Leikkurin voiman laskeminen: Oleellinen kaava

TL;DR

Lohkaisuvoiman laskeminen on olennaista oikean puristimen valinnassa ja onnistuneen valmistusprosessin varmistamisessa. Peruskaava on: Voima (tonnia) = Leikkausreunan pituus (in) × Materiaalin paksuus (in) × Materiaalin leikkauslujuus (tonnia/in²) laskelman tarkkuus perustuu tarkan leikkauslujuuden käyttöön kyseiselle materiaalille, koska tämä arvo vaihtelee merkittävästi eri metallien, kuten kuumanvalssatun teräksen, alumiinin ja kehittyneiden korkealujuisten terästen, välillä.

Peruskaava lohkaisuvoiman laskemiseksi

Jokaisen lohkaisutapahtuman keskiössä on kriittinen laskelma, jolla määritetään osan leikkaamiseen tai muotoiluun tarvittava voima. Tämä voima, joka mitataan toneina, määrää tarvittavan puristimen koon ja kapasiteetin. Liian pienen puristimen käyttö voi johtaa laitteiston vaurioitumiseen ja tuotantokatkoksiin, kun taas liian suuri puristin on tehoton ja kallis. Tyhjennys- ja rei'itysoperaatioiden tonnimäärän laskemiseksi yleisimmin hyväksytty kaava on suoraviivainen mutta tehokas.

Ensisijainen kaava ilmaistaan seuraavasti:

Force (Tons) = P × Th × SS

Tässä yhtälössä jokainen muuttuja edustaa toiminnon kriittistä osatekijää:

• P (Piiri): Tämä on leikkauksen kokonaispituus, mitattuna tuumina. Yksinkertaiselle pyöreälle reiälle tämä on kehän pituus (π × halkaisija). Neliölle tai suorakulmiolle se on kaikkien sivujen summa.
• Th (Paksuus): Tämä on leikattavan levyosan paksuus tai kalvo, mitattuna tuumina.
• SS (Leikkauslujuus): Tämä on materiaalille ominainen ominaisuus, joka määrittää sen vastustuskyvyn leikkautumista vastaan ja ilmoitetaan painoina neliötuumaa kohti (tonnia/in²). Tämä on tarkkuuden kannalta tärkein muuttuja.

Esimerkiksi 2 tuuman halkaisijaltaan olevan reiän punchausvaatimuksen laskemiseksi 0,10 tuuman paksuisessa mild steel -teräslevyssä, jonka leikkauslujuus on noin 25 tonnia/in², laskutoimitus olisi seuraava: Painoluokka = (2 in × 3,1416) × 0,10 in × 25 tonnia/in² = 15,7 tonnia. Tyypillistä on lisätä turvallisuustekijä 15–20 % huomioidakseen muuttujat, kuten työkalujen kulumisen.

Voit soveltaa tätä kaavaa omaan projektiisi seuraavasti:

1. Määritä piiri (P): Laske yhden puristusiskun aikana leikattujen reunojen yhteispituus.
2. Mittaa materiaalin paksuus (Th): Käytä mikrometriä saadaksesi tarkan mittauksen materiaalin paksuudesta tuumina.
3. Määritä materiaalin leikkauslujuus (SS): Etsi käytettävän materiaalin leikkauslujuus tonneina neliötuumaa kohden. Tämä tiedot löytyvät usein materiaalidatalehdistä tai teknisistä oppaista.
4. Laske painovoima: Kerro kolme arvoa keskenään saadaksesi tarvittavan voiman tonneina.
5. Lisää turva-kerroin: Lisää laskettua painovoimasi 15–20 %, jotta varmistat, että puristimesi on riittävän tehokas.

Avaintekijöiden tarkastelua: materiaaliominaisuudet ja osan geometria

Painovoiman laskennan tarkkuus perustuu käytettyihin tietoihin. Vaikka kehän pituus ja paksuus ovat suoraviivaisia mittoja, leikkauslujuus on hienovarainen muuttuja, jolla on suuri vaikutus tulokseen. Tämän ominaisuuden väärinymmärrys on yleinen virhelähde, erityisesti nykyaikaisten seosten kohdalla.

Leikkauslujuus ei ole yleismaailmallinen vakio; se vaihtelee huomattavasti materiaalista toiseen. Esimerkiksi pehmeä alumiini vaatii paljon vähemmän voimaa leikkautumiseen kuin kovettunut ruostumaton teräs. Kevyessä rakenteessa käytettävät korkean lujuuden teräkset (AHSS), joita käytetään yhä enemmän autoteollisuudessa niiden lujuuden ja painon suhteen vuoksi, voivat olla useita kertoja lujuudeltaan suurempia kuin perinteinen pehmeä teräs. Kuten mainittiin AHSS-ohjeet , perinteiset arviointikaavat, jotka toimivat helposti leikattavalle teräkselle, voivat aliarvioida huomattavasti näihin kehittyneisiin materiaaleihin tarvittavan painovoiman, mikä johtaa merkittäviin ongelmiin.

