Les 4 piliers des limites de tonnage des presses plieuses

Suivez ces quatre étapes et ne vous occupez jamais d’une presse plieuse endommagée

Q : J'ai lu de nombreuses discussions sur les tonnages de formage, mais cela n'a toujours aucun sens pour moi. J'ai entendu parler de nombreuses variables : charge d'outil, tonnage par pied, tonnage par pouce, limites de la ligne centrale, et même tonnage « évier ». Lequel est le est-ce le bon choix pour moi ? Dois-je utiliser plusieurs de ces valeurs ?

R : Comme dans de nombreux aspects du commerce de la tôle, les termes peuvent prêter à confusion, la manière dont ils sont appliqués peut prêter à confusion, et le pire, ne pas comprendre comment le tonnage est calculé et appliqué peut entraîner des conséquences désastreuses. je et bien d’autres ont écrit des articles sur le tonnage et ses nombreux aspects. Mais je n’en ai pas trouvé un qui rassemble tous ces aspects et qui aurait finalement répondu à votre question. Voici donc toutes ces variables, dans l'ordre de progression, le tout en un seul endroit.

Notez cependant que certaines formules mentionnées ici nécessitent des connaissances spécifiques aux matériaux utilisés dans la fabrication de la presse plieuse et de l'outillage. Vous ne devez donc pas considérer les chiffres calculés comme des valeurs absolues. Utilisez plutôt les considérer comme des lignes directrices raisonnables. Pour être sûr que vous utilisez votre équipement en toute sécurité dans les limites de tonnage, assurez-vous de consulter votre machine de presse plieuse et le fabricant de vos outils.

1. Calculez le tonnage de formage requis par le travail

J'aime appeler cela « Que faudra-t-il pour faire ce que je prévois de faire ? » Les calculs de tonnage de formage de presses plieuses sont relativement simples. Le tout est de savoir où, quand et comment les appliquer. Commençons par le calcul du tonnage, qui est basé sur le point où la limite d'élasticité est rompue dans le matériau et où le pliage réel commence. La formule est basée sur de l'acier laminé à froid AISI 1035 avec une résistance à la traction de 60 000 PSI. C'est notre matériel de base. La formule de base est la suivante suit :

Pour calculer les limites de charge d'outil pour l'outillage plan-sol américain, sans aucune information nominale sur l'outil de l'usine, vous devez connaître la distance entre le nez de l'outil et le point tangent entre le col et le rayon intérieur (l), le largeur du col en ce même point (T) et longueur de l'outil (b).

onnage pour cintrage à l'air AISI 1035 =

{[575 × (Épaisseur du matériau2)] /

Largeur d'ouverture de matrice /12} x Longueur du coude

La valeur 575 est une constante ; la largeur de l'ouverture de la matrice, l'épaisseur du matériau et la longueur du pli sont en pouces. En respectant l'ordre mathématique des opérations, vous mettez d'abord au carré la valeur de l'épaisseur du matériau, puis multipliez cette valeur par 575. Divisez ensuite cette valeur par la largeur de la matrice en pouces, puis divisez à nouveau par 12 (pouces). Vous connaissez maintenant le tonnage par pouce nécessaire pour former la pièce. Après cela, multipliez par la longueur du coude, c'est-à-dire le nombre de pouces d'interface. entre l'outillage et le matériau.

Cela suppose que vous pliez à l'air le matériau de base, l'acier laminé à froid AISI 1035, 60 000 PSI. Pour les autres types de matériaux, vous devez inclure un facteur de matériau dans la formule. Pour déterminer le facteur matériel, divisez la valeur de traction du matériau de 60 000 PSI, la traction du matériau de base. Si l'acier inoxydable 304 que vous pliez a une résistance à la traction de 84 000 PSI, alors vous divisez ce chiffre par 60 000 pour obtenir un facteur de matériau de 1,4. Un autre les facteurs matériels courants sont :

●Aluminium T-6 : 1,0 - 1,2

●AISI 1053 : 1,0

●Aluminium série H : 0,5

●Laminé à chaud décapé et huilé : 1,0

Ceci est juste une courte liste. Encore une fois, pour atteindre le facteur matériau, comparez la valeur de traction du matériau que vous souhaitez former à la valeur de traction de 60 000 du matériau de base. Si la valeur de traction du nouveau matériau est de 120 000, alors la le facteur matériel est de 2.

