Wzory gięcia rur: rozwinięta długość, odliczenie zgięcia i sprężynowanie

Gięcie rur formuły nie są ćwiczeniami akademickimi. Są powodem, dla którego wyprodukowana część wpada do uchwytu po raz pierwszy i powodem, dla którego rura zostaje prawidłowo odcięta, zanim ktokolwiek dotknie piły. Niezależnie od tego, czy pracujesz na wydruku LRA (linia, promień, kąt), czy na tabeli współrzędnych XYZ, wciąż powracają te same zależności: długość rozwinięta, cofnięcie, odliczenie zagięcia i poprawki uwzględniające rzeczywiste zachowanie materiału pod obciążeniem. Oto zestaw roboczy, na którym polegamy każdego dnia, wraz z miejscami, w których kończy się matematyka i musi wziąć górę doświadczenie.

Zdefiniuj geometrię, zanim cokolwiek obliczysz

Większość błędów obliczeniowych zaczyna się od jednej niejasności: do jakiego wymiaru odnosi się promień? Na rysunku rury promień jest zwykle podawany do linii środkowej rury, zwanej promieniem linii środkowej lub CLR, a nie do wnętrza zagięcia. Jeśli na wydruku podany jest promień wewnętrzny, dodaj połowę średnicy zewnętrznej, zanim dotkniesz poniższego wzoru. Zmieszanie tych dwóch elementów o 25 mm na rurze 50 mm powoduje zmniejszenie rozwiniętej długości o około 39 mm na zakręcie pod kątem 90 stopni, co w zupełności wystarczy do zeskrobania części.

Druga konwencja ma równie duże znaczenie: kąt zgięcia a stopnie zgięcia. Zagięcie, które obraca rurę pod kątem prostym, wynosi 90 stopni, a kąt zawarty pomiędzy dwoma ramionami również wynosi 90 stopni. Kiedy rura składa się z powrotem do siebie, kąt zawarty kurczy się, podczas gdy stopnie zagięcia rosną, ponieważ DOB = 180 stopni minus kąt zawarty. Zanim zbudujesz wokół niej konfigurację, sprawdź, jaką wartość podaje rysunek.

Podstawowe formuły

Długość rozwinięta, zwana także długością łuku

Rozwinięta długość to ilość rurki zużytej przez samą krzywą, mierzona wzdłuż linii środkowej:

DL = (pi × CLR × DOB) / 180

Dla CLR wynoszącego 150 mm i zagięcia 90 stopni, DL = (3,1416 × 150 × 90) / 180 = 235,6 mm. Niektóre warsztaty udoskonalają to za pomocą współczynnika osi neutralnej, ponieważ materiał przepływa w kierunku wnętrza zagięcia podczas formowania, a prawdziwa linia neutralna przesuwa się nieco do wewnątrz: DL = (pi × DOB / 180) × (CLR minus K × t). Współczynnik K zwykle mieści się w przedziale od 0,2 do 0,5, a jedynym uczciwym sposobem na ustalenie go dla materiału jest zgięcie próbki testowej i zmierzenie jej.

Długość cofnięcia i stycznej

Odsunięcie to odległość od punktu przecięcia linii środkowych dwóch ramion z powrotem do punktu stycznego, gdzie kończy się proste ramię i zaczyna się krzywa:

SB = CLR × tan(DOB / 2)

Przy 90 stopniach tan(45 stopni) wynosi 1, więc cofnięcie jest równe CLR, który w naszym przykładzie wynosi 150 mm. Długość stycznej to ta sama liczba mierzona od punktu przecięcia wzdłuż każdego ramienia, co ułatwia konwersję między rysunkiem przedstawiającym wymiary w przecięciach a rysunkiem wymiarującym w stycznych.

Odliczenie zgięcia

Gdy na rysunku podano długości nóg mierzone do punktów przecięcia, narożnik liczy się dwukrotnie. Odliczenie zgięcia usuwa to nakładanie się:

BD = 2 × SB minus DL

Dla przykładu 90 stopni: 2 × 150 minus 235,6 = 64,4 mm. W przypadku płytkich zakrętów odliczenie jest niewielkie; w przypadku ciasnych zakrętów pod dużym kątem staje się na tyle duży, że zignorowanie go gwarantuje krótką część.

Całkowita długość cięcia

Długość cięcia = suma długości ramion mierzonych do punktów przecięcia minus suma wszystkich odliczeń za zgięcia. Trasa równoważna to długość cięcia = suma prostych odcinków stycznych do stycznych plus suma rozwiniętych długości. Obie metody powinny być zgodne. Jeśli tak się nie dzieje, typową przyczyną jest zagięcie, o którym zapomniano podczas odejmowania.

Przesunięcia i odległość między zagięciami

Dla pary równych zagięć, które przesuwają rurę na boki o odległość O, odległość między zagięciami mierzona wzdłuż rury wynosi DBB = O / sin(DOB). Znane przesunięcie 45 stopni mnoży zatem przesunięcie przez około 1,414. W przypadku nierównych kątów lub czegokolwiek, co dzieje się w trzech wymiarach, pracuj we współrzędnych, zamiast próbować łączyć ze sobą dwuwymiarowe formuły.

Czego nie obejmują wzory: pocienienie ścian, owalność i minimalny promień

Wszystko powyżej zakłada, że rura zachowuje swój kształt. Tak nie jest. Zewnętrzna część zagięcia rozciąga się i kurczy, wewnętrzna ściska się i pogrubia, a przekrój lekko się spłaszcza. Efekty te decydują o tym, czy teoretycznie poprawna część faktycznie nadaje się do produkcji.

Przecienienie ścian na zewnątrz zakrętu

Przydatnym oszacowaniem cienkościennym jest t_min = t × CLR / (CLR OD / 2). W przypadku rury o średnicy zewnętrznej 50 mm i ściance o grubości 2 mm i promieniu 150 mm daje to mniej więcej 14% redukcji. Traktuj to raczej jako konserwatywną granicę geometryczną niż wynik zmierzony. Przy odpowiednio dobranym trzpieniu, właściwym luzie i odpowiednim wzmocnieniu rzeczywiste pocienienie jest zwykle zauważalnie mniejsze.

Owalność

Owalność is calculated as (D_max minus D_min) divided by OD, multiplied by 100. General industrial work often accepts 5 percent or less, while aerospace and automotive fluid lines frequently demand tighter limits. Ovality grows quickly as the CLR-to-OD ratio falls, which is why the radius choice and the tooling choice are really the same decision.

Praktyczne zasady dotyczące minimalnego promienia zgięcia

• Gięcie dowolne bez trzpienia: około 3 × OD to praktyczna podłoga dla wielu miękkich stali i aluminium.
• W przypadku trzpienia i matrycy wycierającej: 1,5 × OD jest rutyną, a 1 × OD lub węższe można osiągnąć przy użyciu dopasowanego oprzyrządowania i cięższej ścianki.
• Współczynnik ściany (OD podzielony przez t) powyżej około 30 zwykle powoduje, że zapadnięcie się cienkiej ściany jest czynnikiem ograniczającym, a nie sam promień.
• Stopy nierdzewne i stopy o wysokiej wytrzymałości wymagają większego promienia lub większego podparcia niż stal węglowa przy tym samym współczynniku ścianki.

Przykład praktyczny: zagięcie pod kątem 90 stopni w rurze o średnicy zewnętrznej 50 mm

Połącz wzory dla typowego zadania: średnica zewnętrzna 50 mm, ściana 2 mm, promień linii środkowej 150 mm, zagięcie 90 stopni, dwa proste ramiona o długości 400 mm mierzone do punktów przecięcia.

Pocienienie jest najgorszym geometrycznym przypadkiem niepodpartego zakrętu. Jeśli specyfikacja ogranicza pocienienie ścian do 10 procent, należy zwiększyć promień, dodać trzpień z odpowiednim prześwitem lub przejść na cięższą ścianę przed cięciem jakiegokolwiek materiału.

Od formuły do gotowej części

Liczby dają ci rysunek; oprzyrządowanie i sterowanie powtórz ten rysunek tysiąc razy. Springback jest najwyraźniejszym przykładem. Po zwolnieniu oprzyrządowania rura rozluźnia się, a zagięcie lekko się otwiera, więc maszyna musi się przegiąć, a promień nieznacznie wzrasta w stosunku do narzędzia. Stal miękka o promieniu OD 3 × może wymagać tylko jednego lub dwóch stopni wygięcia, podczas gdy stal nierdzewna i aluminium o wysokiej wytrzymałości mogą potrzebować znacznie więcej. Praktyczną odpowiedzią nie jest lepsze równanie, ale sterowanie, które przechowuje wartości kompensacji dla każdego materiału, promienia i grubości ściany, a następnie stosuje je automatycznie przy następnym uruchomieniu.

