Υπολογισμός Τόνων Κοπής με Μήτρα: Ο Βασικός Τύπος

TL·DR

Ο υπολογισμός των απαιτούμενων τόνων κοπής με μήτρα είναι απαραίτητος για την επιλογή της σωστής πρέσας και τη διασφάλιση επιτυχούς μαντεμικής διαδικασίας. Ο θεμελιώδης τύπος είναι: Τόνοι = Περίμετρος Κοπής (in) × Πάχος Υλικού (in) × Αντοχή Διάτμησης Υλικού (tons/in²) . Η ακρίβεια αυτού του υπολογισμού εξαρτάται από τη χρήση της ακριβούς αντοχής διάτμησης για το συγκεκριμένο υλικό σας, καθώς αυτή η τιμή ποικίλλει σημαντικά μεταξύ μετάλλων όπως ήπιος χάλυβας, αλουμίνιο και προηγμένοι υψηλής αντοχής χάλυβες.

Ο Θεμελιώδης Τύπος για Τόνους Κοπής με Μήτρα

Στον πυρήνα κάθε διεργασίας διαμόρφωσης με κοπή βρίσκεται ένας κρίσιμος υπολογισμός για τον προσδιορισμό της δύναμης που απαιτείται για την κοπή ή τη διαμόρφωση ενός εξαρτήματος. Αυτή η δύναμη, που μετράται σε τόνους, καθορίζει το μέγεθος και την απόδοση του πιεστικού μηχανήματος που απαιτείται. Η χρήση ενός πιεστικού μηχανήματος μικρότερης χωρητικότητας μπορεί να οδηγήσει σε ζημιά του εξοπλισμού και αποτυχίες παραγωγής, ενώ ένα πιεστικό μηχάνημα μεγαλύτερης χωρητικότητας είναι αναποτελεσματικό και ακριβό. Ο πιο ευρέως αποδεκτός τύπος για τον υπολογισμό της δύναμης σε λειτουργίες εξόρυξης και τρυπήματος είναι απλός αλλά ισχυρός.

Ο βασικός τύπος εκφράζεται ως:

Force (Tons) = P × Th × SS

Κάθε μεταβλητή σε αυτήν την εξίσωση αντιπροσωπεύει ένα κρίσιμο στοιχείο της διεργασίας:

• P (Περίμετρος): Αυτό είναι το συνολικό μήκος της κοπής που πραγματοποιείται, μετρούμενο σε ίντσες. Για μια απλή στρογγυλή τρύπα, αυτό είναι η περίμετρος (π × διάμετρος). Για ένα τετράγωνο ή ορθογώνιο, είναι το άθροισμα όλων των πλευρών.
• Th (Πάχος): Αυτό είναι το πάχος ή η κατηγορία του ελάσματος που διαμορφώνεται, μετρούμενο σε ίντσες.
• SS (Διατμητική Αντοχή): Αυτή είναι μια εγγενής ιδιότητα του υλικού που καθορίζει την αντοχή του στο κούρεμα, εκφρασμένη σε τόνους ανά τετραγωνική ίντσα. Αυτή είναι η πιο κρίσιμη μεταβλητή για την ακρίβεια.

Για παράδειγμα, για να υπολογιστεί η χωρητικότητα που απαιτείται για να τρυπηθεί μια τρύπα διαμέτρου 2 ιντσών σε ένα φύλλο με πάχος 0,10 ιντσών ήπιου χάλυβα, το οποίο έχει αντοχή κοπής περίπου 25 τόνων/ιντ2, ο υπολογισμός θα ήταν: Τόνο Είναι κοινή πρακτική να προσθέτουμε έναν συντελεστή ασφάλειας 15-20% για να υπολογίσουμε μεταβλητές όπως η φθορά εργαλείων.