Figure 2

La surface d'appui de l'outil, c'est-à-dire l'endroit où le poinçon et la matrice se touchent, est calculée en mesurant la largeur de l'épaule et en la multipliant par 2. Multipliez ensuite ce nombre par 12.

Tout cela suppose que vous maîtrisez l'air. Notez que dans le pliage à l’air, les tonnages peuvent être réduits ou augmentés en rétrécissant ou en élargissant la largeur d’ouverture de la matrice. N'oubliez pas non plus que lors du pliage à l'air, la largeur de l'ouverture de la matrice affecte directement l'intérieur. rayon de courbure. Cela signifie que vous devez calculer la déduction de courbure en fonction du rayon intérieur flottant créé dans la largeur de matrice que vous sélectionnez finalement.

Cependant, si vous pliez avec une autre méthode de formage, le tonnage requis changera et vous devrez inclure un facteur de méthode dans la formule. Si vous faites du bottom-bending, vous aurez peut-être besoin de cinq fois plus de tonnage, et pour le monnayer peut être 10 fois ou même plus. (Remarque : le cintrage inférieur consiste à former à une profondeur inférieure à 20 % de l'épaisseur du matériau, tandis que le matriçage se produit lorsque le formage est effectué à une profondeur inférieure à l'épaisseur du matériau.)

Une autre variable peu abordée est le facteur d'outillage à pliages multiples lors de l'utilisation d'outils spéciaux qui forment plusieurs pliages à la fois, tels que les outils de décalage, les outils de chapeau et les opérations d'ourlet. Par exemple, en utilisant le pliage décalé les outils ou les outils pour chapeaux peuvent quintupler le tonnage nécessaire ; un outil d'ourlet peut quadrupler le tonnage nécessaire ; et si vous utilisez un outil offset dans un matériau épais, les exigences en tonnage peuvent être multipliées par 10.

Pour résumer et examiner, voici la formule complète pour calculer le tonnage de formage requis par un travail, en intégrant le matériau, la méthode de formage, la longueur du pli et les facteurs d'outillage à pli multiple. Épaisseur du matériau, largeur d'ouverture de la matrice, et la longueur du virage est en pouces.

Tonnage de formage = {[575 x (épaisseur du matériau au carré)] /Largeur d'ouverture de matrice/12} × Longueur du pli × Facteur de matériau × Facteur de méthode × Facteur d'outillage à pliage multiple

Facteur matériel = Résistance à la traction du matériau en PSI/60 000

Facteur de méthode = 5,0+ pour la flexion inférieure ;

10,0+ pour la frappe ; 1.0 pour le pliage à l'air

Facteur d'outillage à courbures multiples = 5,0 pour la flexion décalée ;

10 pour le cintrage décalé dans des matériaux épais ;

5.0 pour plier avec un outil à chapeau ;

4.0 pour plier avec un outil d'ourlet ;

1.0 pour les outils conventionnels

Le pliage à l'air de 60 000 PSI AISI 1035 à l'aide d'un outillage conventionnel vous donnerait une valeur de 1,0 pour tous les facteurs (facteur de matériau, facteur de méthode et facteur d'outillage à pliage multiple), de sorte qu'ils n'affecteront pas vos exigences en matière de tonnage. Mais si tuSi vous pliez un autre matériau avec une valeur de traction différente, en utilisant une méthode de pliage différente et peut-être même un outillage spécial, vos exigences en matière de tonnage seront radicalement différentes.

2. Identifiez les limites de charge de vos outils

Si vous avez de la chance, vous utilisez un outillage de presse plieuse rectifié avec précision, évalué en usine. Imprimé sur l'outil ou dans le catalogue, vous trouverez le tonnage nominal pour cet outil spécifique.

Si vous utilisez un outillage de type raboté américain, cette information ne vous est pas fournie. Cela ne l’a jamais été et ne le sera probablement jamais. Pour prédire la force maximale de l'outil ou la résistance à la pression, vos calculs deviendront assez approfondis. dans les mauvaises herbes. Les formules utilisent le type de matériau de l'outil, les traitements thermiques et la dureté, ainsi qu'un coefficient de limite d'élasticité, encore une fois, tous assez complexes, nous éviterons donc cela ici et expliquerons plutôt comment obtenir une estimation rapide d'un capacité du poinçon à résister à la charge.

