Paindejõu arvutamine lehtmetalli painutusmasina vaba painutamisel

Viimastel aastatel on metallist piduripainutuspinke laialdaselt kasutatud erinevates tööstusharudes ning painutuspinkide töötlemisvalik on laienenud. Süstemaatilist arutelu paindejõu arvutamise üle pole aga toimunud. Praegu on erinevate presspiduri painutusmasinate tootjate juhendites soovitatud ligikaudu kahte tüüpi paindejõu arvutamise valemeid.

P - paindejõud, KN;

S - lehe paksus, mm;

l - lehe paindepikkus, m;

V - alumise stantsi ava laius, mm;

σb – materjali tõmbetugevus, MPa.

Tootja soovitatud paindejõu parameetrite tabel arvutatakse samuti ülaltoodud valemi järgi.

Paindejõu arvutamise valemi tuletusprotsess ja rakendusala

Joonis 1 on skemaatiline diagramm töödest lehtede painutamisel. Järgnevalt kirjeldatakse paindejõu arvutamise valemi tuletamise protsessi ja kahte täiendavat parameetritingimust. Esiteks on sellised soovitused toote kasutusjuhendis. Vabapainutamisel on valitud alumine stantsi ava laius V 8–10 korda suurem lehe paksusest S. Siin võtame kuvasuhte .

Joonis 1 Painutamise skemaatiline diagramm

P - paindejõud

S - lehe paksus

V - alumise stantsi ava laius

r - sisemine raadius, kui leht on painutatud

K - paindedeformatsioonitsooni horisontaalprojektsiooni laius=9

Teiseks loetleb tootja painutusjõu parameetrite tabelis vastavad stantsi laiuse V ja painutustooriku siseläbimõõdu r väärtused. Üldiselt r=(0,16~0,17)V. Siin läbimõõdu ja laiuse suhe =0.16.

Lehtmetalli painutusprotsessi ajal on deformatsioonitsoonis olev materjal suure plastilise deformatsiooni olekus ja see on painutatud nurga all ümber keskjoone. Painutustsooni välispinnal võivad mõnel juhul tekkida mikropraod. Deformatsioonitsooni ristlõikel, välja arvatud keskkihi läheduses, on pinged teistes punktides lähedased materjali tõmbetugevusele. Neutraalse kihi ülemine osa surutakse kokku ja alumine osa pingutatakse. Joonisel 2 on ristlõige ja vastav pingediagramm deformatsioonitsoonis.

Joonis 2 Pingediagramm

S - lehe paksus

l - lehe painutamise pikkus

Paindemoment deformatsioonitsooni ristlõikel on:

Masina paindejõu tekitatud paindemoment deformatsioonitsoonis on (vt joonis 1):

Alates

Kasutades painutuspingil vabapainutamiseks üldotstarbelisi vorme, painutatakse suurem osa lehtmetallist 90°. Nagu on näidatud joonisel 3. K on:

Asendades K võrrandiga (1), saame:

Tavaliste materjalide tõmbetugevus σb=450N/mm2, asendades valemi (2) järgmisega:

Tuletamisprotsessist on näha, et kui kasutate paindejõu arvutamiseks võrrandit (2) või võrrandit (3), siis kaks täiendavat

ülalmainitud parameetritingimused peavad olema täidetud. See tähendab, kuvasuhe=9, läbimõõdu ja laiuse suhe=0,16, muidu põhjustab see suure vea.

Joonis 3 Vaba painutamine

S - lehe paksus

r - sisemine raadius, kui leht on painutatud

K - paindedeformatsioonitsooni horisontaalprojektsiooni laius

Uued meetodid ja sammud paindejõu arvutamiseks

Projekteerimis- või protsessinõuetest tulenevalt on mõnikord keeruline ülaltoodud kahte lisanõuet korraga täita. Praegu ei tohiks paindejõu arvutamiseks kasutada soovitatud arvutusvalemit, vaid see tuleks läbi viia järgmiste sammude kohaselt.

(1) Vastavalt plaadi paksusele S, painderaadiusele r ja alumise matriitsi avale V arvutatakse vastavalt laiuse ja paksuse suhe ning läbimõõdu ja laiuse suhe.

(2) Arvutage deformatsioonitsooni projektsioonilaius vastavalt lehe deformatsioonile.

(3) Kasutage paindejõu arvutamiseks valemit (1).

Arvutusprotsessis on arvestatud painderaadiuse erinevust ja vastava deformatsioonitsooni muutumist. Selle põhjal arvutatud paindejõud on täpsem ja usaldusväärsem kui tavaliselt soovitatud valemiga arvutatud tulemus. Nüüd tooge illustreerimiseks näide, nagu on näidatud joonisel 4.

Joonis 4 Uus arvutusmeetod

Tuntud: lehe paksus S=6mm, lehe pikkus l=4m, painderaadius r=16mm, alumise stantsi ava laius V=50mm ja materjali tõmbetugevus σb=450N/mm2. Leidke vabaks painutamiseks vajalik paindejõud.

Esiteks leidke kuvasuhe ning läbimõõdu ja laiuse suhe:

Teiseks arvutage deformatsioonitsooni projektsioonilaius:

Lõpuks kasutage paindejõu leidmiseks võrrandit (1):

Kui paindejõu arvutamiseks kasutatakse tavalist soovitatavat valemit:

Alates = 1,5, on näha, et nende kahe erinevus on 1,5-kordne. Selle vea põhjuseks on see, et selle näite painderaadius on suhteliselt suur ja vastav deformatsiooniala on suurenenud, mistõttu on painutamisel vaja suuremat paindejõudu. Selles näites on läbimõõdu ja laiuse suhe=0,32, mis on ületanud ülaltoodud parameetrite lisatingimused. Ilmselgelt on kohatu kasutada paindejõu arvutamiseks tavaliselt soovitatud valemit. Uue arvutusmeetodi eeliseid näete sellest näitest.

Järeldus

Siin tutvustatud paindejõu arvutamise sammud ja valemid ei kehti mitte ainult lehtmetalli nurkpainutamisel, vaid ka kaare painutamisel (rangelt võttes tuleks seda nimetada ülisuure painderaadiusega nurgapaindeks). Tuleb märkida, et vormi kuju on eriline, kui leht on painutatud kaarekujuliseks. Deformatsioonitsooni projektsiooni arvutamisel tuleb see arvutada tehnoloogilises protsessis seatud tehnoloogiliste parameetrite järgi, mida ei saa väljendada lihtsa valemiga.

Kaarekujulise vormi projekteerimisel, kasutades paindejõu arvutamiseks käesolevas artiklis kirjeldatud meetodit, on võimalik saada rahuldavaid tulemusi.