Качество, надежность и производительность - с доставкой
[email protected]
Artizono

Производство гибочных компонентов: Подробное руководство

Последнее обновление:
4 мая, 2024
Поделитесь своим мнением:

Оглавление

Процесс сгибания материалов под определенным углом, до определенной кривизны и формы называется гибкой. Гибка является одним из наиболее распространенных методов формообразования материалов и широко используется при изготовлении компонентов металлических конструкций.

Гибка может быть разделена на гибку листов, прутков, труб и профилей. Из-за различных форм поперечного сечения внутренние напряжения материалов по-разному влияют на деформацию в процессе гибки, что приводит к появлению различных моделей.

Типы и материалы гибочных деталей

В зависимости от формы исходного материала гибочные компоненты можно разделить на листогибы, трубогибы, прутковые гибы и профилегибы. Кроме того, процессы гибки можно разделить в зависимости от используемых инструментов и оборудования на прессование с помощью штампов на обычной прессовой машине и гибку, гибку вальцами, гибку волочением и т. д., выполняемые на специализированном гибочном оборудовании.

Материалами для гибки деталей служат в основном стальные листы, листы из алюминиевых сплавов и прокатные профили.

Процесс производства гибочных компонентов

Характеристики деформации изгибаемых компонентов

(1) Минимальный относительный радиус изгиба

При гибке листа необходимо учитывать минимальный относительный радиус изгиба (R/t).

Минимальный радиус изгиба материала, разгибание изгибаемого компонента и пружинящий откат изгибаемого компонента - все эти параметры зависят от относительного радиуса изгиба. При расчете анализа процесса необходимо убедиться, что относительный радиус изгиба больше минимального радиуса изгиба.

(2) Изгибная пружина

Когда гибочный компонент освобождается от внешней силы после прессования, из-за упругой деформации во время гибки происходят изменения угла, радиуса галтели и длины дуги заготовки, которые не соответствуют форме, когда внешняя сила не удалена из пресс-формы.

Это явление известно как пружинящая спинка. Чтобы решить проблему пружинящего отката, необходимо отрегулировать соответствующие размеры пресс-формы в соответствии с изгибаемым материалом.

(3) Факторы, влияющие на пружинистость

Основными факторами являются механические свойства материала, относительный радиус изгиба, а также форма, размеры пресс-формы, зазор и сила коррекции изгиба.

1) Механические свойства материала. Чем выше предел текучести материала, чем меньше модуль упругости, тем больше откат.

2) Относительный радиус изгиба материала R/t. Чем меньше значение R/t, тем меньше пружинящая спинка.

3) Форма согнутой заготовки. Как правило, пружинящий откат U-образной заготовки, выдавленной за один раз, меньше, чем у V-образной заготовки.

4) Размеры пресс-формы. При постоянном радиусе r пуансона пружинистость V-образной гибочной детали уменьшается по мере увеличения расстояния между отверстиями штампа. Чем глубже отверстие U-образного штампа, тем меньше пружинящий изгиб.

5) Зазор пресс-формы. Чем больше зазор между пуансоном и матрицей U-образной гибочной формы, тем больше пружинящий откат.

6) Усилие коррекции изгиба. Увеличение корректирующей силы может уменьшить величину пружинящего отката.

Листогиб

При расчете и проектировании пресс-форм для гибки листов необходимо рассмотреть следующие вопросы.

1) Сначала рассчитываются соответствующие размеры заготовки для гибки, а затем определяются путем пробной гибки.

2) Размеры пуансона и матрицы гибочной формы рассматриваются в соответствии с различными требованиями к маркировке внешних размеров.

3) Если в изгибаемом компоненте есть отверстие, оно должно находиться вне зоны деформации на определенном расстоянии, иначе изгиб приведет к деформации отверстия.

