основ конструирования в САПР КОМПАС-3D. Обучение проводится на примере создания моделей узлов и сборки из них промышленного прибора, разбор особенностей моделирования и визуализации результатов в…

Для создания листового тела, после запуска Компас-3D нужно выбрать Листовое тело в меню Создать.

Меню создания файла листовой детали

Основной набор инструментов здесь почти такой-же, как и при обычном твердотельном моделировании, но есть и инструменты, отличающиеся, которые находятся в разделе Элементы листового тела

Меню для работы с листовым телом

Для примера создадим развертку переходного патрубка с круга на квадрат. Создадим окружность и квадрат в разных плоскостях.

Создание эскизов оснований патрубка

После этого выберем инструмент Линейчатая обечайка и укажем плоскости которые будут соединены. В появившемся меню укажем параметры обечайки: толщину листа, радиус изгибов, кромку, сегменты.

Настройка параметров создания патрубка переходного

Теперь готовую деталь можно развернуть. Для этого в верхнем меню нажмем кнопку Развернуть.

Инструмент Развернуть

Укажем плоскость, параллельно которой будет построена развертка.

Готовая развертка

Создание цилиндрического тела (трубы) с отверстиями

Иногда бывает нужно сделать отверстия в согнутой детали. Для примера возьмем цилиндр из листа. Для этого создадим эскиз с окружностью и выберем инструмент Обечайка , после чего зададим длину (высоту) цилиндра в пункте Расстояние. Получилась труба из листового тела.

Настройка согнутого из листа цилиндра

Отверстия в листовом теле можно создать двумя способами: один из способов – перейти в раздел меню Твердотельное моделирование и выбирать инструмент Отверстие простое в меню Элементы тела.

Читайте также:  Металл профиль сливная система

Инструмент Отверстие простое

Второй способ: воспользоваться инструментом Вырез в листовом теле в меню Элементы листового тела.

Инструмент Вырез в листовом теле

Далее укажем место расположения отверстия и его параметры и нажмем Развернуть .

Развернутый цилиндр с отверстием

Аналогично можно сделать фигурный вырез, например для построения переходного патрубка для соединения двух труб. Для этого, например, можно создать плоскость под углом и на ней – эскиз с окружностью. Используя инструмент Вырезать выдавливанием в меню Элементы тела, вырезать наклонное отверстие в трубе. Затем, также как и в предыдущих примерах развернуть деталь.

Пример цилиндра с криволинейным вырезом

Создание коробки из гнутого листового тела с прорезями

Кроме цилиндрических изделий, из листовых материалов производятся изделия и других видов. Чаще всего гнутыми деталями являются обычные изделия в виде коробки/крышки/корпуса. Для примера создадим самую простую коробку, но используя несколько разных способов для формирования ее сторон.

Пример коробки из листового тела

При выборе типа файла при создании, можно указать – Деталь, а можно Листовое тело, разница будет лишь в наборе инструментов, но в процессе работы, в любой момент можно перейти на более подходящий набор инструментов. Как обычно, вначале выберем плоскость и создадим на ней эскиз основания и двух противоположных боковин.

Эскиз для создания коробки из листового тела

Выберем инструмент Листовое тело Зададим длину листа и толщину в меню параметров в левой части экрана . И нажмем ОК

Настройка параметров выдавливания листового тела

Третью боковину нашей коробки сделаем с помощью инструмента Сгиб. Выберем грань на основании нашей коробки и зададим направление, радиус и угол сгиба а также другие параметры.

Создание боковины инструментом Сгиб

Обратите внимание, что в нижней части окна параметров есть пункт Коэффициент, в котором стоит значение 0,4. Это значение Коэффициента нейтрального слоя, которое многие путают это с положением средней линии и исправляют на 0,5, что является не совсем верным.

В углах остались большие зазоры. Для того чтоб их соединить, есть инструмент Замыкание углов . Укажем грани, которые нужно замкнуть и нажмем ОК.

Меню параметров для замыкания зазоров между боковинами

Для построения четвертой боковины создадим эскиз на плоскости, на которой создано наше основание.

Создание третьей боковины коробки

Будущую высоту стенки сейчас зададим приблизительно, но с запасом, либо можно посчитать отдельно вручную.

Выдавим лист на нужную толщину и создадим еще один эскиз. В нем будет только линия, по которой будет гнуться наша боковина.

Вид четвертой боковины после выдавливания листа

Выберем инструмент Сгиб по линии.

Кнопка Сгиб по линии

Зададим параметры сгиба.

Задание параметров сгиба

Если боковина была задана примерно, то создадим еще один эскиз на ней и воспользуемся инструментом Вырезать элемент выдавливанием .

Удаление лишней части боковины

Осталось замкнуть углы и наша коробка готова.

Готовая коробка

Теперь можно нажать Развернуть и получить развертку коробки, после чего создать чертежи развертки.

Развертка коробки

Кроме обычных круглых отверстий, в Компас-3D можно создавать элементы открытой штамповки, закрытой штамповки, либо жалюзи.

Инструменты выдавливания отверстий

Создадим для примера элементы Открытой штамповки и Жалюзи.

Выбрав инструмент Открытая штамповка, в Компас-3D, можно задать место расположения отверстия, а также высоту выдавленных стенок и диаметр отверстия. Для начала нужно указать поверхность на которой будут расположены отверстия и создать эскиз будущих отверстий.

Эскиз для выдавливания

Зададим параметры операции и нажмем ОК

Меню параметров операции выдавливания

У нас получилось овальное отверстие с вогнутыми внутрь краями.

Готовое выдавленное овальное отверстие

Аналогично можно создать отверстия для вентиляции, используя инструмент Жалюзи. Создадим эскиз будущих прорезей.

Эскиз для создание элемента Жалюзи

После чего зададим параметры выдавливания и нажмем OK

Готовые элементы Жалюзи на боковине коробки

После завершения, можно нажать кнопку Развернуть и получить развертку нашей созданной коробки.

Развертка коробки

В этом уроке мы рассмотрели основные приемы для создания моделей гнутых деталей, на примере усеченного конуса, переходного патрубка и коробки. Используя полученные знания, можно значительно сократить время при создании разверток листовых деталей, так как можно сосредоточиться на проектировании уже готового изделия, а Компас-3D выполнит все необходимые расчеты по построению развертки.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector