Коротко

Точно розрахунок зусилля преса для автозапчастин вимагає різних підходів для штампування металу та лиття під тиском із важливим попередженням щодо сучасних матеріалів. Для штампування металу базовою формулою є Зусилля = Периметр × Товщина × Межа міцності на зсув . Однак стандартні розрахунки небезпечно помилкові при використанні високоміцних сталей (AHSS), де підвищені межі міцності та зміцнення при деформації можуть збільшити необхідне зусилля в 3–5 разів порівняно з низьковуглецевою стальлю.

Для застосувань лиття під тиском основна формула така: Затискне зусилля = Проектована площа × Коефіцієнт затиску (як правило, 2–5 тон/дюйм² залежно від товщини стінки). Інженерним командам слід перевіряти не лише максимальне зусилля, але й енергетична ємність (енергію маховика) преса, щоб запобігти його зупинці під час операцій глибокого витягування. Завжди перевіряйте розрахунки за допомогою методу скінченних елементів (FEA) перед остаточним оформленням конструкції матриці.

Парадигмальний зсув AHSS: чому старі формули не працюють

У автомобільному секторі перехід від м'якої сталі до високопроможної сталі (AHSS) зробив "правило пальця" 1980-х років застарілим. Хоча традиційні правила (наприклад, довжина × товщина × постійна) працювали для загальних крантів, вони становлять серйозні ризики для безпеки для сучасних автомобільних структурних компонентів, таких як B-стовпи або підставні підкріплення.

АХСС, такі як сталі двофазної (DP) і третього покоління, тепер регулярно перевищують міцність на тягу 1180 МПа. Це вводить "ефект множувача", коли сила, необхідна для стрижу або формування матеріалу, не масштабується лінійно. AHSS Guidelines попереджають, що звичайні прогнози часто недооцінюють необхідний тоннаж, що призводить до зупинки преси або катастрофічного пошкодження рами.

Крім того, інженери повинні відповідати за Зміцнення під час обробки - Я не знаю. На відміну від м'якої сталі, яка підтримує відносно постійну поведінку, AHSS значно зміцнюється при деформації. Матеріал, що починається з 980 МПа, може збільшитися більш ніж на 100 МПа під час процесу формованості. Отже, прес, обраний виключно на основі початкових властивостей матеріалу, часто не має необхідної кривої енергії для завершення ходу, навіть якщо його номінальний піковий тоннаж здається достатнім.

Частина 1: Розрахунки тоннажу металевого штампування

Для структурних автозапчастин точний розрахунк тоннажу починається з фізики стрілу і провалу тяги. Розрахунки відрізняються в залежності від того, чи є операція різання (розрізання/розбивання) або формовання (витворення/вигиблення).

Основна формула: викриття та прокол

Основна формула для розрахунку сили, необхідної для різання листового металу:

T = L × t × Ss

• Т = Тонаж (необхідна сила)
• Л = Загальна довжина різа (перемітр)
• т = Товщині матеріалу
• Ss = Стійкість до стрижу матеріалу

Ключова матеріальна адаптація: Для стандартної м'якої сталі міцність на стрільбу часто оцінюється в 80% міцності на тягу. Однак для високопростісних автомобільних сплавів необхідно звернутися до сертифікату заводу. Використання загальної константи тут є найпоширенішою причиною недорозмірних прес.

Поправки для роздягання та безпеки

Сила різання - це лише частина рівняння. Ви повинні додати Сила розв'язання сила, необхідна для витягнення ударного удару з матеріалу, який міцно схвалюється через спрінгбэк. Для AHSS сила стрільби може досягати 20% від сили різання. Тому загальний необхідний тоннаж ($T_{total}$) зазвичай слід розрахувати як:

$T_{total} = T_{cutting} imes 1,20$ (фактор безпеки та зняття)

Практичне застосування в виробництві

Коли переходимо від теоретичного розрахунку до фізичного виробництва, здатність обладнання стає обмежувальним фактором. Для виробників, які намагаються перейти від швидкого створення прототипів до масового виробництва, вибір партнера з різноманітними потужностями прес є життєво важливим. Компанії, як Shaoyi Metal Technology використовувати прес до 600 тонн для задоволення вимог до високої сили рук і підкамер управління автомобілем, забезпечуючи те, що теоретичні розрахунки відповідають сертифікованому виконанню IATF 16949;

Частина 2: Тонаж ін'єкційних формованих затяжок

Хоча металеве штампування домінує в дискусії про шасі, значна частина "автомобільних деталей" передбачає внутрішні та естетичні компоненти, вироблені за допомогою впрыскування. Тут критичним показником є тонаж кріплення - сила, необхідна для того, щоб тримати форму закритою проти тиску впрыску.

