Tính toán lực uốn trong quá trình uốn tự do của máy uốn kim loại tấm

Trong những năm gần đây, máy uốn phanh kim loại đã được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, và phạm vi gia công của máy uốn ngày càng được mở rộng. Tuy nhiên, chưa có một cuộc thảo luận có hệ thống nào về việc tính toán lực uốn. Hiện tại, có khoảng hai loại công thức tính toán lực uốn được đề xuất trong sách hướng dẫn của các nhà sản xuất máy uốn phanh ép khác nhau.

P - lực uốn, KN;

S - chiều dày tấm, mm;

l - chiều dài uốn của tấm, m;

V - chiều rộng của lỗ mở khuôn dưới, mm;

σb - Độ bền kéo của vật liệu, MPa.

Bảng thông số lực uốn do nhà sản xuất khuyến nghị cũng được tính theo công thức trên.

Quá trình dẫn xuất và phạm vi ứng dụng của công thức tính lực uốn

Hình 1 là sơ đồ nguyên công trong quá trình uốn tấm. Sau đây mô tả quá trình dẫn xuất của công thức tính lực uốn và hai điều kiện tham số bổ sung. Đầu tiên, có những khuyến nghị như vậy trong hướng dẫn sử dụng sản phẩm. Khi uốn tự do, chiều rộng mở khuôn dưới được chọn V bằng 8 đến 10 lần chiều dày tấm S. Ở đây chúng tôi lấy tỷ lệ khung hình.

Hình 1 Sơ đồ uốn

P - lực uốn

S - độ dày tấm

V - chiều rộng mở khuôn dưới

r - bán kính bên trong khi tấm bị uốn cong

K - chiều rộng hình chiếu ngang của vùng biến dạng uốn=9

Thứ hai, nhà sản xuất liệt kê các giá trị tương ứng của chiều rộng khuôn V và đường kính trong r của phôi uốn trên bảng thông số lực uốn. Nói chung r = (0,16 ~ 0,17) V. Đây, tỷ lệ đường kính trên chiều rộng =0.16.

Trong quá trình uốn của tấm kim loại, vật liệu trong vùng biến dạng ở trạng thái biến dạng dẻo cao, và nó bị uốn một góc xung quanh đường tâm. Trên bề mặt ngoài của vùng uốn, trong một số trường hợp có thể xuất hiện các vết nứt vi mô. Trên mặt cắt của vùng biến dạng, ngoại trừ vùng lân cận của lớp trung tâm, ứng suất tại các điểm khác gần với độ bền kéo của vật liệu. Phần trên của lớp trung tính được nén và phần dưới được kéo căng. Hình 2 cho thấy một mặt cắt ngang và biểu đồ ứng suất tương ứng trong vùng biến dạng.

Hình 2 Biểu đồ ứng suất

S - độ dày tấm

l - chiều dài uốn tấm

Mômen uốn trên mặt cắt của vùng biến dạng là:

Mômen uốn do lực uốn của máy tạo ra trong vùng biến dạng là (xem Hình 1):

Từ

Khi sử dụng khuôn đa năng để uốn tự do trên máy uốn, hầu hết các tấm kim loại được uốn 90 °. Như hình 3. K là:

Thay K vào phương trình (1), ta được:

Độ bền kéo của vật liệu thông thường σb = 450N / mm2, thay thế công thức (2) thành:

Từ quá trình suy ra có thể thấy rằng khi sử dụng phương trình (2) hoặc phương trình (3) để tính lực uốn thì hai bổ sung

các điều kiện tham số nêu trên cần được đáp ứng. Đó là, tỷ lệ khung hình= 9, tỷ lệ đường kính trên chiều rộng= 0,16, nếu không sẽ gây ra lỗi lớn.

Hình 3 Uốn cong tự do

S - độ dày tấm

r - bán kính bên trong khi tấm bị uốn cong

K - chiều rộng hình chiếu ngang của vùng biến dạng uốn

Các phương pháp và bước tính toán lực uốn mới

Do yêu cầu của thiết kế hoặc quy trình, đôi khi rất khó để đáp ứng hai yêu cầu bổ sung trên cùng một lúc. Lúc này không nên sử dụng công thức tính toán khuyến nghị để tính lực uốn mà tiến hành theo các bước sau.

(1) Theo chiều dày tấm S, bán kính uốn r, và độ mở khuôn dưới V, tỷ lệ chiều rộng trên chiều dày và tỷ lệ đường kính trên chiều rộng được tính toán tương ứng.

(2) Tính bề rộng hình chiếu của vùng biến dạng theo độ biến dạng của tấm.

(3) Áp dụng công thức (1) để tính lực uốn.

Trong quá trình tính toán đã xét đến sự khác nhau của bán kính uốn và sự thay đổi của vùng biến dạng tương ứng. Lực uốn được tính toán từ đây chính xác và đáng tin cậy hơn so với kết quả được tính theo công thức thường được khuyến nghị. Bây giờ hãy đưa ra một ví dụ để minh họa, như trong Hình 4.

Hình 4 Phương pháp tính toán mới

Biết: Chiều dày tấm S = 6mm, chiều dài tấm l = 4m, bán kính uốn r = 16mm, chiều rộng rãnh mở dưới V = 50mm, cường độ kéo vật liệu σb = 450N / mm2. Tìm lực uốn cần thiết để uốn tự do.

Trước tiên, hãy tìm tỷ lệ khung hình và tỷ lệ đường kính trên chiều rộng:

Thứ hai, tính toán chiều rộng hình chiếu của vùng biến dạng:

Cuối cùng, sử dụng phương trình (1) để tìm lực uốn:

Nếu công thức khuyến nghị thông thường được sử dụng để tính lực uốn:

Từ = 1,5, có thể thấy rằng hiệu số của cả hai là 1,5 lần. Lý do cho sai số này là bán kính uốn trong ví dụ này tương đối lớn, và diện tích biến dạng tương ứng tăng lên, do đó cần một lực uốn lớn hơn trong quá trình uốn. Trong ví dụ này, tỷ lệ đường kính trên chiều rộng = 0,32, đã vượt quá các điều kiện bổ sung của các tham số được giới thiệu ở trên. Rõ ràng là không phù hợp khi sử dụng công thức thường được khuyến nghị để tính lực uốn. Bạn có thể thấy những ưu điểm của phương pháp tính toán mới từ ví dụ này.

Phần kết luận

Các bước và công thức tính lực uốn được giới thiệu ở đây không chỉ áp dụng cho uốn góc của tấm kim loại mà còn có thể áp dụng cho uốn hồ quang (nói chính xác, nó nên được gọi là uốn góc với bán kính uốn cực lớn). Cần chỉ ra rằng hình dạng của khuôn đặc biệt khi tấm được uốn thành hình vòng cung. Khi tính toán hình chiếu của vùng biến dạng phải tính theo các thông số công nghệ đã lập trong quy trình công nghệ, không thể biểu thị bằng công thức đơn giản.

Khi thiết kế khuôn hình vòng cung, sử dụng phương pháp được giới thiệu trong bài viết này để tính toán lực uốn, có thể thu được kết quả khả quan.