Για να εφαρμόσετε αυτό το τύπο στο δικό σας έργο, ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα:

1. Καθορισμός περιμέτρου (P): Υπολογίζεται το συνολικό μήκος όλων των ακρών που κόβονται σε μία μόνο παρτίδα.
2. Μέτρηση πάχους υλικού (Th): Χρησιμοποιήστε σφραγίδες για να μετρήσετε με ακρίβεια το πάχος του υλικού σας σε ίντσες.
3. Προσδιορίστε την αντοχή της υλικής σε κοπή (SS): Βρείτε τη διατμητική αντοχή του συγκεκριμένου υλικού σας σε τόνους ανά τετραγωνική ίντσα. Αυτό συνήθως αναφέρεται στα φύλλα δεδομένων υλικού ή σε εγχειρίδια μηχανικής.
4. Υπολογισμός του Τονάζ: Πολλαπλασιάστε τις τρεις τιμές για να βρείτε την απαιτούμενη δύναμη σε τόνους.
5. Προσθήκη Συντελεστή Ασφαλείας: Αυξήστε τον υπολογισμένο τοναζ σας κατά 15-20% για να διασφαλίσετε ότι η πρέσα σας έχει επαρκή χωρητικότητα.

Λεπτομερής Εξέταση Βασικών Μεταβλητών: Ιδιότητες Υλικού και Γεωμετρία Εξαρτήματος

Η ακρίβεια του υπολογισμού του τονάζ εξαρτάται αποκλειστικά από τα δεδομένα που χρησιμοποιείτε. Ενώ η περίμετρος και το πάχος είναι απλές μετρήσεις, η διατμητική αντοχή του υλικού είναι μια πολύπλοκη μεταβλητή που επηρεάζει σημαντικά το αποτέλεσμα. Η λανθασμένη κατανόηση αυτής της ιδιότητας είναι μια συνηθισμένη πηγή σφαλμάτων, ειδικά με τα σύγχρονα κράματα.

Η διατμητική αντοχή δεν είναι ένα παγκόσμιο σταθερό μέγεθος· ποικίλλει σημαντικά από ένα υλικό σε άλλο. Για παράδειγμα, το μαλακό αλουμίνιο απαιτεί πολύ μικρότερη δύναμη για να κοπεί σε σύγκριση με το ενισχυμένο ανοξείδωτο χάλυβα. Οι προηγμένοι υψηλής αντοχής χάλυβες (AHSS), οι οποίοι χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στην αυτοκινητοβιομηχανία λόγω της αναλογίας αντοχής προς βάρος, έχουν διατμητική αντοχή που μπορεί να είναι αρκετές φορές υψηλότερη από αυτήν του παραδοσιακού μαλακού χάλυβα. Όπως αναφέρεται στο Οδηγίες AHSS , οι συμβατικοί υπολογισμοί με βάση εμπειρικούς κανόνες που λειτουργούσαν για τον μαλακό χάλυβα μπορούν να υποτιμήσουν σημαντικά την απαιτούμενη δύναμη σε τόνους για αυτά τα προηγμένα υλικά, με αποτέλεσμα σημαντικά προβλήματα.

Εξίσου σημαντική είναι και η γεωμετρία του εξαρτήματος. Η περίμετρος πρέπει να υπολογίζεται με ακρίβεια για το σχήμα που κόβεται. Για απλά σχήματα όπως κύκλοι (Περίμετρος = π × διάμετρος) ή ορθογώνια (Περίμετρος = 2 × μήκος + 2 × πλάτος), αυτό είναι απλό. Για πολύπλοκα, ακανόνιστα σχήματα, η περίμετρος είναι το άθροισμα όλων των επιμέρους ευθύγραμμων και καμπύλων τμημάτων που κόβονται ταυτόχρονα.

Για να δείξουμε τις διαφορές στις ιδιότητες των υλικών, παρακάτω είναι ένας πίνακας με προσεγγιστικές τιμές διατμητικής αντοχής για συνηθισμένα μέταλλα:

Σημείωση: Αυτές είναι προσεγγιστικές τιμές. Για ακριβείς πληροφορίες, ανατρέξτε πάντα στο φύλλο προδιαγραφών του προμηθευτή του υλικού.