Osan geometria on yhtä tärkeä. Leikattavan muodon kehä on laskettava tarkasti. Yksinkertaisille muodoille, kuten ympyröille (kehä = π × halkaisija) tai suorakulmioille (kehä = 2 × pituus + 2 × leveys), tämä on helppoa. Monimutkaisille, epäsäännöllisille muodoille kehä on kaikkien samanaikaisesti leikattavien suorien ja kaarevien viivasementtien summa.

Kuvataksesi materiaaliominaisuuksien eroja, tässä on taulukko yleisten metallien likimääräisistä leikkauslujuusarvoista:

Huomautus: Nämä ovat likimääräisiä arvoja. Tarkat tiedot on aina saatava materiaalitoimittajan teknisistä tietolehdistä.

Varmistaaksesi laskelmien tarkkuuden:

• Tarkista materiaalieritelmät: Älä koskaan oleta, että se on hiottuva. Ota aina oikea arvo materiaalin seokselle ja lämpötilaan.
• Mittaa paksuus tarkasti: Pienillä materiaalin paksuuden vaihteluilla voi olla huomattava vaikutus lopulliseen tonnitehoon, erityisesti korkean lujuuden materiaaleissa.
• Laske ympärysmitta huolellisesti: Monimutkaisten osien osalta geometria on jaettava pienemmiksi osiksi, jotta kokonaiskorkeus lasketaan oikein.

Eri leimausoperaatioiden laskelmat

Vaikka voiman laskentaperiaatteet pysyvät ennallaan, kaavaa on mukautettava eri tyyppisiin leimaustoimintaan. Ensisijainen ero on siinä, mikä prosessin osa kuluttaa energiaa ja miten materiaalia painostetaan. Se, että ei ole selvä, mitä pitää tehdä, ei ole oikein.

Purkaminen ja Leikkaus: Nämä molemmat ovat karvausoperaatioita. Torkuttaminen poistaa materiaalia ja luo reiän, kun taas tyhjentäminen leikkaa osan profiilin pois suuremmasta levystä. Molempien osalta sovelletaan suoraan vakio- kaavaa (Tonnage = P × Th × SS). Tärkeintä on käyttää leikattavan kohteen ympäristön ja materiaalin leikkauskestävyyttä. Esimerkiksi lävistyslaitteessa "P" on lävistyksen ympärysmitta; lävistyslaitteessa "P" on lopullisen osan ympärysmitta.

Vedontyo: Tämä on muokkausoperaatio, ei karvausoperaatio. Piirtäminen venyttää metallipullon kolmiulotteiseksi muotoksi, kuten kuppi tai kuori. Materiaali painetaan, ei leikata. Laskelmaa on sen vuoksi muutettava. Kuten selitetty Valmistaja , piirustusmuoto korvaa leikkausvahvuuden (SS) materiaalin Ulkoinen vetovoima (UTS) - Mitä? Lisäksi tyhjän kannan tai painelevyn vaativa voima on laskettava ja lisättävä yhteenlaskettuun.

Jatkuva painatus: Edistysvaivannossa useita toimintoja (esim. rei'itys, taivutus, muovaus) tapahtuu eri asemilla jokaisella puristuspainalluksella. Kokonaispainovoiman laskemiseksi on laskettava samanaikaisesti suoritettavien toimintojen vaatima voima ja lopuksi laskettava ne yhteen. Tähän sisältyvät lävistys, muovaus, taivutus sekä jousipalauttimien ja typpijousipadien aiheuttama voima.

Tässä on vertailu keskeisistä seikoista eri toiminnoille:

Valitse oikea laskentamenetelmä käyttämällä tätä tarkistuslistaa:

• [ ] Onko toiminto pääasiassa materiaalin leikkaamista? Jos kyllä, käytä leikkauslujuuden kaavaa.
• [ ] Venytetäänkö vai muovataanko materiaalia kolmiulotteiseksi muodoksi? Jos kyllä, käytä vetolujuuden kaavaa ja lisää padjin paine.
• [ ] Tapahtuuko useita toimenpiteitä yhdessä puristuspäähdyksessä? Jos kyllä, laske jokaisen vaatima tonnimäärä ja summaa ne yhteen.

Lisähuomiot ja tekijät, jotka vaikuttavat tonnimäärään

Peruskaava tarjoaa luotettavan arvion, mutta oikean tuotantoympäristön osalta useat muut tekijät voivat vaikuttaa todelliseen tarvittavaan painovoimaan. Näiden yksityiskohtien sivuuttaminen voi johtaa epätarkkoihin ennusteisiin ja käsittelyongelmiin. Kokeneet insinöörit ottavat nämä näkökohdat huomioon tarkentaakseen laskelmiaan ja varmistaakseen prosessin vakautta.