Расстояние L от края отверстия до центра радиуса изгиба r зависит от толщины пластины (см. рис. 2-17). Если толщина листа t меньше 2 мм, расстояние L должно быть больше 1,5t; если толщина листа t больше 2 мм, расстояние L должно быть больше 2t. Если расстояние L слишком мало, лучше просверлить отверстие после сгибания.

Рисунок 2-17: Положение отверстия на согнутой детали
Рисунок 2-17: Положение отверстия на согнутой детали

4) Количество изгибов для некоторых заготовок сложной формы должно определяться в зависимости от реальной ситуации.

Как показано на рис. 2-18, класс гибочных деталей сложной формы требует специализированных пресс-форм для изготовления, а количество изгибов должно определяться в зависимости от реальной ситуации.

Рисунок 2-18: Гибочные формообразующие детали сложной формы.
Рисунок 2-18: Гибочные формообразующие детали сложной формы.

Деталь, показанная на рис. 2-18a, плохо формуется при холодном прессовании, поэтому горячее прессование является более подходящим вариантом. Соответствующая пресс-форма и метод формовки показаны на рис. 2-19.

Деталь, изображенная на рис. 2-18b, лучше формируется с помощью горячего прессования, но такой подход неэффективен, энергозатратен и чреват травмами при растяжении. Предпочтительнее использовать двухэтапный метод холодного прессования, а соответствующая пресс-форма и метод гибки показаны на рис. 2-20.

Деталь, представленная на рис. 2-18c, имеет несимметричное сечение, что приводит к неравномерному и нестабильному течению материала с обеих сторон во время прессования. Целесообразно добавить в пресс-форму устройство для долива материала, которое также облегчит извлечение детали из пресс-формы. Соответствующая пресс-форма и метод гибки под прессом показаны на рис. 2-21.

Рисунок 2-19: Специализированная гибочная форма и метод ее формовки
Рисунок 2-19: Специализированная гибочная форма и метод ее формовки
Рисунок 2-20: Двухступенчатая гибочная форма и метод гибки под давлением
Рисунок 2-21: Гибочная пресс-форма с устройством для набивки

Детали, показанные на рис. 2-18e и 2-18f, имеют прямой и обратный изгибы на одном конце, которые невозможно выполнить с помощью общей пресс-формы. Предпочтительнее использовать двухэтапный метод прессовой гибки. После завершения прямого и обратного изгибов на одном конце (рис. 2-22) приступайте к последующей гибке.

Рисунок 2-22: Форма для гибки в прямом и обратном направлениях
Рисунок 2-22: Форма для гибки в прямом и обратном направлениях

После завершения первой прессовой гибки для детали, показанной на рис. 2-18e, для второй прессовой гибки используется V-образный штамп. Для детали, изображенной на рис. 2-18f, необходимо применить метод, аналогичный второй прессовой гибке детали, изображенной на рис. 2-18b, чтобы завершить последующую прессовую гибку.

Сгибание профиля

На рисунках 2-23 и 2-24 изображены типичные компоненты для гибки профиля, обычно используемые в локомотивах.

Рисунок 2-23: Компонент из гнутого углового железа
Рисунок 2-24: Компонент согнутого профиля
Рисунок 2-24: Компонент согнутого профиля

(1) Пружинистость поверхности крыла при изгибе профиля

Гибка профиля отличается от гибки листа, прежде всего, формой поперечного сечения профиля и его симметрией. Как правило, благодаря большей жесткости профиля, пружинящий изгиб профиля меньше, чем у листа. Однако некоторые профили имеют несимметричное поперечное сечение, что вызывает непостоянное пружинение поверхности крыла при изгибе, что приводит к нестабильности материала и, как следствие, к деформации скручивания.

Изгибаемый элемент из угловой стали, показанный на рис. 2-23, является типичным примером асимметричного пружинения. При изгибе пружина в точке "a" на поверхности крыла наибольшая, в то время как пружина в точке "b" меньше, что приводит к спиральному изгибу детали из угловой стали. При проектировании формы для гибки угловой стали необходимо учитывать это несоответствие в пружинящей посадке.

