Lenkimo jėgos apskaičiavimas laisvai lenkiant lakštinio metalo lenkimo stakles

Pastaraisiais metais metalinės stabdžių lenkimo staklės buvo plačiai naudojamos įvairiose pramonės šakose, plečiasi lenkimo staklių apdirbimo spektras. Tačiau nebuvo sistemingos diskusijos dėl lenkimo jėgos skaičiavimo. Šiuo metu įvairių presuojamųjų stabdžių lenkimo mašinų gamintojų vadovuose rekomenduojamos maždaug dviejų tipų lenkimo jėgos skaičiavimo formulės.

P - lenkimo jėga, KN;

S - lakšto storis, mm;

l - lakšto lenkimo ilgis, m;

V - apatinės matricos angos plotis, mm;

σb – medžiagos tempiamasis stipris, MPa.

Gamintojo rekomenduojama lenkimo jėgos parametrų lentelė taip pat apskaičiuojama pagal aukščiau pateiktą formulę.

Lenkimo jėgos skaičiavimo formulės išvedimo procesas ir taikymo sritis

1 paveiksle pateikta scheminė darbo lenkimo metu schema. Toliau aprašomas lenkimo jėgos skaičiavimo formulės išvedimo procesas ir dvi papildomos parametrų sąlygos. Pirma, tokių rekomendacijų yra gaminio vadove. Laisvo lenkimo metu pasirinktas apatinis štampavimo angos plotis V yra 8–10 kartų didesnis už lakšto storį S. Čia paimame kraštinių santykį.

1 pav. Lenkimo schema

P – lenkimo jėga

S - lakšto storis

V - apatinis štampo angos plotis

r - vidinis spindulys, kai lapas sulenktas

K - lenkimo deformacijos zonos horizontalios projekcijos plotis=9

Antra, gamintojas lenkimo jėgos parametrų lentelėje nurodo atitinkamas štampavimo pločio V ir lenkimo ruošinio vidinio skersmens r reikšmes. Paprastai r=(0,16~0,17)V. Čia skersmens ir pločio santykis =0.16.

Lakštinio metalo lenkimo procese medžiaga deformacijos zonoje yra labai plastinės deformacijos būsenoje ir yra sulenkta kampu aplink vidurio liniją. Išoriniame lenkimo zonos paviršiuje kai kuriais atvejais gali atsirasti mikro įtrūkimų. Deformacijos zonos skerspjūvyje, išskyrus centrinio sluoksnio apylinkes, kituose taškuose įtempimai yra artimi medžiagos atsparumui tempimui. Viršutinė neutralaus sluoksnio dalis suspaudžiama, o apatinė – įtempiama. 2 paveiksle parodytas skerspjūvis ir atitinkama įtempių diagrama deformacijos zonoje.

2 pav. Įtempių diagrama

S - lakšto storis

l - lakšto lenkimo ilgis

Lenkimo momentas deformacijos zonos skerspjūvyje yra:

Lenkimo momentas, kurį sukuria mašinos lenkimo jėga deformacijos zonoje, yra (žr. 1 pav.):

Iš

Lankstymo staklėmis naudojant bendrosios paskirties laisvajam lenkimui skirtas formas, didžioji dalis lakštinio metalo sulenkiama 90°. Kaip parodyta 3 paveiksle. K yra:

Pakeitę K į (1) lygtį, gauname:

Įprastų medžiagų tempiamasis stipris σb=450N/mm2, formulę (2) pakeičiant į:

Iš išvedimo proceso matyti, kad naudojant (2) arba (3) lygtį lenkimo jėgai apskaičiuoti, dvi papildomos

turi būti įvykdytos aukščiau nurodytos parametrų sąlygos. Tai yra, kraštinių santykis=9, skersmens ir pločio santykis=0,16, kitaip sukels didelę klaidą.

3 pav. Laisvas lenkimas

S - lakšto storis

r - vidinis spindulys, kai lapas sulenktas

K - lenkimo deformacijos zonos horizontalios projekcijos plotis

Nauji lenkimo jėgos skaičiavimo metodai ir žingsniai

Dėl projektavimo ar proceso reikalavimų kartais sunku vienu metu įvykdyti du aukščiau nurodytus papildomus reikalavimus. Šiuo metu rekomenduojama skaičiavimo formulė neturėtų būti naudojama lenkimo jėgai apskaičiuoti, o turi būti atliekama pagal šiuos veiksmus.

(1) Pagal plokštės storį S, lenkimo spindulį r ir apatinę štampavimo angą V, atitinkamai apskaičiuojamas pločio ir storio santykis bei skersmens ir pločio santykis.

(2) Apskaičiuokite deformacijos zonos projekcijos plotį pagal lakšto deformaciją.

(3) Norėdami apskaičiuoti lenkimo jėgą, taikykite (1) formulę.

Skaičiavimo procese buvo atsižvelgta į lenkimo spindulio skirtumą ir atitinkamos deformacijos zonos pokytį. Pagal tai apskaičiuota lenkimo jėga yra tikslesnė ir patikimesnė nei rezultatas, apskaičiuotas pagal paprastai rekomenduojamą formulę. Dabar pateikite iliustravimo pavyzdį, kaip parodyta 4 paveiksle.

4 pav. Naujas skaičiavimo metodas

Žinomi: lakšto storis S = 6 mm, lakšto ilgis l = 4 m, lenkimo spindulys r = 16 mm, apatinio štampo angos plotis V = 50 mm ir medžiagos tempiamasis stipris σb = 450 N/mm2. Raskite lenkimo jėgą, reikalingą laisvam lenkimui.

Pirmiausia suraskite kraštinių santykį ir skersmens bei pločio santykį:

Antra, apskaičiuokite deformacijos zonos projekcijos plotį:

Galiausiai, norėdami rasti lenkimo jėgą, naudokite (1) lygtį:

Jei lenkimo jėgai apskaičiuoti naudojama įprasta rekomenduojama formulė:

Iš = 1,5, matyti, kad skirtumas tarp šių dviejų yra 1,5 karto. Šios klaidos priežastis yra ta, kad lenkimo spindulys šiame pavyzdyje yra gana didelis, o atitinkamas deformacijos plotas yra padidintas, todėl lenkimo metu reikia didesnės lenkimo jėgos. Šiame pavyzdyje skersmens ir pločio santykis = 0,32, o tai viršijo papildomas aukščiau pateiktų parametrų sąlygas. Akivaizdu, kad lenkimo jėgai apskaičiuoti naudoti paprastai rekomenduojamą formulę yra netikslinga. Šiame pavyzdyje galite pamatyti naujojo skaičiavimo metodo pranašumus.

Išvada

Čia pateikti lenkimo jėgos apskaičiavimo žingsniai ir formulės tinka ne tik lakštinio metalo kampiniam lenkimui, bet ir lankiniam lenkimui (griežtai kalbant, tai turėtų būti vadinama kampiniu lenkimu su ypač dideliu lenkimo spinduliu). Reikia pažymėti, kad formos forma yra ypatinga, kai lakštas yra išlenktas į lanko formą. Skaičiuojant deformacijos zonos projekciją, ji turi būti skaičiuojama pagal technologiniame procese nustatytus technologinius parametrus, kurių negalima išreikšti paprasta formule.

Projektuojant lanko formos formą, naudojant šiame straipsnyje pateiktą metodą lenkimo jėgai apskaičiuoti, galima gauti patenkinamų rezultatų.