محاسبه نیروی خمش در حین خمش آزاد ماشین خمکاری ورق فلز

در سال های اخیر، ماشین های خم کن ترمز فلزی به طور گسترده ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند و دامنه پردازش ماشین های خم کن در حال گسترش است. با این حال، بحث سیستماتیک در مورد محاسبه نیروی خمشی وجود نداشته است. در حال حاضر، تقریباً دو نوع فرمول محاسبه نیروی خمشی در کتابچه‌های راهنمای سازنده‌های مختلف ماشین‌های خم کن پرس بریک توصیه می‌شود.

P - نیروی خمشی، KN؛

S - ضخامت ورق، میلی متر؛

ل - طول خم شدن ورق، متر؛

V - عرض دهانه قالب پایین، میلی متر؛

σb - استحکام کششی مواد، MPa.

جدول پارامتر نیروی خمشی توصیه شده توسط سازنده نیز طبق فرمول فوق محاسبه می شود.

فرآیند اشتقاق و دامنه کاربرد فرمول محاسبه نیروی خمشی

شکل 1 یک نمودار شماتیک از کار در حین خمش ورق است. در زیر فرآیند استخراج فرمول محاسبه نیروی خمشی و دو شرط پارامتر اضافی توضیح داده شده است. اول، چنین توصیه هایی در دفترچه راهنمای محصول وجود دارد. در خمش آزاد، عرض دهانه قالب پایین انتخاب شده V 8 تا 10 برابر ضخامت ورق S است. در اینجا نسبت تصویر را در نظر می گیریم.

شکل 1 نمودار شماتیک خمش

P - نیروی خمشی

S - ضخامت ورق

V - عرض دهانه قالب کمتر

r - شعاع داخلی هنگام خم شدن ورق

K - عرض طرح افقی منطقه تغییر شکل خمشی=9

دوم، سازنده مقادیر متناظر عرض قالب V و قطر داخلی r قطعه کار خمشی را در جدول پارامتر نیروی خمشی فهرست می کند. به طور کلی r=(0.16~0.17)V. در اینجا، نسبت قطر به عرض =0.16.

در طی فرآیند خمش ورق فلز، ماده در ناحیه تغییر شکل در حالت تغییر شکل بسیار پلاستیکی قرار دارد و با زاویه ای در اطراف خط مرکزی خم می شود. در سطح بیرونی ناحیه خمشی، در برخی موارد ممکن است ترک های ریز ظاهر شوند. در سطح مقطع ناحیه تغییر شکل، به جز مجاورت لایه مرکزی، تنش ها در سایر نقاط نزدیک به مقاومت کششی ماده است. قسمت بالایی لایه خنثی فشرده شده و قسمت پایینی آن کشش یافته است. شکل 2 یک نمودار مقطع و تنش مربوطه را در ناحیه تغییر شکل نشان می دهد.

شکل 2 نمودار استرس

S - ضخامت ورق

ل - طول خمش ورق

لنگر خمشی در سطح مقطع ناحیه تغییر شکل عبارت است از:

گشتاور خمشی ایجاد شده توسط نیروی خمشی ماشین در ناحیه تغییر شکل است (شکل 1 را ببینید):

از جانب

هنگام استفاده از قالب های همه منظوره برای خمش آزاد در دستگاه خم کن، بیشتر ورق فلزی 90 درجه خم می شود. همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. K است:

با جایگزینی K به معادله (1)، به دست می آوریم:

استحکام کششی مواد معمولی σb=450N/mm2، جایگزین فرمول (2) در:

از فرآیند استخراج می توان دریافت که هنگام استفاده از رابطه (2) یا معادله (3) برای محاسبه نیروی خمشی، دو اضافی

شرایط پارامتر ذکر شده در بالا باید رعایت شود. یعنی نسبت تصویر= 9، نسبت قطر به عرض=0.16، در غیر این صورت یک خطای بزرگ ایجاد می کند.

شکل 3 خمش آزاد

S - ضخامت ورق

r - شعاع داخلی هنگام خم شدن ورق

K - عرض طرح افقی منطقه تغییر شکل خمشی

روش ها و مراحل جدید برای محاسبه نیروی خمشی

به دلیل نیازهای طراحی یا فرآیند، گاهی اوقات برآوردن دو الزام اضافی فوق به طور همزمان دشوار است. در این زمان، فرمول محاسبه توصیه شده نباید برای محاسبه نیروی خمشی استفاده شود، بلکه باید طبق مراحل زیر انجام شود.

(1) با توجه به ضخامت صفحه S، شعاع خمشی r، و دهانه قالب پایینی V، به ترتیب نسبت عرض به ضخامت و نسبت قطر به عرض محاسبه می شود.

(2) عرض طرح ناحیه تغییر شکل را با توجه به تغییر شکل ورق محاسبه کنید.

(3) از فرمول (1) برای محاسبه نیروی خمشی استفاده کنید.

در فرآیند محاسبه، اختلاف شعاع خمشی و تغییر ناحیه تغییر شکل مربوطه در نظر گرفته شده است. نیروی خمشی محاسبه شده از این روش دقیق تر و قابل اعتمادتر از نتیجه محاسبه شده توسط فرمول معمولاً توصیه شده است. اکنون یک مثال برای نشان دادن، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، بیاورید.

شکل 4 روش محاسبه جدید

شناخته شده: ضخامت ورق S=6mm، طول ورق l=4m، شعاع خمش r=16mm، عرض دهانه قالب پایینی V=50mm، و مقاومت کششی مواد σb=450N/mm2. نیروی خمشی مورد نیاز برای خمش آزاد را بیابید.

ابتدا نسبت ابعاد و نسبت قطر به عرض را پیدا کنید:

ثانیا، عرض طرح ناحیه تغییر شکل را محاسبه کنید:

در نهایت، از رابطه (1) برای یافتن نیروی خمشی استفاده کنید:

اگر از فرمول توصیه شده معمول برای محاسبه نیروی خمشی استفاده شود:

از جانب = 1.5، می توان دید که تفاوت بین این دو 1.5 برابر است. دلیل این خطا این است که شعاع خمشی در این مثال نسبتاً زیاد است و ناحیه تغییر شکل مربوطه افزایش یافته است، بنابراین نیروی خمشی بیشتری در طول خمش مورد نیاز است. در این مثال، نسبت قطر به عرض = 0.32، که از شرایط اضافی پارامترهای معرفی شده در بالا فراتر رفته است. بدیهی است که استفاده از فرمول معمولاً توصیه شده برای محاسبه نیروی خمشی نامناسب است. از این مثال می توانید مزایای روش محاسبه جدید را مشاهده کنید.

نتیجه

مراحل و فرمول های محاسبه نیروی خمشی که در اینجا معرفی شده اند، نه تنها برای خمش زاویه ای ورق فلز، بلکه برای خمش قوس نیز قابل استفاده هستند (به بیان دقیق، باید آن را خمش زاویه ای با شعاع خمشی فوق العاده بزرگ نامید). لازم به ذکر است که شکل قالب زمانی خاص است که ورق به شکل قوسی خم شود. هنگام محاسبه پیش بینی منطقه تغییر شکل، باید با توجه به پارامترهای تکنولوژیکی تعیین شده در فرآیند تکنولوژیکی محاسبه شود که با یک فرمول ساده قابل بیان نیست.

هنگام طراحی یک قالب قوسی شکل با استفاده از روش معرفی شده در این مقاله برای محاسبه نیروی خمشی می توان نتایج رضایت بخشی را به دست آورد.