Pour effectuer ces calculs, vous devez connaître la distance entre le nez de l'outil et le point tangent entre le col et le rayon intérieur (l), la largeur du col à ce même point (T) et la longueur de l'outil ( b), comme le montre la figure 1. Notez que les valeurs l, T et b sont en millimètres. Vous devrez également intégrer un coefficient de sécurité (δ) de 19,98. (Si vous êtes curieux, vous obtenez ce coefficient en multipliant 60 kg/mm2 par 33 pour cent.) Z et P1 dans les formules Vous trouverez ci-dessous les facteurs de calcul utilisés pour atteindre la limite de charge d'un outil.

P = Résistance du poinçon à la pression, en tonnes par mètre carré

l = Distance du nez de l'outil au point tangent

entre le col et le rayon intérieur de l'outil, en millimètres

T = Largeur du col de l'outil au point tangent, en millimètres

δ = 19,98

b = Longueur de l'outil en millimètres

Formules :

Z = (b × T2)/6

P1 = (δ × Z) / l

P = √ (2 × P1)

Tonnes par pouce = P/39,37

Tonnes par pied = Tonnes par pouce × 12

Figure 3

En supposant que vous travaillez au centre de la presse plieuse, vous rencontrerez une déviation ou une flexion du lit et du vérin. La limite de conception moyenne pour la déflexion du lit et du vérin est de 0,0015 po par pied entre les cadres latéraux.

Si l vaut 38,1 mm, T vaut 15,87 mm et b vaut 1 000 mm, vous exécuterez les calculs comme suit :

Z = (b × T2)/6

Z = (1 000 × 15,872)/6 = 41 976

P11 = (δ × Z) / l

P1 = 19,98 × 41 976 / 38,1 = 22 012

P = √ (2 × P1)

P = √(2 × 22 012) = 209 tonnes par mètre

Tonnes par pouce = P/39,37

Tonnes par pouce = 209/39,37= 5,308

Tonnes par pied = Tonnes par pouce × 12

Tonnes par pied = 5,308 × 12 = 63,696 tonnes par pied

La charge totale de sécurité sur l'outil décrit dans cet exemple est de 63,696 tonnes par pied. Notez que ce calcul est basé sur le bas de gamme, la sécurité étant la plus grande préoccupation. Quoi qu'il en soit, sachez qu'il ne s'agit que d'une estimation du tonnage charger.

Notez également que les outils américains de style raboté sont relativement mous, entre 30 et 40 Rockwell C, et que les nouveaux outils affûtés avec précision ont environ 70 HRC. Si vous dépassez la limite de charge d'un outil raboté, il se pliera, explosera et un morceau tombera par terre; surchargez un outil affûté avec précision et il lancera des éclats d’obus.

3. Calculez la limite de tonnage coulant

La limite de tonnage coulant fait référence à ce qu'il faut pour intégrer physiquement votre outillage dans le lit ou le vérin de la presse plieuse. Cela prend en compte le « flux de puissance » à travers l'outil et le tonnage maximum par pied ou pouce de charge. Pour commencer, nous devons connaître le nombre de pouces carrés qui font l'interface entre l'outillage (le poinçon et la matrice). Il s'agit de la superficie du territoire, comme le montre la figure 2.

Pour calculer la superficie du terrain, mesurez la largeur des épaules sur le poinçon et la matrice. Parce que chaque outil a deux épaules, vous doublez la mesure de l'épaule. Enfin, pour obtenir la superficie totale en pouces carrés, multipliez ce résultat par 12. Pour le tonnage total, multipliez ce résultat par 15, un nombre qui représente les tonnes par pied carré que le matériau du bélier peut supporter avant le début de la déformation. Ensuite, vous multipliez ce résultat par un facteur de sécurité de 0,80, réduisant ainsi votre limite de tonnage de 20 pour cent. Pour résumer :

Superficie du terrain = (Largeur des épaules × 2) × 12

Tonnes totales = Superficie terrestre × 15

Limite de tonnage coulant = Tonnes totales × 0,80

À titre d'exemple, si vos outils ont une largeur d'épaule de 0,350 po :

Superficie du terrain = (0,350 × 2) × 12

Superficie du terrain = 8,4 pouces carrés d'interface

Tonnes totales = 8,4 × 15 = 126

Limite de tonnage en train de couler = facteur de sécurité de 126 × 0,80

Limite de tonnage coulant = 100,8 tonnes par pied.

Le tonnage est-il trop élevé ? Pensez à utiliser des épaules plus grandes ! Une plus grande surface de terrain sur vos outils peut résister à une plus grande pression.