Компонент изгиба профиля, показанный на рис. 2-24, является типичным примером симметричного пружинения, при котором пружинение поверхности крыла имеет тенденцию к постоянству, а компонент изгиба профиля не проявляет никакого скручивания.

Поверхность крыла профиля действительно влияет на пружинистость, но насколько значительным является это влияние, в настоящее время точно сказать нельзя.

(2) Эмпирическая формула и значения коэффициентов для проектирования профилегибочной пресс-формы

В практике профилегибочного производства для справки приведена эмпирическая формула и значения коэффициентов для проектирования профилегибочных форм (см. рис. 2-25 и табл. 2-1).

Формула расчета радиуса выпуклой формы выглядит следующим образом:

RConcave=R1+KRA×H

Где:

  • Rвогнутый - радиус дуги выпуклой формы;
  • R - радиус внутренней дуги изогнутого компонента;
  • K - коэффициент модуля упругости материала;
  • A - коэффициент профиля поверхности крыла;
  • H - размер поверхности крыла профиля.
Рисунок 2-25: Схема гнутого стального швеллера
Рисунок 2-25: Схема гнутого стального швеллера

Таблица 2-1: Значение отскока A для гнутой швеллерной стали

Нет.Значение R/HA ValueНет.Нет.A ValueНет.Значение R/HA Value
150. 27110. 451317 ~ 230. 68
260. 248120. 491424 ~ 380. 70
370. 289130. 531539 ~ 570. 72
480. 3410140. 571658 ~ 650. 76
590. 3911150. 611766 ~ 760. 86
6100. 4212160. 6518>881. 00

(3) Контроль скручивания при гибке швеллерной стали

При проектировании гибочной формы для швеллерной стали необходимо учитывать потенциальную нестабильность и скручивание поверхности крыла во время гибки и принимать соответствующие меры. Здесь для примера представлены два метода управления пресс-формой.

Первый метод: Если само оборудование для давления имеет вертикальные и горизонтальные гидроцилиндры, вертикальная сила используется для изгиба, а горизонтальная - для подавления скручивания. Структура пресс-формы показана на рис. 2-26. Эта форма проста в изготовлении, удобна в использовании, а заготовка легко поддается деформации во время гибки.

Рисунок 2-26: Структура профилегибочной формы
Рисунок 2-26: Структура профилегибочной формы

Второй метод: Если напорное оборудование имеет только вертикальный гидравлический цилиндр, можно использовать конструкцию пресс-формы, показанную на рис. 2-27.

Рисунок 2-27: Конструкция профилегибочной формы с использованием клинового утюга
Рисунок 2-27: Конструкция профилегибочной формы с использованием клинового утюга

Подвижное формовочное железо в пресс-форме может перемещаться вверх, когда пуансон поднимается после сгибания, увеличивая зазор между пуансоном и матрицей, что облегчает распалубку заготовки.

Специальная гибка

(1) Гибочная формовка гофрированного листа

Гофрированный лист - это обычный гнутый компонент, также известный как волновой компонент (рис. 2-28). Этот волновой компонент не может быть завершен за один процесс формования, а должен прессоваться по одной волне за раз. Форма его пресс-формы показана на рис. 2-29.

Рисунок 2-28: Схема деталей гофрированного листа
Рисунок 2-28: Схема деталей гофрированного листа
Рисунок 2-29: Гибочная форма для гофрированного листа
Рисунок 2-29: Гибочная форма для гофрированного листа

Как показано на рисунке, это пресс-форма с двумя волновыми формами. Сначала на одном конце листа прижимается форма волны. Когда первая форма волны прижимается, материал течет с обеих сторон формы к центру, обеспечивая двунаправленную подачу материала.

После формирования первой формы волны она помещается в левый позиционирующий штамп, пуансон опускается, и подпружиненный пуансон сначала нажимает на первую форму волны. Пуансон продолжает опускаться и начинает прессовать вторую форму волны. Материал с правой стороны пресс-формы течет влево, обеспечивая однонаправленный поток материала, который может дополнить материал для прессования второй формы волны.

