Гибка - это фундаментальный процесс обработки металла, который включает в себя контролируемую деформацию заготовки для создания необходимой угловой формы. Эта операция обычно выполняется с помощью специализированной оснастки на листогибочном или аналогичном станке. В процессе к материалу прикладывается локальное напряжение, заставляющее его пластически деформироваться вдоль линейной оси, сохраняя при этом профиль поперечного сечения.
Ключевые аспекты сгибания включают:
Инструментарий: Для достижения определенных углов и радиусов изгиба используются прецизионные комплекты пуансонов и штампов.
Свойства материала: Толщина заготовки, предел текучести и ориентация зерен существенно влияют на процесс гибки и качество конечного продукта.
Компенсация пружинного отката: Упругое восстановление материала после изгиба учитывается в конструкции инструмента и параметрах процесса.
Припуск на изгиб: Тщательно рассчитывается количество материала, необходимое в плоском шаблоне для достижения желаемой геометрии изгиба.
Контроль усилия: Правильное приложение усилия при изгибе имеет решающее значение для предотвращения таких дефектов, как трещины или чрезмерный изгиб.
Формование изогнутых деталей с помощью пресс-формы-1
Формование гнутых деталей с помощью пресс-формы-2
Форма, используемая для гибки, называется гибочной формой
Анализ процесса деформации при изгибе
Процесс сгибания V-образный изгиб
1.1 Способ сгибания
1.2 Характеристики деформации при изгибе
Изменение поперечного сечения изогнутой заготовки
Деформационные характеристики зоны деформации при изгибе:
Заготовка делится на две части: прямые края и закругленные углы. Деформация в основном происходит на закругленных углах. Скругленные углы являются основной областью деформации при изгибе.
Зона деформации деформируется неравномерно: внешняя зона растягивается в тангенциальном направлении, внутренняя зона сжимается в тангенциальном направлении, и появляется нейтральный по деформации слой - слой металла, длина которого не меняется до и после деформации.
Толщина очага деформации становится тоньше, η= t '/ t≤1, а степень утонения связана с величиной r.
Изменения в поперечном сечении: широкая пластина остается неизменной, внутренняя область узкой пластины становится шире, а внешняя область - более узкой.
1.3 Состояние напряжений и деформаций в зоне деформации изгиба
Анализ и контроль качества гибки деталей
2.1 Трещина при изгибе
Трещины при изгибе - это явление, при котором трещины возникают в наружном слое материала в зоне деформации изгиба.
Основная причина появления трещин при изгибе заключается в том, что степень деформации при изгибе превышает предел формообразования изгибаемого материала.
Можно избежать образования трещин при изгибе.
Изгибная деформация
r / t - отражает степень деформации при изгибе.
Чем меньше r/t, тем больше степень деформации изгиба, существует минимальное относительное значение радиус изгиба rмин /t.
Минимальный относительный радиус изгиба и факторы, влияющие на него
Минимальный относительный радиус изгиба означает отношение радиуса изгиба крайнего волокна к толщине листа, когда лист согнут и почти не трескается.
Факторы, влияющие на минимальный относительный радиус изгиба:
1) Механические свойства материала: хорошая пластичность, малый rмин/t.
2) Направление волокон листа:. линия сгиба перпендикулярно направлению волокна, rмин/t - маленький
3) Качество поверхности и боковых сторон листа: качество поверхности и боковых сторон хорошее, rмин/t - маленький
4) Толщина листа мала: rмин/t - маленький
Определение различных параметров процесса гибки:
(1) Радиус галтели r в области деформации изгиба называется радиусом изгиба.
(2) Отношение r/t радиуса изгиба к толщине листа называется относительным радиусом изгиба.
(3) Радиус изгиба, при котором крайнее волокно листа практически не рвется при изгибе, называется минимальным радиусом изгиба rмин.
(4) Отношение минимального радиуса изгиба к толщине листа называется минимальным относительным радиусом изгиба rмин/t.
(5) Угол, под которым заготовка изгибается, то есть дополнительный угол α1 к прямому углу заготовки после изгиба, называется угол изгиба.
(6) Диагональный угол α прямого угла между согнутыми частями называется углом центра сгиба.
(7) Угол θ прямой стороны изделия после сгиба называется углом сгибаемой части.
Меры по борьбе с изгибами
(1) Выберите материал с хорошей пластичностью при изгибе и выполните отжиг обработка закаленного холодным способом материала перед гибкой.
(2) Изгиб с r/t больше, чем rмин/t используется.
(3) При раскладке делайте линию сгиба перпендикулярно направлению структуры волокон листа.
(4) Направьте сторону с заусенцами на сторону гибочного пуансона или удалите заусенцы перед гибкой. Избегайте царапин, трещин и других дефектов на внешней стороне изогнутой заготовки.
2.2 Отскок
Отскок при гибке относится к явлению, когда форма и размер согнутой детали становятся несовместимыми с формой, когда она извлекается из формы, что называется отскоком или springback.
