Výpočet tonáže pre kovanie: Základný vzorec

ZKRATKA

Výpočet požadovaného lisovacieho výkonu je nevyhnutný pre správny výber lisu a zabezpečenie úspešného výrobného procesu. Základný vzorec je: Výkon (tony) = Obvod rezu (palce) × Tloušťka materiálu (palce) × Šmyková pevnosť materiálu (tony/palce²) presnosť tohto výpočtu závisí od použitia presnej šmykovej pevnosti konkrétneho materiálu, keďže táto hodnota sa výrazne líši medzi kovmi ako je mäkká oceľ, hliník a pokročilé vysoce pevné ocele.

Základný vzorec pre lisovací výkon

V srdci každej lisovacej operácie sa nachádza kľúčový výpočet určujúci silu potrebnú na strihanie alebo tvárnenie súčiastky. Táto sila, meraná v tonách, určuje veľkosť a kapacitu potrebného lisu. Použitie príliš malého lisu môže viesť k poškodeniu zariadenia a výrobným zlyhaniam, zatiaľ čo príliš veľký lis je neefektívny a nákladný. Najrozšírenejší vzorec na výpočet výkonu pri operáciách vystrihovania a prerážania je jednoduchý, no účinný.

Hlavný vzorec je vyjadrený ako:

Force (Tons) = P × Th × SS

Každá premenná v tejto rovnici predstavuje kľúčový aspekt operácie:

• P (Obvod): Toto je celková dĺžka rezu, meraná v palcoch. Pre jednoduchý kruhový otvor ide o obvod (π × priemer). Pre štvorec alebo obdĺžnik je to súčet všetkých strán.
• Th (Hrúbka): Toto je kalibr alebo hrúbka plechu, ktorý sa razí, meraná v palcoch.
• SS (Peceňová pevnosť): Toto je vnútorná vlastnosť materiálu, ktorá určuje jeho odolnosť voči strihaniu, vyjadrená v tonách na štvorcový palec. Toto je najdôležitejšia premenná pre presnosť.

Napríklad, ak chcete vypočítať potrebný počet ton na vyrazenie otvoru s priemerom 2 palce v plechu hrubom 0,10 palca z mäkkej ocele, ktorej peceňová pevnosť je približne 25 ton/in², výpočet bude nasledovný: Tonnáž = (2 in × 3,1416) × 0,10 in × 25 ton/in² = 15,7 ton. Bežnou praxou je pridať bezpečnostný faktor 15–20 %, aby sa zohľadnili premenné ako opotrebenie nástroja.

Ak chcete tento vzorec použiť pre vlastný projekt, postupujte podľa týchto krokov:

1. Určte obvod (P): Vypočítajte celkovú dĺžku všetkých okrajov, ktoré sa režú pri jednom zdvihu lisu.
2. Zmerajte hrúbku materiálu (Th): Použite posuvné meradlo na získanie presnej hodnoty hrúbky vášho materiálu v palcoch.
3. Identifikujte strihovú pevnosť materiálu (SS): Nájdite hodnotu strihovej pevnosti konkrétneho materiálu v tonách na štvorcový palec. Túto hodnotu zvyčajne nájdete v technických listoch materiálu alebo inžinierskych príručkách.
4. Vypočítajte tonáž: Vynásobte tieto tri hodnoty a získajte tak potrebnú silu v tonách.
5. Pridajte bezpečnostný faktor: Zvýšte svoj vypočítaný tonáž o 15–20 %, aby ste zabezpečili dostatočnú kapacitu lisu.

Hlbší pohľad na kľúčové premenné: Vlastnosti materiálu a geometria dielu

Presnosť vášho výpočtu tonáže je len taká dobrá, aké sú údaje, ktoré používate. Zatiaľ čo obvod a hrúbka sú priame merania, strihová pevnosť materiálu je jemná premenná, ktorá má obrovský vplyv na výsledok. Nesprávne pochopenie tejto vlastnosti je bežným zdrojom chýb, najmä pri moderných zliatinách.

Šmyková pevnosť nie je univerzálnou konštantou; veľmi sa líši od jedného materiálu k druhému. Napríklad mäkký hliník vyžaduje na strihanie omnoho menšiu silu ako kalená nehrdzavejúca oceľ. Pokročilé vysoce pevné ocele (AHSS), ktoré sa stále viac používajú v automobilovom priemysle kvôli ich pomeru pevnosti k hmotnosti, majú strihovú pevnosť niekoľkonásobne vyššiu ako tradičná nízkouhlíková oceľ. Ako bolo uvedené v AHSS Guidelines , konvenčné výpočty, ktoré sa vykonávali pre mäkkú oceľ, môžu výrazne podhodnotiť potrebnú objemovú hmotnosť týchto pokročilých materiálov, čo vedie k významným problémom.