To jest punkt, w którym formuły i sprzęt muszą być zgodne. Maszyna, która może ustawić zagięcie, przytrzymać trzpień i podążać za krzywą wzmocnienia dokładnie tak, jak określono w arkuszu konfiguracyjnym, sprawia, że ​​obliczone liczby stają się powtarzalnym procesem, a nie jednorazowym sukcesem. Jeśli wykonujesz te same obliczenia dla różnych rodzin części, pomocne będzie sprawdzenie zakresu maszyny do gięcia rur obok siebie, od modeli ręcznych i NC po w pełni automatyczne jednostki CNC.

W pełni automatyczna serwo-hydrauliczna giętarka do rur CNC serii L Aby uzyskać powtarzalne, obliczone konfiguracje gięcia, model SB-219CNC oferuje trzy programowalne osie, podawanie i obrót serwomechanizmu, tryby gięcia hydraulicznego i CNC oraz smarowanie trzpienia. Zobacz produkt →

Części wielopromieniowe zasługują tutaj na osobną wzmiankę. Kiedy na jednej rurze znajduje się kilka zagięć o różnych promieniach, rozwiniętą długość należy obliczać zagięcie za zagięciem, a każde zagięcie wymaga własnego cofnięcia i odliczenia. Arytmetyka jest identyczna, ale konfiguracja nie jest, a maszyny zbudowane do pracy w wielu promieniach eliminują wiele prób i błędów przy tej pracy.

W pełni automatyczna giętarka do rur o wielu promieniach CNC serii M Do obróbki rur o wielu promieniach model SB-75CNC zapewnia trzy programowalne osie, gięcie hydrauliczne i serwo CNC, smarowanie trzpienia i sterowanie PLC za pomocą ekranu dotykowego. Zobacz produkt →

Rury cienkościenne o współczynniku ścianki powyżej 25 lub 30 mocno obciążają geometrię i w tym przypadku wspornik trzpienia przestaje być opcjonalny. Giętarka sterowana trzpieniem umożliwia precyzyjne ustawienie położenia trzpienia i przepływu smaru, co często stanowi różnicę między szacunkowym pocienieniem wynoszącym 14% a częścią, która przechodzi kontrolę. Do prac o dużej objętości w sektorach takich jak produkcja samochodów , że powtarzalność jest ważniejsza niż nieco niższa cena maszyny.

Hydrauliczna giętarka do rur serii NC M ze sterowaniem trzpieniem Do powtarzalnych gięcia stali, stali nierdzewnej, aluminium, tytanu i mosiądzu, ta półautomatyczna giętarka przechowuje 16 programów z 16 zagięciami i programowalną kompensacją sprężyny powrotnej. Zobacz produkt →

Praktyczne kontrole przed przecięciem rury

1. Sprawdź, czy promień na rysunku znajduje się w linii środkowej, czy wewnątrz zagięcia, i dostosuj przed obliczeniem.
2. Sprawdź, czy podany kąt zgięcia to stopnie zgięcia, a nie kąt zawarty pomiędzy ramionami.
3. Oblicz rozwiniętą długość, cofnięcie i ubytek zgięcia dla każdego zakrętu, a nie tylko pierwszego.
4. Przed określeniem promienia oszacuj pocienienie i owalność ścianek zgodnie ze specyfikacją klienta.
5. Wytnij jeden element testowy, zagnij go i zmierz wynik z rysunkiem przed uruchomieniem partii.
6. Zapisz zastosowaną korektę sprężynowania, aby następne identyczne zadanie rozpoczynało się od znanej wartości, a nie od domysłu.

Przepisy dotyczące gięcia rur stanowią punkt wyjścia, a nie gwarancję. Mówią ci, ile materiału zużyje krzywa, gdzie znajdują się punkty styczne i jak cienka może być ściana zewnętrzna. Nie mogą jednak powiedzieć, jak w danym dniu zachowa się ciepło właściwe stali nierdzewnej, stan narzędzi i smar. Traktuj obliczenia jako pierwszy element testowy, a pomiary jako drugi, a różnica między tym, co narysowałeś, a tym, co wysłałeś, za każdym razem się zmniejsza.