חישוב כוח הכיפוף במהלך כיפוף חופשי של מכונת כיפוף מתכת

בשנים האחרונות, מכונות כיפוף בלמים מתכת נמצאות בשימוש נרחב בתעשיות שונות, ומגוון העיבודים של מכונות כיפוף הולך ומתרחב. עם זאת, לא התקיים דיון שיטתי על חישוב כוח הכיפוף. נכון לעכשיו, ישנם בערך שני סוגים של נוסחאות חישוב כוח כיפוף המומלצות במדריכים של יצרני מכונות כיפוף מעצורים שונים.

P - כוח כיפוף, KN;

S - עובי גיליון, מ"מ;

l - אורך הכיפוף של הסדין, מ';

V - רוחב פתח התבנית התחתון, מ"מ;

σb - חוזק מתיחה של חומר, MPa.

טבלת פרמטרי כוח הכיפוף המומלצת על ידי היצרן מחושבת אף היא לפי הנוסחה לעיל.

תהליך הגזירה והיקף היישום של נוסחת חישוב כוח כיפוף

איור 1 הוא תרשים סכמטי של העבודה במהלך כיפוף גיליון. להלן מתאר את תהליך הגזירה של נוסחת חישוב כוח הכיפוף ושני תנאי פרמטר נוספים. ראשית, ישנן המלצות כאלה במדריך המוצר. בכיפוף חופשי, רוחב פתיחת התבנית התחתון שנבחר V הוא פי 8 עד 10 מעובי הגיליון S. כאן ניקח את יחס הגובה-רוחב .

איור 1 תרשים סכמטי של כיפוף

P - כוח כיפוף

S - עובי גיליון

V - רוחב פתח תבנית תחתון

r - הרדיוס הפנימי כאשר היריעה מכופפת

K - רוחב ההקרנה האופקית של אזור העיוות הכיפוף=9

שנית, היצרן מפרט את הערכים המתאימים של רוחב התבנית V והקוטר הפנימי r של חומר הכיפוף בטבלת פרמטרי כוח הכיפוף. בדרך כלל r=(0.16~0.17)V. כאן, היחס בין קוטר לרוחב =0.16.

במהלך תהליך הכיפוף של הפח, החומר באזור העיוות נמצא במצב דפורמציה פלסטי מאוד, והוא מכופף בזווית סביב קו המרכז. על פני השטח החיצוניים של אזור הכיפוף, מיקרו-סדקים עשויים להופיע במקרים מסוימים. על החתך של אזור העיוות, למעט בקרבת השכבה המרכזית, הלחצים בנקודות אחרות קרובים לחוזק המתיחה של החומר. החלק העליון של השכבה הנייטרלית נדחס והחלק התחתון מתוחים. איור 2 מציג חתך ודיאגרמת מתח תואמת באזור העיוות.

איור 2 דיאגרמת מתח

S - עובי גיליון

l - אורך כיפוף גיליון

מומנט הכיפוף על החתך של אזור העיוות הוא:

מומנט הכיפוף שנוצר על ידי כוח הכיפוף של המכונה באזור העיוות הוא (ראה איור 1):

מ

כאשר משתמשים בתבניות למטרות כלליות לכיפוף חופשי במכונת כיפוף, רוב הפח מכופף ב-90°. כפי שמוצג באיור 3. K הוא:

החלפת K במשוואה (1), נקבל:

חוזק המתיחה של חומרים רגילים σb=450N/mm2, החלפת נוסחה (2) ב:

ניתן לראות מתהליך הגזירה שכאשר משתמשים במשוואה (2) או במשוואה (3) לחישוב כוח הכיפוף, השניים הנוספים

יש לעמוד בתנאי הפרמטר שהוזכרו לעיל. כלומר, יחס הממדים=9, היחס בין קוטר לרוחב=0.16, אחרת זה יגרום לשגיאה גדולה.

איור 3 כיפוף חופשי

S - עובי גיליון

r - הרדיוס הפנימי כאשר היריעה מכופפת

K - רוחב ההקרנה האופקית של אזור העיוות הכיפוף

שיטות ושלבים חדשים לחישוב כוח כיפוף

עקב דרישות עיצוב או תהליך, לפעמים קשה לעמוד בשתי הדרישות הנוספות לעיל בו-זמנית. בשלב זה, אין להשתמש בנוסחת החישוב המומלצת לחישוב כוח הכיפוף אלא יש לבצע אותה לפי השלבים הבאים.

(1) לפי עובי הצלחת S, רדיוס הכיפוף r ופתח התבנית התחתון V, מחושבים בהתאמה יחס הרוחב לעובי ויחס הקוטר לרוחב.

(2) חשב את רוחב ההקרנה של אזור העיוות בהתאם לעיוות היריעת.

(3) החל נוסחה (1) כדי לחשב את כוח הכיפוף.

בתהליך החישוב, הפרש רדיוס הכיפוף ושינוי אזור העיוות המתאים נשקלו. כוח הכיפוף המחושב מכאן מדויק ואמין יותר מהתוצאה המחושבת לפי הנוסחה המומלצת בדרך כלל. כעת תן דוגמה להמחשה, כפי שמוצג באיור 4.

איור 4 שיטת חישוב חדשה

ידוע: עובי היריעה S=6 מ"מ, אורך היריעה l=4m, רדיוס הכיפוף r=16 מ"מ, רוחב פתח התבנית התחתון V=50 מ"מ וחוזק מתיחה של החומר σb=450N/mm2. מצא את כוח הכיפוף הנדרש לכיפוף חופשי.

ראשית, מצא את יחס הרוחב-גובה והיחס בין קוטר לרוחב:

שנית, חשב את רוחב ההקרנה של אזור העיוות:

לבסוף, השתמש במשוואה (1) כדי למצוא את כוח הכיפוף:

אם הנוסחה המומלצת הרגילה משמשת לחישוב כוח הכיפוף:

מ = 1.5, ניתן לראות שההבדל בין השניים הוא פי 1.5. הסיבה לשגיאה זו היא שרדיוס הכיפוף בדוגמה זו גדול יחסית, ושטח העיוות המתאים גדל, ולכן נדרש כוח כיפוף גדול יותר במהלך הכיפוף. בדוגמה זו, היחס בין קוטר לרוחב=0.32, שחרג מהתנאים הנוספים של הפרמטרים שהוצגו לעיל. ברור שזה לא מתאים להשתמש בנוסחה המומלצת בדרך כלל כדי לחשב את כוח הכיפוף. אתה יכול לראות את היתרונות של שיטת החישוב החדשה מדוגמה זו.

סיכום

השלבים והנוסחאות לחישוב כוח הכיפוף שהוצגו כאן לא ישימים רק לכיפוף הזווית של מתכת מתכת אלא גם ישימים לכיפוף הקשת (למען האמת, יש לקרוא לזה כיפוף הזווית עם רדיוס כיפוף גדול במיוחד). יש לציין כי צורת התבנית מיוחדת כאשר היריעה מכופפת לצורת קשת. בעת חישוב הקרנת אזור העיוות, יש לחשב אותו על פי הפרמטרים הטכנולוגיים שנקבעו בתהליך הטכנולוגי, אשר לא ניתן לבטא בנוסחה פשוטה.

בעת תכנון תבנית בצורת קשת, באמצעות השיטה המובאת במאמר זה לחישוב כוח הכיפוף, ניתן לקבל תוצאות משביעות רצון.