4. Calculez la limite de charge de l'axe central de la presse plieuse

Toutes les presses plieuses sont conçues pour un chargement sur l'axe central, c'est-à-dire pour travailler au centre de la presse. Cela ne veut pas dire que vous ne pouvez pas travailler de manière décentrée. Certaines machines peuvent fonctionner de manière décentrée et d’autres non. Mais en supposant que vous travaillez dans le centre de la presse plieuse, vous rencontrerez une déviation, ou une flexion du lit et du vérin, comme le montre la figure 3. (Si vous pouvez travailler de manière décentrée, en particulier sous le flux de puissance où il n'y a pas de déviation dans le vérin, intégrant le les outils peuvent devenir un problème ; voir n° 3.)

Toutes les presses plieuses fléchissent sous une charge normale, et cette déflexion est basée sur l'épaisseur et la hauteur du vérin et du lit de la presse plieuse. La déviation normale est la quantité à laquelle le vérin et le lit peuvent être soumis tout en revenant à leur forme originale une fois la charge retirée.

La limite de conception moyenne pour la déflexion du lit et du vérin entre les cadres latéraux est de 0,0015 po par pied. Ainsi, une presse plieuse avec 10 pi entre les cadres latéraux a une limite de déflexion admissible du lit et du vérin de 0,015 po (10 pi. × 0,0015 po par pied = 0,015 po) au centre. Notez que ce 0,0015 pouces. la déflexion est l'élévation maximale au centre à l'aide du dispositif de bombage ou de compensation moyen.

Figure 4

La plupart des presses plieuses sont conçues pour avoir une déviation maximale autorisée dans le vérin et le lit lorsqu'une charge de tonnage complet est appliquée sur 60 % de la distance entre les cadres latéraux.

Cependant, lorsque la charge dévie le vérin et le lit au-delà de la limite de conception, le vérin et le lit prennent une nouvelle forme définie et ne reviendront jamais à leur état d'origine. C'est ce qu'on appelle le renversement du vérin, où le vérin de la presse plieuse est en permanence dévié dans le plan vertical, laissant la distance entre le vérin et le banc plus grande au centre de la machine qu'à chaque extrémité.

À l'exception des très petites machines, les presses plieuses sont conçues pour avoir une déviation maximale autorisée du lit et du vérin lorsqu'une charge d'un tonnage complet est appliquée sur 60 pour cent de la distance entre les châssis latéraux (voir Figure 4). Il il s'ensuit qu'une presse plieuse de 100 tonnes avec 10 pieds entre les cadres latéraux déviera jusqu'à la limite de conception lorsque les 100 tonnes seront appliquées sur 6 pieds, divisées au niveau de la ligne médiane du vérin et du lit, sans aucun dommage résultant au presse. Cependant, si ces mêmes 100 tonnes devaient être réparties sur une superficie inférieure à 6 pieds (72 pouces), la machine dépasserait ses limites de déflexion conçues et endommagerait de manière permanente son plateau et son vérin.

En suivant notre exemple de la presse plieuse de 10 pieds et 100 tonnes, divisez 100 tonnes par 72 pouces (soit 60 % de la longueur du lit) et vous obtenez le tonnage maximum par pouce que vous pouvez atteindre sans dépasser la ligne médiane. limite de charge. À résumer:

Limite de charge sur l'axe central = Tonnage nominal de la machine /

(Distance entre les cadres latéraux en pouces × 0,60)

Limite de charge sur l'axe central = 100/(120 × 0,60) =

1,3888 tonnes par pouce, ou 16,66 tonnes par pied

Ne dépassez jamais la limite de charge de l’axe central. Pour être absolument sûr de ne pas dépasser la limite de déflexion, contactez le fabricant de votre presse plieuse et demandez quelle est la limite de charge médiane pour la marque et le modèle spécifiques de votre machine.

Conclusion

Suivez ces quatre étapes dans l’ordre et assurez-vous de ne dépasser aucune de ces limites. Bien entendu, il existe d'autres facteurs de tonnage à prendre en compte : le chargement décentré, l'équilibrage de la charge et l'utilisation d'outils en uréthane, pour n'en nommer que quelques-uns. Mais si vous examinez et utilisez ces quatre étapes, vous garderez vos charges dans les limites prévues et vous ne devriez jamais avoir à faire face à une presse plieuse endommagée ou, pire encore, à des éclats d'obus provenant d'un outil qui explose.