Prédire le rayon intérieur lors du pliage avec la presse plieuse

Prédire le rayon n’est jamais précis à 100 %, mais c’est à peu près aussi efficace que possible.

Vous pouvez utiliser quelques règles empiriques courantes pour prédire le rayon de courbure intérieur lors de la formation d'air, et les résultats que vous obtenez sont généralement assez proches, mais avec l'aide de quelques calculateurs en ligne, vous pouvez vous en rapprocher encore plus.

Figure 1

Souvent, lors du formage, nous ne formons pas un véritable rayon, mais plutôt une parabole.

Si vous avez suivi ces derniers mois notre discussion sur le rayon de courbure et son origine, bienvenue à nouveau. Quoi qu’il en soit, voyons quelle est la profondeur de ce terrier de lapin.

Dans des articles précédents, j'ai discuté de diverses règles empiriques que les opérateurs utilisent dans l'atelier pour accomplir leur travail. Ces règles peuvent rapprocher votre prédiction du rayon de courbure intérieur, mais vous pouvez vous en rapprocher encore plus.

Quelle différence cela fait-il ?

Prenons une situation typique dans laquelle vous utilisez la règle des 20 pour cent, qui stipule qu'un rayon de courbure à l'air se forme en pourcentage de l'ouverture de la matrice, 20 à 22 pour cent pour l'acier inoxydable et environ 16 pour cent pour l'acier laminé à froid 60-KSI, notre matériau de base.

Supposons que vous pliez de l'aluminium souple 13-KSI avec un diamètre de 0,984 pouces. largeur de matrice et un poinçon de rayon de 0,032 po. Juste comme point de départ, vous calculez le rayon de courbure intérieur à 16 % de l'ouverture de la matrice comme étant de 0,157 po, bien que ce soit pour 60-KSI. matériau, vous devrez donc vous adapter au type de matériau. Pendant ce temps, lorsque vous calculez pour voir si le virage deviendra brusque, vous constatez que le rayon minimum est avant votre 0,032 pouces. le poinçon commence à se plier, la ligne de pliage est de 0,172 po. Enfin, vous effectuez un test de pliage, pour constater que le rayon réel est de 0,170 po.

Vous avez le 0,157 pouces. rayon calculé à partir de la règle des 20 pour cent, vous avez alors le 0,172 pouces. rayon de vos calculs de virage serré. Cela représente une différence de rayon de 0,015 po. Pas grand-chose, dites-vous ? Dans ce cas, la différence quand appliquée à la déduction du pli peut atteindre 0,009 po par pli.

Avez-vous déjà construit une pièce avec quatre brides latérales avec quatre brides supplémentaires sur le dessus, pour constater qu'un coin est parfait, deux coins sont à peine satisfaisants et un a l'air tout simplement horrible ? Pourquoi cela arrive-t-il ? UN Une petite erreur dans la déduction du pliage causée par des écarts dans vos calculs de rayon de courbure intérieur fait une grande différence si vous voulez des pièces parfaites du premier coup.

Le cœur de toute opération de pliage est le rayon intérieur du pliage. Si vous pouvez calculer la déduction pour pliage sur la base des résultats réels, la précision est assurée. Le seul défaut de cette théorie est que bien souvent, pendant la formation, nous ne sommes pas formant un vrai rayon. La forme que vous formez peut être une parabole, une courbe symétrique en miroir, généralement en forme de U lorsqu'elle est orientée comme le montre la figure 1. Et le rayon final que vous obtenez est le résultat du retour élastique.

Effets de retour élastique

Alors, comment prédire le rayon intérieur le plus précis et la déduction de courbure correcte ? Pour accomplir cela manuellement, les mathématiques s'enfoncent profondément dans les mauvaises herbes, donc je n'irai pas là-bas. Au lieu de cela, nous utiliserons simplement deux sites Web différents. calculatrices.

Le premier est sur www.harsle.com. Cliquez sur Le calculateur complet d’arc circulaire. Notez que l'étiquette Largeur de l'arc dans la calculatrice est la même que la largeur de la matrice et que l'angle sous-tendu par l'arc est le même que l'angle de pliage inclus.