(2) Боковой изгиб стального швеллера

Боковой изгиб швеллерной стали встречается относительно редко (рис. 2-30), и метод его гибки также достаточно уникален.
Перед гибкой швеллера необходимо установить опорную плиту в паз зоны деформации швеллера. Во время гибки необходимо использовать метод прессования с подогревом.

Рисунок 2-30: Боковой изгиб стального швеллера
Рисунок 2-30: Боковой изгиб стального швеллера

(3) Изгиб стального швеллера в форме бассейна

Гибочная форма для швеллеров из стали в форме раковины представляет собой комбинацию из нескольких частей (рис. 2-31). Левый и средний пуансоны закреплены на соединительной плите, а правый пуансон соединен болтами, оставляя зазор 1-2 мм между правым и средним пуансонами. Левый, средний и правый пуансоны соединены в единое целое болтами и закреплены на соединительной пластине.

Рисунок 2-31: Форма для гибки стального швеллера в форме бассейна

При гибке заготовки поместите стальной швеллер в штамп, затем с помощью горизонтального гидроцилиндра надавите на подвижную перегородку, чтобы она плотно прилегала к корпусу штампа, а затем приведите в действие вертикальный гидроцилиндр, чтобы корпус штампа опустился для гибки.

Проблемы с позиционированием при сгибании

Качество гнутой детали во многом зависит от точности ее позиционирования, а также от того, насколько обоснованно выбраны последовательность гибки и эталон позиционирования. Позиционирование при гибке можно условно разделить на позиционирование по переднему краю, позиционирование по заднему краю, позиционирование по боковой вспомогательной линии, позиционирование по центральной линии и позиционирование по вспомогательной линии. Каждый тип позиционирования имеет свои характеристики, и их правильный выбор имеет решающее значение.

(1) Позиционирование спереди (заднее позиционирование) является распространенным и простым методом позиционирования. В настоящее время гибочные станки оснащены многоосевыми устройствами заднего позиционирования с ЧПУ, которые просты в использовании и точны в позиционировании. Однако при многократных гибках точность последующего позиционирования может зависеть от точности предыдущей гибки из-за изменения базы позиционирования (рис. 2-32).

Рисунок 2-32: Позиционирование передней части гибочной формы
Рисунок 2-32: Позиционирование передней части гибочной формы

(2) Заднее позиционирование

Хотя позиционирование по заднему краю не так удобно, как по переднему, в этом методе используется одна и та же база позиционирования независимо от количества изгибов. Поэтому размеры сгиба не зависят от других факторов (Рисунок 2-33).

(3) Боковое вспомогательное позиционирование

При выполнении нескольких параллельных сгибов узких и длинных деталей, чтобы обеспечить параллельность каждой линии сгиба, помимо настройки позиционирования спереди или сзади, необходимо также установить вспомогательное позиционирование вдоль направления длины на краю материала (Рисунок 2-34).

(4) Позиционирование центральной линии

Некоторые гнутые детали трудно точно позиционировать с помощью методов позиционирования спереди или сзади. Рекомендуется использовать метод позиционирования по центральной линии, как показано на рисунке 2-35.

(5) Позиционирование вспомогательных линий

При выполнении нескольких сгибов с большим радиусом, если пуансону сложно точно захватить линию сгиба, рекомендуется использовать метод позиционирования вспомогательной линии (Рисунок 2-36).