Rovnako dôležitá je geometria časti. Obvod sa musí presne vypočítať pre tvar, ktorý sa má vyrezať. Pre jednoduché tvary ako kruhy (obvod = π × priemer) alebo obdĺžniky (obvod = 2 × dĺžka + 2 × šírka) je to jednoduché. V prípade zložitých nepravidelných tvarov je obvod súčtom všetkých jednotlivých rovných a zakrivených čiarových častí, ktoré sa súčasne rezia.

Na ilustráciu rozdielov vo vlastnostiach materiálov je tu tabuľka približných hodnôt pevnosti na strihanie pre bežné kovy:

Poznámka: Toto sú približné hodnoty. Pre presné údaje sa vždy pozrite na špecifikáciu dodávateľa materiálu.

Aby ste zabezpečili presnosť vašich výpočtov:

• Overte špecifikácie materiálu: Nikdy nepovažujte za pevnosť strihovania. Vždy si vyberte správnu hodnotu pre konkrétnu zliatinu a temperament vášho materiálu.
• Presne merajte hrúbku: Malé zmeny v hrúbke materiálu môžu mať významný vplyv na konečnú hmotnosť, najmä pri vysoko pevných materiáloch.
• Pozorne vypočítajte obvod: V prípade zložitých častí rozdeliť geometriu na menšie segmenty, aby sa zabezpečila správna výpočet celkovej dĺžky rezu.

Výpočty pre rôzne operácie pečiatkovania

Zatiaľ čo základné zásady výpočtu sily zostávajú rovnaké, vzorec sa musí prispôsobiť rôznym typom tesniacich operácií. Hlavným rozdielom je, ktorá časť procesu spotrebuje energiu a ako sa materiál napína. Často sa pri nesprávnom výpočte stáva, že sa zmiešajú požiadavky na vyčistenie, vybieranie a kreslenie.

Probíjanie a vyražovanie: Obidve sú operácie strihania. Vytláčanie odstraňuje materiál, aby sa vytvorila diera, zatiaľ čo vyčistenie vyreže profil časti z väčšieho listu. Pre obe sa priamo uplatňuje štandardný vzorec (Tonnáž = P × Th × SS). Kľúčom je použiť obvod rezaného prvku a reznosť materiálu. Napríklad pri perforácii je "P" obvod perforácie; pri vyčiarknutí je "P" obvod konečnej časti.

Kresba: Toto je operácia formovania, nie strižovania. Kreslenie roztiahne kovový list do trojrozmerného tvaru, ako je šálka alebo skořápka. Materiál je vystavený napätí, nie škrtnutiu. Preto je potrebné výpočet upraviť. Ako vysvetlil Výrobca , výkresný vzorec nahrádza pevnosť strihovania (SS) pevnosťou materiálu Úplná pevnosť v ťahu (UTS) - Čo? Okrem toho sa vypočíta sila potrebná pre držadlo na prázdne polohy alebo tlakovú podložku a pripočíta sa k celkovému množstvu.

Progresívne taženie: V progresívnej matrici sa pri každom ťahovaní lisovania uskutočňujú viaceré operácie (napr. prebodnutie, ohýbanie, formovanie) na rôznych staniciach. Na výpočet celkovej tonáže musíte vypočítať silu potrebnú na každú operáciu vykonávanú súčasne a potom ich spolu sčítať. Patrí sem prepichnutie, formovanie, ohýbanie a dokonca aj sila, ktorú vynakladajú pružné striptéry a dusíkové tlakové podložky.

Tu je porovnanie kľúčových aspektov pre rôzne operácie:

Ak chcete vybrať správny výpočet, použite tento kontrolný zoznam:

• [ ] Je operácia primárne rezanie materiálu? Ak áno, použijte vzorec pevnosti strihovania.
• [ ] Je operácia natiahnutie alebo formovanie materiálu do 3D tvaru? Ak áno, použite vzorec pevnosti v ťahu a pridajte tlak podložky.
• [ ] Sú v jednom tlačiare viac operácií? Ak áno, vypočítajte pre každú z nich tonáž a sčítite ich.

Pokročilé úvahy a faktory ovplyvňujúce tonáž

Základný vzorec poskytuje spoľahlivý odhad, ale v reálnom výrobnom prostredí môže mať na skutočnú potrebnú tonážu vplyv niekoľko ďalších faktorov. Prehliadnutie týchto detailov môže viesť k nepresným predpovediam a problémom s spracovaním. Skúsení inžinieri zohľadňujú tieto nuancie, aby si vylepšili výpočty a zabezpečili stabilitu procesu.