Assurez-vous que les paramètres de dimension de la calculatrice sont corrects pour les données que vous utilisez : pouces, pieds, millimètres, etc. Notez que lorsque nous cliquons sur Entrée, les réponses que nous obtenons sont purement mathématiques et n'ont pas été prises en compte pour le calcul. résistance à la traction du matériau.

Figure 2

Comme le montre ce calcul du calculateur complet d'arc circulaire sur www.harsle.com, à mesure que l'angle de courbure inclus augmente, le rayon (hauteur de l'arc) augmente également.

L'information que nous recherchons sur le calculateur est la hauteur de l'arc, qui équivaut au rayon de courbure extérieur. Trouvons une valeur pour notre acier laminé à froid de base 60-KSI, 0,125 po d'épaisseur, en utilisant un acier laminé à froid de 0,984 po. largeur de matrice. S'il te plaît notez que nous parlons de formation d’air, donc l’angle de la filière ne fera aucune différence ; ça peut être un canal, un aigu, ou un V die. C'est la largeur qui compte.

Tout d’abord, entrons dans l’angle détendu : les 90 degrés que nous voulons atteindre.

Valeurs saisies

Angle sous-tendu par l'arc (angle de courbure inclus) : 90 degrés

Largeur de l'arc (largeur de la matrice) : 0,984 po.

Valeur calculée

Hauteur de l'arc (rayon de courbure extérieur) : 0,20379 po.

Ces calculs ne tiennent cependant pas compte du retour élastique. Pour notre exemple, nous utiliserons une valeur de 1 degré pour le retour élastique, ce qui se produit lorsque nous avons une relation approximative de 1 pour 1 entre l'épaisseur du matériau et le rayon de courbure intérieur. Après le poinçon relâche la pression de formage, le matériau recule de 1 degré, donc pour compenser, nous utilisons maintenant un angle de courbure de 89 degrés inclus. En utilisant à nouveau le calculateur d'arc circulaire complet sur harsle.com, nous saisissons ce qui suit :

Valeurs saisies

Largeur de l'arc (largeur de la matrice) : 0,984 po.

Angle sous-tendu par l'arc (angle de courbure inclus) : 89 degrés

Valeur calculée

Hauteur de l'arc (rayon de courbure extérieur) : 0,201 po.

Maintenant, nous prenons la valeur de la hauteur de l'arc pour notre nouvel angle de pliage et nous la connectons à la formule suivante :

Hauteur de l'arc – (2 × épaisseur du matériau2) = rayon intérieur

0,201 – (2 × 0,01562) = rayon de courbure intérieur

0,201 – 0,031 = 0,170 pouces. Rayon de courbure intérieur

Notez que cette approche de hauteur d'arc est différente de l'approche adoptée dans la colonne Notions de base du pliage du mois dernier, lorsque nous avons utilisé la longueur d'arc. Le mois dernier, nous avons calculé un rayon intérieur en fonction de la largeur de l'ouverture de la matrice ; cette fois nousJ'utilise un rayon spécifique.

Le mois dernier, nous avons calculé un rayon de 0,136 pouce, et tout à l'heure nous avons calculé le rayon intérieur en utilisant une méthode différente et sommes arrivés à 0,170 pouce, soit une différence de 0,034 pouce. En plus de cela, si nous utilisions la règle des 20 pour cent (encore une fois, pour 60-KSI acier laminé à froid, le rayon est calculé comme étant d'environ 16 pour cent de la largeur de la matrice), nous calculerions un rayon intérieur de 0,157 po, à mi-chemin entre ces deux mesures précédentes. Ce sont toutes différentes façons dont un rayon peut être calculé, avec des résultats légèrement différents. Mais oui, le terrier du lapin devient plus profond !

Parabole et virages serrés

Si vous utilisez une valeur de rayon de poinçon égale ou inférieure au rayon de courbure vif minimum pour l'air formant une pièce, vous ne créerez plus de rayon dans la pièce (pour en savoir plus sur les courbures vives, vous créerez plutôt une parabole . Tu es en fait, tirant une longueur d'arc différente dans l'ouverture de la matrice.