Рисунок 2-33: Форма для сгибания задней части
Рисунок 2-33: Форма для сгибания задней части
Рисунок 2-34: Позиционирование для многопараллельной гибки узких и длинных деталей
Рисунок 2-34: Позиционирование для многопараллельной гибки узких и длинных деталей
Рисунок 2-35: Заготовка со средним положением во время гибки
Рисунок 2-36: Позиционирование вспомогательной линии во время гибки
Рисунок 2-36: Позиционирование вспомогательной линии во время гибки

Комбинированная гибочная форма

На рис. 2-35a показана узкая и длинная гнутая деталь с четырьмя сгибами, каждая пара которых имеет одинаковый радиус изгиба. Согласно последовательности гибки, сначала нужно согнуть два конца с радиусом R360, затем середину с радиусом R260. Это требует двух смен пресс-форм, что может быть довольно громоздким, и предполагает частые манипуляции с заготовкой. Здесь мы представляем тип комбинированной гибочной формы для справки.

Рисунок 2-37: Комбинированная гибочная форма
Рисунок 2-37: Комбинированная гибочная форма

Комбинированная гибочная форма показана на рис. 2-37. При проектировании формы для обоих радиусов гибки не должны быть слишком длинными, их ширина должна лишь немного превышать ширину заготовки. Размер выпуклой формы A пресс-формы (1) и пресс-формы (2) должен быть равен "a", а размер вогнутой формы B должен быть равен "b".

После обработки пресс-формы (1) и пресс-формы (2) их объединяют, чтобы сформировать пресс-форму (3). То есть два набора одинаковых по высоте выпуклых форм и верхняя посадочная плита образуют верхнюю форму пресс-формы (3), а два набора одинаковых по высоте вогнутых форм и нижняя посадочная плита образуют нижнюю форму пресс-формы (3).

Использование этой комбинированной пресс-формы не только сокращает количество установок пресс-формы и частоту перемещения заготовок, снижая тем самым трудоемкость, но и облегчает контроль качества в процессе гибки.

Пресс-формы и производственное оборудование для изготовления гнутых деталей

Типы пресс-форм для гнутых деталей

Типы пресс-форм для гнутых деталей можно классифицировать в зависимости от формы гнутых деталей, материала гнутых деталей, материала пресс-формы и оборудования, применяемого для изготовления пресс-формы. Эти формы для гибки сильно различаются по структуре.

(1) На основе формы согнутых частей

К ним относятся формы для гибки с одним углом, формы для гибки с двумя углами (Z-образная гибка, U-образная гибка) и формы для гибки с несколькими углами.

(2) На основе материала гнутых деталей

К ним относятся формы для гибки листов, профилей, труб и проволоки.

(3) На основе материала пресс-формы

Сюда входят цельнометаллические формы и формы для гибки полиуретановой резины (где полиуретановая резина заменяет стальную матрицу).

(4) На основе оборудования, применяемого для пресс-формы

Сюда входят гибочные формы для общих прессов, гибочные машины и гибочные станки.

Оборудование для производства гнутых деталей

Процесс гибки осуществляется преимущественно на механических прессах и листогибочных станках.

Примеры производства типичных гнутых деталей

U-образный соединитель и его гибочная форма

На рис. 2-38 показана структура U-образного соединителя и форма для его изгиба.

Эта форма сгибает заготовку в одном прессе, производя сразу две детали.

Заготовка укладывается на опорный блок 12, в котором выточена канавка, обеспечивающая высокую точность позиционирования детали. Когда ползун пресса опускается, пуансон 5 первым вступает в контакт с заготовкой, прижимая ее вниз.

Заготовка скользит по галтели подвижной матрицы 11, попадая в полость пресс-формы, и изгибается в U-образную форму. По мере опускания ползуна наклонный клин 3 соприкасается с подвижной матрицей 11, заставляя подвижную матрицу 11 перемещаться к центру формы в пазу основания матрицы 9, корректируя стороны детали.

Когда ползун пресса возвращается, наклонный клин 3 перемещается вверх, а подвижная матрица 11 под действием болта 7 и пружины 8 перемещается к внешней стороне пресс-формы. Опорный блок 12 под действием пружины 14 перемещается вверх, выталкивая деталь из пресс-формы.