Για να διασφαλίσετε την ακρίβεια στους υπολογισμούς σας:

• Επαληθεύστε τις Προδιαγραφές Υλικού: Μην υποθέτετε ποτέ τη διατμητική αντοχή. Πάντα εξασφαλίζετε τη σωστή τιμή για το συγκεκριμένο κράμα και την κατάσταση υλικού σας.
• Μέτρηση Πάχους με Ακρίβεια: Μικρές μεταβολές στο πάχος του υλικού μπορούν να έχουν σημαντική επίδραση στην τελική δύναμη, ειδικά με υλικά υψηλής αντοχής.
• Υπολογισμός Περιμέτρου με Προσοχή: Για πολύπλοκα εξαρτήματα, αναλύστε τη γεωμετρία σε μικρότερα τμήματα για να διασφαλίσετε ότι το συνολικό μήκος κοπής υπολογίζεται σωστά.

Υπολογισμοί για Διαφορετικές Επιχειρήσεις Διαμόρφωσης

Ενώ οι βασικές αρχές υπολογισμού της δύναμης παραμένουν οι ίδιες, ο τύπος πρέπει να προσαρμόζεται για διαφορετικούς τύπους επιχειρήσεων διαμόρφωσης. Η κύρια διαφορά έγκειται στο ποιο μέρος της διαδικασίας καταναλώνει ενέργεια και πώς το υλικό υφίσταται τάση. Η σύγχυση των απαιτήσεων για επιχειρήσεις κοπής, διάτρησης και βαθιάς διαμόρφωσης είναι συχνή αιτία λανθασμένων υπολογισμών.

Φοράκισμα και Κοντρά: Και οι δύο είναι λειτουργίες διατμήσεως. Η διάτρηση αφαιρεί υλικό για να δημιουργήσει μια τρύπα, ενώ η εξάλειψη αποκόπτει το περίγραμμα ενός εξαρτήματος από ένα μεγαλύτερο φύλλο. Και στις δύο περιπτώσεις, εφαρμόζεται άμεσα ο τυπικός τύπος (Τόνοι = P × Th × SS). Το κλειδί είναι η χρήση της περιμέτρου του χαρακτηριστικού που κόβεται και της αντοχής διάτμησης του υλικού. Για παράδειγμα, στη διάτρηση, το 'P' είναι η περιφέρεια του διατρήτη· στην εξάλειψη, το 'P' είναι η περίμετρος του τελικού εξαρτήματος.

Σχέδιο: Πρόκειται για μια λειτουργία διαμόρφωσης, όχι διατμήσεως. Η βαθιά ανάληψη επιμηκύνει το φύλλο μετάλλου σε τρισδιάστατο σχήμα, όπως ένα ποτήρι ή ένα κέλυφος. Το υλικό υφίσταται εφελκυσμό, όχι διάτμηση. Ως εκ τούτου, ο υπολογισμός πρέπει να τροποποιηθεί. Όπως εξηγείται από Ο κατασκευαστής , ο τύπος για τη βαθιά ανάληψη αντικαθιστά την αντοχή διάτμησης (SS) με τη Οριακή Αντοχή σε Εφελκυσμό (UTS) . Επιπλέον, πρέπει να υπολογιστεί και να προστεθεί στο συνολικό ποσό η δύναμη που απαιτείται από το συγκρατητήρα ελάσματος ή το πιεστικό πλαίσιο.

Διαδοχική κοπή: Σε ένα προοδευτικό μήτρα, πολλές επιχειρήσεις (π.χ. τρύπημα, λυγίσματα, διαμόρφωση) πραγματοποιούνται σε διαφορετικούς σταθμούς με κάθε διαδρομή του τύπου. Για να υπολογίσετε το συνολικό τόναζ, πρέπει να υπολογίσετε τη δύναμη που απαιτείται για κάθε λειτουργία που εκτελείται ταυτόχρονα και στη συνέχεια να τις αθροίσετε. Αυτό περιλαμβάνει διάτρηση, διαμόρφωση, λύγισμα, αλλά και τη δύναμη που ασκείται από ελατήρια αποξεστρώσεως και παδ πίεσης αζώτου.