Pour prédire comment cette parabole va se former, on peut se tourner vers un autre calculateur en ligne :

nous entrons notre rayon extérieur et notre largeur de matrice pour trouver la longueur de l'arc de la parabole. La valeur Hauteur dans ce calculateur en ligne est équivalente au rayon de courbure extérieur, tandis que la valeur Largeur est équivalente à la largeur de la matrice :

Valeurs saisies

Hauteur : (rayon extérieur) : 0,201 po.

Largeur (largeur de la matrice) : 0,984 po.

Valeur calculée

Longueur de l'arc : 1,0845 po.

Ici, la profondeur de la parabole (ou la hauteur de l'arc) est de 0,201 po et la longueur de l'arc de la parabole est de 1,0845 po. N'oubliez pas ces valeurs. Revenant maintenant au calculateur complet d'arc circulaire sur www.harsle.com, nous saisissons la longueur de l'arc. à 1,0845 po et la largeur de la matrice à 0,984 po.

Valeurs saisies

Longueur de l'arc : 1,0845 po.

Largeur de l'arc (largeur de la matrice) : 0,984 po.

Valeurs calculées

Hauteur de l'arc (rayon de courbure extérieur) : 0,195 po.

Angle sous-tendu par l'arc

(angle de courbure inclus) : 86,679 degrés

Lorsque vous faites cela, vous verrez que la hauteur de l'arc (c'est-à-dire le rayon extérieur) est de 0,195 pouces, un peu plus petite que 0,201 pouces. rayon extérieur du calculateur précédent, qui ne prenait pas en compte l'effet parabole. Connaissance Ceci, nous pouvons affirmer avec certitude que le rayon intérieur diminue lorsqu'une parabole se forme, ce qui se produit lors de l'utilisation d'un rayon de poinçon inférieur au rayon de courbure minimum. Notez que la parabole nécessite également un angle de courbure plus élevé pour produire l'angle de courbure détendu souhaité ; nous sommes passés d'un angle de courbure inclus de 89 à 86,68 degrés, soit un retour élastique de 2,32 degrés supplémentaires. Notez également que le rayon intérieur de la pièce ne sera pas inférieur au rayon du nez du poinçon.

Angle et rayons de courbure

N'oubliez pas que tout changement de rayon entraîne un changement d'angle de courbure. Si nous entrons la largeur de la matrice et l'angle de pliage inclus sur www.harsle.com, nous obtenons les résultats présentés dans la figure 2.

Les résultats montrent que lorsque vous vous formez dans l'air, le rayon diminue avec l'angle de courbure inclus (courbes brusques exclues).

Cette relation angle de courbure/rayon s'arrête à des angles inclus inférieurs à 28 degrés inclus (152 degrés complémentaires), bien que l'angle inclus minimum puisse être plus grand dans un matériau avec un retour élastique important.

Cela est vrai en partie parce que l’angle minimum de poinçonnage de la presse plieuse est de 28 degrés inclus. Cela étant dit, continuer à fermer le virage au-delà de 28 degrés inclus entraînera une certaine forme d’aplatissement. Le rayon sera écrasé jusqu'à l'angle de pliage souhaité est atteint ou une opération d'ourlage est terminée. (En guise de remarque rapide, pour un ourlet fermé, le rayon est nul et la déduction de pliage est calculée en pourcentage de l'épaisseur du matériau : 43 % en conditions parfaites. conditions, bien que ce soit une opération très dépendante de l'opérateur.)

Prise en compte de la résistance à la traction

Dans l’exemple précédent, nous avons utilisé 1 degré de retour élastique pour effectuer les calculs. Pour l’acier doux laminé à froid 60-KSI, le retour élastique moyen est de 1 degré ou moins. Et les autres matériaux ?

Pour cela, nous pouvons prédire le retour élastique avec un degré raisonnable de précision en utilisant la formule suivante, qui nous oblige à convertir toutes les valeurs en métrique. Veuillez noter que la prévision du retour élastique n’est jamais précise à 100 %. Cependant, ces formules faire du très bon travail.