Yksi merkittävimmistä tekijöistä on työkalujen kunto. Standardikaava kompensoi usein tylsiä työkaluja käyttämällä täyttä materiaalipaksuutta. Kuitenkin terävät työkalut aiheuttavat materiaalin murtumisen vain osan paksuudesta läpäistyään (usein 20–50 %), mikä vähentää tarvittavaa voimaa. Päinvastoin tylsät tai kuluneet työkalut vaativat huomattavasti suuremman painovoiman. Muita tekijöitä ovat nuijapainin ja kuvan välinen rako, materiaalin kovuuden tasaisuus sekä puristimen nopeus.

Lisäksi on olemassa kriittinen ero painolujuuden (huippuvoima) ja energian välillä. Puristin saattaa olla riittävän suuri painolujuudeltaan, mutta sillä ei ole tarpeeksi energiaa työn suorittamiseen, erityisesti syvävetoperäistyksissä, joissa materiaali otetaan käsiteltäväksi varhain puristimen iskun aikana. Tämä voi aiheuttaa sen, että puristin jää seisomaan iskun alareunaan. Nykyaikaiset lähestymistavat perustuvat yhä enemmän elementtimenetelmään (FEA) ja simulointiohjelmistoihin laskennallisten rajoitteiden voittamiseksi. Kuten StampingSimulation huomauttaa, nämä työkalut voivat tarkasti mallintaa monimutkaisia tekijöitä, kuten materiaalin muovauslujittumisen, kimpoamisen ja liuskapaineen koko muovausprosessin ajan. Monimutkaisten komponenttien, erityisesti autoteollisuuden osalta, edistyneiden CAE-simulaatioiden hyödyntäminen ei ole enää hupipuuta vaan välttämättömyys. Edelläkävijätoimittajat kuten Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. käyttävät näitä teknologioita varmistaakseen tarkkuuden ja tehokkuuden autoteollisuuden leikkuuterien ja komponenttien valmistuksessa.

Luotettavampia ja turvallisempia toimintoja varten harkitse näitä ammattilaistipsiä:

• Käytä turvatekijää: Lisää aina vähintään 15–20 % laskettuun tonnimäärään luodaksesi varmuusmarginaalin materiaalivaihtelulle ja työkalujen kulumiselle.
• Ota huomioon kaikki voimat: Monimutkaisissa muoteissa muista lisätä typenjousien, painepalojen ja ohjattujen kampien aiheuttamat voimat kokonaisvoimaan.
• Ota huomioon työkalujen terävyys: Jos ylläpidät erittäin teräviä työkaluja, voit ehkä käyttää alhaisempaa tonnimäärää, mutta tylsille työkaluille laskeminen antaa turvallisemman ylärajan.
• Tasapainota kuorma: Suurissa puristimissa tai vaiheittaisissa muoteissa varmista, että kuorma on tasapainossa puristuspöydän yli estääksesi kallistumisen sekä puristimen että muotin ennenaikaisen kulumisen.

Usein kysytyt kysymykset

1. Miten lasket tonnimäärän leikkaukseen?

Yleisin menetelmä leikkausta (erityisesti perforointia ja tyhjennystä) varten vaaditun painovoiman laskemiseksi on käyttää kaavaa: Painovoima = Leikkauksen piiri (tuumina) × Materiaalin paksuus (tuumina) × Materiaalin leikkauslujuus (tonnia neliötuumaa kohti). Leikkauslujuuden arvo on kriittinen ja vaihtelee huomattavasti käytetyn metallin tyypin mukaan.

2. Miten lasket painovoimatarpeen?

Kokonaispainovoimatarpeen laskemiseksi on ensin tunnistettava kaikki yhdessä puristuspaineessa tehtävät toiminnot. Yksinkertaisessa tyhjennysohessa sovelletaan standardikaavaa (Piiri × Paksuus × Leikkauslujuus). Edistyneemmässä monivaihepuvussa, jossa on useita asemia, on laskettava painovoima jokaiselle samanaikaisesti työtä tekevälle asemalle (esimerkiksi perforointi, muotoilu, taivutus) ja lopuksi laskettava kaikki nämä arvot yhteen saadakseen kokonaisvaaditun painovoiman.

3. Miten kohotuspuristuksen tonnimäärä lasketaan?

Vaatetun painon laskeminen kohdistuu perustavanlaatuisesti eri tavalla kuin leikkaus. Sen sijaan, että perustuisi piiriin perustuvaan leikkaustoimintaan, kohdistus liittyy materiaalitilavuuden puristamiseen. Kaava on monimutkaisempi ja liittyy tyypillisesti kohdistuksen projisoiduun pinta-alaan, materiaalin virtauslujuuteen kohdistuslämpötilassa ja muodon monimutkaisuustekijään. Sitä ei voida vaihtaa keskenään leikkauspainolaskentoihin.