Причина отскока заключается в том, что общая деформация при пластическом изгибе состоит из двух частей: пластической деформации и упругой деформации. Когда внешняя нагрузка снимается, пластическая деформация остается, а упругая деформация полностью исчезает.
Форма отскока
(1) Радиус изгиба изменяется от rp во время нагрузки до r во время разгрузки
(2) Изменение угла сгибаемой части, величина изменения:
Δα=α-αP
Когда Δα> 0, он называется положительным отскоком
Когда Δα<0, он называется отрицательным отскоком
Факторы, влияющие на отскок
1) Механические свойства материала: Чем больше предел текучести и чем выше индекс закалки, тем больше пружинящий откат; чем больше модуль упругости, тем меньше пружинящий откат.
2) Чем больше относительный радиус изгиба, тем больше отскок.
3) Чем больше центральный угол изгиба, тем больше длина зоны деформации и тем больше springback значение накопления, поэтому пружинистость увеличится.
4) Метод гибки: Пружинистость при коррекционной гибке значительно уменьшается по сравнению со свободной гибкой.
5) Форма заготовки: Чем сложнее форма, тем больше угол изгиба, тем меньше пружинящая спинка.
6) Структура пресс-формы: Пружинистость нижнего штампа невелика.
Меры по снижению рикошета
(1) Улучшить конструкцию гнутых деталей и выбрать подходящие материалы
1) Избегайте выбора слишком большого r/t.
2) Старайтесь использовать лист с малым пределом текучести, малым показателем упрочнения и большим модулем упругости при изгибе.
(2) Применяйте правильный процесс изгиба для изменения напряженно-деформированного состояния зоны деформации.
1) Используйте корректирующее сгибание вместо свободного сгибания.
2) Использование процесса сгибания
3) Материал для холодной закалки должен быть предварительно отожжен для снижения предела текучести σs. Для материалов с большим отскоком при необходимости можно использовать термическую гибку.
(3) Разумная конструкция гибочного штампа
1) Метод компенсации
2) Сделайте из формы частичные выступы
3) Мягкая формам
2.3 Смещение
Смещение относится к явлению, когда листовая заготовка перемещается в пресс-форме во время процесса гибки.
В результате смещения длина двух прямых сторон гнутой детали не соответствует требованиям чертежа, поэтому смещение необходимо устранить.
Причины смещения
(1) Форма заготовки согнутой части несимметрична слева и справа.
(2) Позиционирование заготовки нестабильно, и эффект прессования не является идеальным.
(3) Структура пресс-формы несимметрична слева и справа.
Меры по контролю за смещением
1) Выберите надежный метод позиционирования и прессования, а также используйте подходящую конструкцию пресс-формы
2) Для небольших асимметричных гнутых деталей следует применять процесс парной гибки, а затем резки
2.4 Деформация и коробление поперечных сечений листа
2.5 Зона деформации становится тоньше, а длина согнутой части увеличивается
Это затрудняет точное определение размера заготовки.
На этапе проектирования гибочного штампа сначала проектируется гибочный штамп, а затем заготовительный штамп.
Расчет процесса гибки
3.1 Расчет размеров заготовки для гибки
Положение нейтрального к деформации слоя
Слой с нейтральной деформацией относится к металлическому слою с постоянной длиной до и после деформации изгиба или к металлическому слою с нулевой касательной деформацией в области деформации изгиба.
Одинаковый объем до и после сгибания: Lbt=π(R2-r2)bα/2π
Упрощенно: ρ=(r+ηt/2)η
Сокращенно: ρ=r+χt
2.Расчет длины заготовки гибочной части
(1) Гибка деталей с радиусом галтели r>0,5t
1) Начиная с одного конца сгибаемой детали, разделите ее на несколько прямых и круглых сегментов.
2) Найдите коэффициент смещения нейтрального слоя χ по таблице 4-3.
3) Определите радиус изгиба ρ нейтрального слоя каждого сегмента дуги в соответствии с формулой (4-3)
4) В соответствии с радиусом изгиба ρ1, ρ2 каждого нейтрального слоя и соответствующими углами центра изгиба α1, α2 ..., рассчитать длину каждого сегмента дуги ll, l2 ... li=πρiαi/180°
5) Рассчитайте общую длину расширения L = a + b + c + ... + l1 + l2 + l3 + …
(2) Изгибы с радиусом галтели r <0,5t - эмпирическая формула
Пример расчета длины изогнутой детали в развернутом виде
Пример 4-1 Согните заготовку, показанную на рисунке 4-30, и попробуйте рассчитать ее длину в развернутом виде.
Решение: (1) Заготовка разделена на прямолинейные отрезки lab, lcd, lэф, lgh, ljj, lкм и сегменты дуги lbc, lде, lfg, lпривет, ljk из точки a.
(2) Рассчитайте удлиненную длину сегмента дуги.