Рисунок 2-38: U-образный соединитель и структура его гибочной формы

1- Верхнее основание пресс-формы
2- Направляющая втулка
3- Наклонная форма
4- Рукоятка пресс-формы
5- Форма для пуансона
6- Направляющая стойка
7, 13 - Болты
8, 14- Спрингс
9- Основа для штампа
10- Распорная пластина
11- Штамп для изготовления скользящей формы
12- Блок материальной поддержки
15- Нижнее основание пресс-формы

Лопасть жалюзи локомотива внутреннего сгорания и форма для ее гибки

Жалюзи локомотива внутреннего сгорания формируются путем сгибания стального листа толщиной 1 мм, что требует пяти операций для придания формы.

На рис. 2-39 показана структура гибочной формы для первой-третьей операций по изготовлению лопасти жалюзи и схема гибки лопасти; на рис. 2-40 показана гибочная форма для четвертой-пятой операций и окончательная форма лопасти, т.е. схема заготовки. Пресс-форма представляет собой набор однооперационных пресс-форм на большой раме, подобно многопозиционной комбинированной пресс-форме.

В гибочной форме, показанной на рис. 2-39, заготовка помещается на опорную плиту 18 гибочной формы первого операционного пресса, позиционируется позиционирующей плитой 15, и крючкообразная головка на одном конце заготовки выдавливается движением ползуна вниз.

Заготовка с отпрессованной головкой крюка помещается на матрицу 13 пресс-гибочной формы второй операции, позиционируется позиционирующей пластиной 14, и дуга в средней части заготовки выдавливается. Заготовка с выдавленной дугой помещается на резиновый блок 11 пресс-гибочной формы третьей операции, позиционируемый пластиной 12 для установки головки крюка, и пуансонная пресс-форма 6 сгибает заготовку пополам.

В гибочной форме, показанной на рис. 2-40, сложенная заготовка помещается на плавающий штамп (I) 9 гибочной формы пресса четвертой операции, располагается у одного конца сгиба, а другой конец сгибается.

Уже сложенная заготовка помещается на матрицу (II) 7 гибочной формы пятой операции, при этом сложенный конец совмещается с пазом в блоке инкрустации (II) 6, а сложенный край с головкой крюка прижимается, чтобы он прилегал к поверхности средней дуги, завершая окончательную форму заготовки.

Рисунок 2-39: Гибочная форма для первого-третьего этапов процесса изготовления лопастей

1- верхнее основание пресс-формы
2-Вставить
3-Панч
4-пад
5-Панч
6-Панч
7-Гид Пост
8-позиционная пластина
Рамка на 9 контейнеров
10-гранная сталь
11-Резиновый блок
12-позиционная пластина
13-Die
14-Локальная пластина
15-Локальная пластина
16-болт
17-весна
18-Опорная плита
19-вставка
Буш с 20 гидами
21-Нижнее основание пресс-формы

Рисунок 2-40: Гибочная форма для четвертой и пятой стадий процесса изготовления лопастей
Рисунок 2-40: Гибочная форма для четвертой и пятой стадий процесса изготовления лопастей

1- верхнее основание пресс-формы
2-Punch (I)
3-Punch (II)
Пост 4-х гидов
Буш с 5 гидами
6-вставка (II)
7-Die (II)
8-весна
9-Die (I)
10-болт
11-вставка
12-Нижнее основание пресс-формы

Запрос БЕСПЛАТНОГО предложения
Контактная форма

Последние сообщения
Будьте в курсе новых и интересных материалов на различные темы, включая полезные советы.
Поговорите с экспертом
Свяжитесь с нами
Наши инженеры по продажам готовы ответить на любые ваши вопросы и предоставить быстрое предложение с учетом ваших потребностей.

Запросить индивидуальное предложение

Контактная форма

Запрос индивидуального предложения
Получите индивидуальное предложение с учетом ваших уникальных потребностей в обработке.
© 2024 Artizono. Все права защищены.
Получить бесплатную цитату
Вы получите наш квалифицированный ответ в течение 24 часов.
Контактная форма