[(Rayon intérieur en millimètres/2)/

Épaisseur du matériau en millimètres] × Facteur de traction

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

Tout d'abord, calculons le retour élastique comme si nous travaillions avec notre matériau de base 60-KSI avec un rayon de courbure intérieur de 0,170 po :

[(Rayon intérieur en millimètres/2)/

Épaisseur du matériau en millimètres] × Facteur de traction

Épaisseur du matériau : 0,125 po × 25,4 = 3,175 mm

Rayon de courbure intérieur : 0,170 po × 25,4 = 4,318 mm

(4,318/2) /3,175

2,159 mm /3,175 mm = 0,68 degrés de retour élastique

Dans cet exemple, nous arrondirons ce chiffre à 1 degré supérieur. Nous pouvons alors appliquer le facteur de traction pour l’acier inoxydable 88-KSI 304.

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

88 000/60 000 = 1,466666

1,0 degré × 1,466666

Cela nous donne 1,46 degrés pour l’acier inoxydable 88-KSI 304. En arrondissant au chiffre supérieur, cela nous donne un retour élastique estimé de 1,5 degrés avec un rapport de 1 pour 1 entre le rayon intérieur et l'épaisseur du matériau.

Retour à la calculatrice

Maintenant que vous pouvez estimer le retour élastique avec un niveau de précision raisonnable, vous pouvez désormais le compenser. Pour déterminer l'angle dont vous avez besoin pour compenser le retour élastique, vous soustrayez simplement la valeur du retour élastique si vous travaillez avec angles de pliage inclus, ou ajoutez cette valeur si vous utilisez des angles de pliage complémentaires. Le calculateur d'arc circulaire sur www.harsle.com fonctionne avec les angles de courbure inclus (encore une fois, étiquetés Angle d'arc sous-tendu).

Une fois que vous connaissez le rayon intérieur, c'est-à-dire le rayon intérieur réel qui apparaîtra dans la pièce finie, vous pouvez ensuite insérer cette valeur de rayon dans vos formules de pliage (voir l'encadré latéral).

Conclusion, pour l'instant

En prédisant correctement le rayon intérieur, nous pouvons calculer avec précision les déductions de courbure. Parmi les différentes manières de prédire le rayon intérieur, aucune n’est parfaite, mais celle-ci est à peu près aussi bonne que possible. Pourtant, la flexion a beaucoup trop de variables pour atteindre une précision de 100 pour cent.

Avec le formage à l'air, il est également impératif que l'ingénieur ou le programmeur informe le technicien des jeux d'outils autour desquels un coude donné a été conçu. De plus, le technicien doit prendre conscience de l'importance absolue d'utiliser ces des outils pour réaliser des pièces de qualité.

Le mois prochain, nous expliquerons comment calculer le rayon intérieur des courbures où la relation entre le rayon intérieur et l'épaisseur du matériau devient très importante : la courbure à rayon profond. Les courbures à grand rayon ont des problèmes avec l'angle de la matrice, la matrice largeur, multi-cassures et, bien sûr, de très grandes quantités de retour élastique.

Le terrier du lapin a encore du chemin à parcourir, mais le voyage en vaut la peine.

Un examen des formules de pliage

Ces formules pour la perte de pliage, le retrait extérieur et la déduction de pliage sont bien établies et chaque valeur peut être utilisée de différentes manières pour calculer la disposition à plat de la pièce.

Formules

BA = [(0,017453 × Rp) + (0,0078 × Mt)]

× Degrés de courbure complémentaires

OSSB = [Tangente (degré d'angle de pliage/2)]

× (Mt + Rp)

BD = (OSSB × 2) – BA

Clé

Rp = Rayon du nez du poinçon (fond)

ou le rayon intérieur flottant (formation d'air)

Mt = Épaisseur du matériau

BA = tolérance de pliage

BD = Déduction pour courbure

OSSB = Retrait extérieur

0,017453 = π/180

0,0078 = facteur K × π /180

Facteur K = 0,446