Для дуг lbc, lпривет, ljk: R = 2 мм, t = 2 мм, тогда r/t = 2/2 = 1, и если χ = 0,3, найденное в табл. 4-3, то:
Длина дуги lbc = lпривет = ljk = (2土0,3 × 2) × π/2 = 4,082 (мм)
Для дуги lде, lfg: R = 3 мм, t = 2 мм, тогда r/t = 3/2 = 1,5. Согласно табл. 4-3, χ = 0,36, тогда:
Длина дуги lде = lfg = (2 ± 0,36 × 2) × π/ 2 = 5,84 (мм)
(3) Рассчитайте общую длину заготовки для гибки:
L = ∑/ l прямой край + ∑l закруглённый угол = lab + lcd + lэф + lgh + lij + lкм + lbc + lде + lfg + lпривет + ljk
= 16,17-4 + 21,18-9 + 12,36-10 + 10,05-9 + 12,37-8 + 11,62-4 + 3 × 4,802 + 2 × 5,84 = 65,836 мм
3.2 Расчет силы процесса изгиба
Расчет изгибающее усилие
Расчет силы прижима или выталкивающей силы
Сила нажатия: FY=CYFZ
Выталкивающая сила: FD=CDFZ
Определение номинального давления пресса
Для свободной гибки с прессованием при выборе тоннажа пресса необходимо учитывать усилие гибки и усилие прессования, т.е:
Fнаж≥1.2(Fz+FY)
Для коррекции изгиба при выборе тоннажа пресса можно учитывать только коррекцию изгибающего усилия, т.е:
Fнаж≥1.2FJ
Пример выбора прессы
Пример 4-2 Согните V-образную деталь, показанную на рисунке 4-32. Известный материал - сталь 20, предел прочности на растяжение - 400 МПа. Попробуйте рассчитать свободный изгиб и корректирующую силу изгиба соответственно. При использовании устройства для прессования попробуйте выбрать тоннаж пресса.
Решение: Из формулы, приведенной в таблице 4-6:
При свободном изгибе: FZ = b * t2σb / (r + t) = 150 × 2 × 2 × 400 / (3 + 2) = 48000 (Н)
FY = CYFZ = 0.4 × 48000 = 19200 (N)
Тогда полная мощность процесса равна: FZ + FY = 48000 + 19200 = 67,2 (KN), тогда тоннаж оборудования: Fнажмите ≥ 1.2 (FZ + FY) = 1,2 × 67,2 = 80,64 (КН.).
При исправлении изгиба q можно принять равным 50 МПа из табл. 4-7, а его значение можно получить из формулы в табл. 4-6:
FJ = q * A = 50 × 166,8 × 150 = 1251 (KN)
Затем тоннаж оборудования: Fнажмите ≥ 1.2 * FJ = 1,2 × 1251 = 1501,2 (КН.).
Проектирование процесса гибки
4.1 Анализ процесса гибки
Под технологичностью гибочной детали понимается соответствие формы, размера, точности, материалов и технических требований гибочной детали технологическим требованиям процесса гибки, то есть приспособленность гибочной детали к процессу гибки - требование с точки зрения проектирования изделия.
Требования к форме изогнутых деталей
(1) Для предотвращения смещения во время гибки необходимо, чтобы форма и размер гибочной детали были как можно более симметричными.
(2) При местном сгибании участка кромки, чтобы избежать разрыва корня сгиба, между сгибаемой и несгибаемой частями следует прорезать канавку или выбить технологическое отверстие перед сгибанием
(3) Добавьте соединительные хомуты и установите технологические отверстия.
2.Требования к размерам гнутых деталей
(1) Радиус изгиба не должен быть меньше минимального радиуса изгиба.
(2) Высота прямой стороны изогнутой части должна соответствовать: h> r + 2t
(3) Расстояние между краями отверстия сгибаемой части должно соответствовать следующим требованиям:
Требования к точности гибки деталей
Допуск на размеры гнутых деталей должен соответствовать GB / T13914-2002,
Допуск угла соответствует GB / T13915-2002,
Допуск на немаркированное положение соответствует GB / T13916-2002,
Предельные отклонения размеров без допусков соответствуют GB / T15055-2007
Требования к материалам для изогнутых деталей
Материал изгибаемой части должен обладать хорошей пластичностью, малым коэффициентом текучести и большим модулем упругости
Требования к определение размеров
4.2 Технологическая схема гибки деталей
1) Простые изогнутые детали: одноразовая гибка. Сгибание деталей с сложные формы: Две или более формы изгиба.
2) Гибка деталей с большими партиями и небольшими размерами: Используйте прогрессивный или комбинированный штамп как можно чаще.
3) Если требуется несколько изгибов: сначала согните оба конца, а затем согните среднюю часть. Предыдущий изгиб должен учитывать надежное расположение последнего изгиба.
4) Если форма сгибаемой детали не симметрична: согните ее как можно больше, а затем обрежьте.
Технологическая схема типовых гибочных деталей
Один изгиб
Двойной изгиб
Тройной изгиб
Четыре сгиба
Гибкое расположение гибочных деталей
Форма заготовки
Требования к точности
Размер партии