Jedným z najdôležitejších faktorov je stav náradia. Štandardný vzorec často kompenzuje nudné obrábanie použitím celej hrúbky materiálu. Avšak ostré nástroje spôsobujú, že materiál sa zlomí, keď prenikne iba do zlomku jeho hrúbky (často 20-50%), čím sa znižuje potrebná sila. Naopak, opotrebované alebo nudné nástroje budú vyžadovať výrazne väčšiu tonážu. Ďalšie faktory zahŕňajú vzdialenosť medzi bodnutím a lisovaním, pevnosť materiálu a rýchlosť lisovania.

Okrem toho existuje zásadný rozdiel medzi tonáží (peak force) a energiou. Tlačiareň môže mať dostatočnú hmotnosť, ale nie dostatok energie na dokončenie práce, najmä pri hlbokých ťažbách, ktoré sa týkajú materiálu vysoko v tlačiarenskej ťahovke. To môže spôsobiť, že tlač sa zastaví na konci svojho úderu. Moderné prístupy sa stále viac spoliehajú na analýzu konečných prvkov (FEA) a simulátorový softvér na prekonanie obmedzení ručných výpočtov. Ako poznamenal Simulácia pečiatky , tieto nástroje môžu presne modelovať zložité faktory ako tvrdenie materiálu, springback a tlak spojiva počas celého procesu tvarovania. V prípade zložitých komponentov, najmä v automobilovom sektore, už nie je využívanie pokročilých simulácií CAE luxusom, ale nutnosťou. Vedúci dodávatelia ako Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. využívať tieto technológie na zabezpečenie presnosti a efektívnosti pri výrobe strojových lisov a komponentov na lisovanie automobilov.

Ak chcete, aby boli prevádzky spoľahlivejšie a bezpečnejšie, zvážte tieto tipy:

• Použiť bezpečnostný faktor: Vždy pridajte aspoň 15-20% k vypočítanej tonáži, aby ste vytvorili nárazník pre zmeny materiálu a opotrebovanie náradia.
• Účet všetkých síl: V zložitých lisovacích materiáloch si nezabudnite do svojho celkového počtu pridať sily dusíkatých pružín, tlakových podložok a pohánených šnúr.
• Zvážte ostrosť nástroja: Ak máte veľmi ostré náradie, môžete použiť nižšiu hodnotu tonáže, ale výpočet za nudné náradie poskytuje bezpečnejší horný limit.
• Vyvážte zaťaženie: V veľkých lisovacích strojoch alebo v postupných lisovacích strojoch sa zabezpečí vyvážené zaťaženie na lisovacom posteli, aby sa zabránilo naklonu a predčasnému opotrebovaniu lisovacej stroje aj lisovacej stroje.

Často kladené otázky

1. Ako vypočítaš tonáž na lisovanie?

Najbežnejšou metódou výpočtu tonáže pri kovanie (konkrétne pri prerušovaní a vystrihovaní) je použitie vzorca: Tonáž = Obvod rezu (v palcoch) × hrúbka materiálu (v palcoch) × pevnosť materiálu v strihu (v tonách na štvorcový palec). Hodnota pevnosti v strihu je kritická a veľmi sa líši v závislosti od druhu použitého kovu.

2. Ako vypočítate požadovanú tonáž?

Na výpočet celkovej požadovanej tonáže musíte najskôr určiť všetky práce vykonávané jedným zdvihom lisu. Pri jednoduchej operácii vystrihovania použijete štandardný vzorec (obvod × hrúbka × pevnosť v strihu). Pri postupnom nástroji s viacerými stanicami musíte vypočítať tonáž pre každú stanicu, ktorá vykonáva prácu súčasne (napr. vŕtanie, tvárnenie, ohyb), a potom všetky tieto hodnoty spočítať, aby ste získali celkovú požadovanú tonáž.

3. Ako sa vypočítava tonáž kovacieho lisu?

Výpočet tonáže pre kovárske lisy je zásadne odlišný od výpočtu pri strihaní. Namiesto strihania založeného na obvode ide pri kovárení o stlačenie objemu materiálu. Vzorec je zložitejší a zvyčajne súvisí s priemietnutou plochou kovanej súčiastky, tokom napätia materiálu pri teplote kovania a faktorom zložitosti tvaru. Nie je navzájom zameniteľný s výpočtami tonáže pri strihaní.