Παρακάτω δίνεται σύγκριση των βασικών παραγόντων που πρέπει να ληφθούν υπόψη για τις διάφορες επιχειρήσεις:

Για να επιλέξετε τον σωστό υπολογισμό, χρησιμοποιήστε αυτόν τον έλεγχο:

• [ ] Η λειτουργία αφορά κυρίως στο κόψιμο υλικού; Αν ναι, χρησιμοποιήστε τον τύπο διατμητικής αντοχής.
• [ ] Η λειτουργία αφορά στο τράβηγμα ή διαμόρφωση του υλικού σε τρισδιάστατο σχήμα; Αν ναι, χρησιμοποιήστε τον τύπο εφελκιστικής αντοχής και προσθέστε την πίεση παδ.
• [ ] Συμβαίνουν πολλαπλές λειτουργίες σε μία μόνο διαδρομή του τύπου; Αν ναι, υπολογίστε τον τόνο για κάθε λειτουργία και προσθέστε τους μαζί.

Προχωρημένες παρατηρήσεις και παράγοντες που επηρεάζουν τον τόνο

Η βασική φόρμουλα παρέχει μια ικανοποιητική εκτίμηση, αλλά σε ένα πραγματικό περιβάλλον παραγωγής, αρκετοί άλλοι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν την πραγματική απαιτούμενη δύναμη σε τόνους. Η παράλειψη αυτών των λεπτομερειών μπορεί να οδηγήσει σε ανακριβείς προβλέψεις και προβλήματα κατά την επεξεργασία. Οι έμπειροι μηχανικοί λαμβάνουν υπόψη αυτές τις λεπτές διαφορές για να διορθώσουν τους υπολογισμούς τους και να διασφαλίσουν τη σταθερότητα της διαδικασίας.

Ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες είναι η κατάσταση του εργαλείου. Η τυποποιημένη φόρμουλα συχνά αντισταθμίζει τη χρήση τραχιών εργαλείων χρησιμοποιώντας το πλήρες πάχος του υλικού. Ωστόσο, αιχμηρά εργαλεία προκαλούν θραύση του υλικού μετά από διείσδυση μόνο ενός κλάσματος του πάχους του (συχνά 20-50%), μειώνοντας έτσι την απαιτούμενη δύναμη. Αντίθετα, φθαρμένα ή τραχιά εργαλεία θα απαιτήσουν σημαντικά μεγαλύτερη δύναμη σε τόνους. Άλλοι παράγοντες περιλαμβάνουν την ανοχή μεταξύ του ποντονιού και του μήτρου, τη συνέπεια της σκληρότητας του υλικού και την ταχύτητα του τύπου.

Επιπλέον, υπάρχει μια κρίσιμη διαφορά μεταξύ τόνων (μέγιστη δύναμη) και ενέργειας. Μια πρέσα μπορεί να έχει επαρκή βαθμονόμηση σε τόνους, αλλά όχι αρκετή ενέργεια για να ολοκληρώσει την εργασία, ειδικά σε βαθιές λαμαρίνες που εμπλέκουν το υλικό ψηλά στη διαδρομή της πρέσας. Αυτό μπορεί να προκαλέσει την ακινητοποίηση της πρέσας στο κάτω μέρος της διαδρομής της. Οι σύγχρονες προσεγγίσεις βασίζονται όλο και περισσότερο στη Μέθοδο Πεπερασμένων Στοιχείων (FEA) και σε λογισμικό προσομοίωσης για να ξεπεραστούν οι περιορισμοί των χειροκίνητων υπολογισμών. Όπως αναφέρεται από StampingSimulation , αυτά τα εργαλεία μπορούν να προσομοιώσουν με ακρίβεια πολύπλοκους παράγοντες όπως η εμπλοκή του υλικού, η ελαστική επαναφορά και η πίεση του σφιγκτήρα καθ' όλη τη διαδικασία διαμόρφωσης. Για πολύπλοκα εξαρτήματα, ιδιαίτερα στον αυτοκινητιστικό τομέα, η χρήση προηγμένων προσομοιώσεων CAE δεν είναι πλέον πολυτέλεια αλλά ανάγκη. Οι κορυφαίοι προμηθευτές όπως ο Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. χρησιμοποιούν αυτές τις τεχνολογίες για να εξασφαλίσουν ακρίβεια και αποτελεσματικότητα στην κατασκευή καλουπιών και εξαρτημάτων από σφυρηλατημένα φύλλα για αυτοκίνητα.