Формула прогнозованої площі

Стандартна формула для оцінки сили застежки:

F = A × CF

• Ф = сила затягу (тонна)
• A = Загальна передбачена площа (включаючи бігунів)
• CF = Фактор затяжки (тонни на квадратний дюйм/см)

Автомобільні специфіки: тонкі стіни і високий потік

Стандартні споживчі пластики можуть використовувати фактор затяжки 23 тонн на квадратний дюйм. Однак автомобільні деталі, такі як бампери або тонкостенні приладні панелі, зазвичай вимагають більш високого тиску впрыску, щоб заповнити порожнину до того, як матеріал замерзне. RJG Inc. зазначає, що для цих вимогливих застосувань фактор затягу часто повинен бути збільшений до 35 тонн на квадратний дюйм - Я не знаю. Крім того, слід додати маржіон безпеки 10% для запобігання спалах, що забезпечить роботу прес-приладу в межах стабільного вікна, а не в його абсолютному межі.

Розширені розміри: енергія проти пікового тоннажу

Зазвичай помилка при виборі машинного прессу є плутаючим Тоннажна оцінка з Енергетична ємність - Я не знаю. 500-тонний прес може надавати 500 тонн сили тільки біля самого нижнього краю удару (доля мертвого центру). Якщо автомобільний засіб вимагає глибокого витягнення (наприклад, 4-дюймову олійну каструлю), формування починається на кілька дюймів над дном.

На цій висоті механічна перевага пресу менша, а доступний тоннаж значно "знижується". Більш критично, глибоке малювання споживає величезну кількість енергії з мотороку. Якщо енергія, необхідна для переміщення металу, перевищує накопичену рулевим рулевим рулевим рулем кинетичну енергію, то преса зупиняється, незалежно від її розміру. Виробник підкреслює, що ігнорування "Криви тоннажу" є основною причиною виснаження двигуна та несправності з'єднання при штампуванні автомобілів.

Небезпека відворотного тонажу

Високопротяжність процесів відпускає величезну енергію, як тільки матеріал розривається. Це створює "обертаний тоннаж" (або проникнення), відправляючи ударні хвилі назад через структуру пресу. У той час як стандартні прессу терпіти зворотні навантаження приблизно 10% від потужності, різання AHSS може генерувати зворотні навантаження більше 20%. Це повторне виснаження з-за ударів розриває рамки преси і руйнує чутливу електроніку. Для зменшення цього ризику часто потрібні гідравлічні знешкодження або спеціалізовані сервопреси.

Роль моделювання (AutoForm/FEA)

Зважаючи на змінні твердження роботи, коефіцієнти тертя і складні геометрії, ручні розрахунки повинні розглядатися як оцінки, а не кінцеві специфікації. Провідні постачальники автомобілів тепер вимагають використання програмного забезпечення для аналізу кінцевих елементів (FEA), такого як AutoForm, для остаточного вибору преси.

Симуляція дає уявлення, які пропускають формули, такі як:

• Активні сили зв'язку: Помінна сила, необхідна для утримання листя на місці під час витягу.
• Місцеві карти закарбовування: Виявляючи, де саме під час формованості піднімається міцність матеріалу.
• Еволюція тертя: Як розрив смазочного засобу впливає на вимоги до тоннажу в середині ходу.

Згідно Сімюляція штампування , цифрове перевірка процесу запобігає надмірним витратам на "погибнути" під час фізичного випробування. Для цитування завжди використовуйте верхню межу результатів моделювання для обчислення змін у партиях матеріалів.

Інженерна чесність при розрахунку тоннажу

Маржа помилок при розрахунку тоннажу прес для автомобільних деталей зникла. Застосування високопростіх сплавів означає, що нерозмір прессу більше не є незначною проблемою ефективності, а є катастрофічним ризиком для машин і безпеки. Інженери повинні перейти за межі статичних формул до динамічного розуміння поведінки матеріалів, енергетичних кривих і даних моделювання.

Розраховуючи пікове навантаження і енергопотужність та перевіряючи результати з допомогою FEA, виробники можуть захистити свої активи і забезпечити поставку безвідказових компонентів. У цьому середовищі, де багато ризиків, точність - це не просто мета, це єдиний стандарт роботи.

Поширені запитання

1. Яка різниця між гідравлічним і механічним тонажем прес?

Гідралітичні пресси можуть забезпечувати повний номінальний тоннаж в будь-який момент ходу, що робить їх ідеальними для глибокого витягу, де сила потрібна рано. Механічні пресси можуть доставити повний тоннаж тільки біля нижньої частини ходу (доля мертвого центру) і обмежені енергією моторобіля на більш високих позиціях.

2. Як товщина матеріалу впливає на розрахунк тоннажу?

В операціях з розчищенням тоннаж прямо пропорційний товщині матеріалу. Підвоєння товщини подвоїть необхідну силу. Однак при вигинанні і формованні товщина збільшує силу експоненційно, часто вимагаючи коригування ширини відкриття шпалери для управління навантаженням.

3. Чому для тоннажу преси потрібен марж безпеки?

Рекомендується маржина безпеки 20% для врахування змін матеріалу (наприклад, товстіших партий з млин), зносу інструментів (нудні ударні сили вимагають більшої сили) та для запобігання роботі прессу на максимальній потужності, що прискорює знос рами та системи приводу.