Για πιο αξιόπιστες και ασφαλέστερες λειτουργίες, λάβετε υπόψη αυτές τις επαγγελματικές συμβουλές:

• Εφαρμόστε παράγοντα ασφαλείας: Πάντα προσθέστε τουλάχιστον 15-20% στην υπολογισμένη χωρητικότητα για να δημιουργήσετε ένα απόθεμα για τις μεταβολές υλικών και την φθορά εργαλείων.
• Λογαριασμός όλων των δυνάμεων: Σε περίπλοκα πίνακα, να θυμάστε να προσθέσετε τις δυνάμεις από ελατήρια αζώτου, πακέτα πίεσης και προσανατολισμένες καμάρες στο σύνολό σας.
• Σκεφτείτε την οξύτητα του εργαλείου: Αν διατηρείτε πολύ κοφτερά εργαλεία, μπορεί να μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια χαμηλότερη αξία χωρητικότητας, αλλά ο υπολογισμός για βαρετά εργαλεία παρέχει ένα ασφαλέστερο ανώτερο όριο.
• Εξισορροπήστε το φορτίο: Σε μεγάλες πρέσες ή σταδιακά σχηματισμένα σχήματα, εξασφαλίστε ότι το φορτίο είναι ισορροπημένο σε όλο το κρεβάτι του πρέσου για να αποφεύγεται η κλίση και η πρόωρη φθορά τόσο του πρέσου όσο και του σχήματος.

Συχνές Ερωτήσεις

1. Η Ελλάδα Πώς υπολογίζετε την χωρητικότητα για την σφραγίδα;

Η πιο συνηθισμένη μέθοδος για τον υπολογισμό του τονάζ (τόνων) στη βιομηχανία διαμόρφωσης (ειδικά για λειτουργίες διάτρησης και αποκοπής) είναι ο τύπος: Τονάζ = Περίμετρος της τομής (σε ίντσες) × Πάχος υλικού (σε ίντσες) × Διατμητική αντοχή του υλικού (σε τόνους ανά τετραγωνική ίντσα). Η τιμή της διατμητικής αντοχής είναι κρίσιμη και ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τον τύπο του μετάλλου που χρησιμοποιείται.

2. Πώς υπολογίζετε την απαίτηση τονάζ;

Για να υπολογίσετε τη συνολική απαίτηση τονάζ, πρέπει πρώτα να προσδιορίσετε όλες τις εργασίες που εκτελούνται σε ένα μόνο χτύπο του πρέσσου. Για μια απλή λειτουργία αποκοπής, εφαρμόζετε τον τυπικό τύπο (Περίμετρος × Πάχος × Διατμητική Αντοχή). Για ένα προοδευτικό μήτρα με πολλούς σταθμούς, πρέπει να υπολογίσετε το τονάζ για κάθε σταθμό που εκτελεί ταυτόχρονα εργασία (π.χ. διάτρηση, διαμόρφωση, λυγίσματα) και στη συνέχεια να προσθέσετε όλες αυτές τις τιμές για να λάβετε το συνολικό απαιτούμενο τονάζ.

3. Πώς υπολογίζεται το τονάζ του πρέσσου σφυρηλάτησης;

Ο υπολογισμός του τονάζ (τόνων) για μία πρέσα διαμόρφωσης διαφέρει ουσιωδώς από αυτόν της κοπής. Αντί για δράση διατμήσεως βασισμένη στην περίμετρο, η διαμόρφωση περιλαμβάνει τη συμπίεση ενός όγκου υλικού. Ο τύπος είναι πιο πολύπλοκος και συνήθως σχετίζεται με την προβεβλημένη επιφάνεια της διαμόρφωσης, την τάση ροής του υλικού στη θερμοκρασία διαμόρφωσης και έναν παράγοντα πολυπλοκότητας του σχήματος. Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί εναλλάξιμα με τους υπολογισμούς τονάζ για κοπή.