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Factores K, factores Y y freno de prensa

Número Navegar:43     Autor:Editor del Sitio     publicar Tiempo: 2019-04-10      Origen:motorizado Su mensaje

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Pregunta: Tenía una pregunta sobre los factores K para nuestro software de modelado 3D. Nuestros ingenieros de diseño suelen utilizar un factor de 0,4 para nuestras piezas de freno de prensa formadas por aire. Sin embargo, esto no funciona bien para nuestras piezas que se incluyen en una prensa de estampado de transferencia manual.


Quiero ayudar a nuestros ingenieros de diseño a crear más piezas de fabricación. Diría que tengo una buena comprensión de los conceptos básicos, pero todavía hay problemas que encuentro en partes de producción que guardo para tener en cuenta para futuros diseños. ¿Puede responder mi pregunta sobre los factores K con una recomendación general sin entrar en demasiada teoría o cálculos?


Respuesta: Las respuestas a sus preguntas son simples; Bueno, algo simple. Comenzaré con los fundamentos y daré algunas recomendaciones generales, luego terminaré con algunos cálculos. La matemática está en el corazón de la flexión de chapa. Por suerte, no es demasiado complicado: no hay cálculo diferencial, solo geometría.


Su prensa de plegado y estampado forman chapa metálica de diferentes formas. En el freno de la prensa se está formando aire, mientras que en la prensa de estampado se está estampando o acuñando. Todos estos son métodos distintos de formación, y cada uno se calcula de manera diferente debido a cómo se produce el radio en la pieza de trabajo.


Tipos de curvas

Primero, demos un paso atrás y hablemos sobre los tipos de curvas que puede hacer en la hoja de metal. No tener miedo; Traeré el factor K a la discusión pronto. Hasta entonces, tengan paciencia conmigo.


Hay cuatro tipos de curvas: radio mínimo, nítido, perfecto y radio. Una curva de radio mínimo tiene un radio que es igual al radio interior más pequeño que se puede producir sin arrugar el material. Intente formar un radio más pequeño que el mínimo y pliegue el centro del radio, lo que le dará una curva pronunciada.


La curva perfecta tiene un radio que es igual o cercano al espesor del material. Específicamente, el radio de la curva perfecta varía desde el valor de radio mínimo hasta el 125 por ciento del espesor del material. Si su radio es 125 por ciento del grosor del material o más, tiene una curva de radio.


Incluso si está produciendo una curva pronunciada, el radio más pequeño que puede usar para sus cálculos de curva es el radio de curva mínimo, si desea que sus números funcionen en la práctica. Tenga en cuenta también que el aire que forma una curva pronunciada suele ser muy perjudicial para la consistencia. El pliegue en el centro de la curva tiende a amplificar cualquier variación angular causada por cambios en la dirección del grano del material, la dureza, el espesor y la resistencia a la tracción. Cuanto más nítido y profundo sea el pliegue, mayor será el efecto.


Tu radio de punta de golpe también entra en juego aquí. Si la curva se vuelve brusca en un radio interior de 0.078 pulg., Entonces introduzca un radio de punta de 1/16 pulg. (0.062 pulg.), 1/32 pulg. (0.032 pulg.) Y 1/64 pulg. (0.015 pulg. .) son demasiado afilados. A medida que el radio de la punta del punzón se hace más pequeño en relación con el grosor del material, más significativa será la variación total del ángulo que experimentará.

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Pero yo divago. Ahora que hemos discutido qué tipos de curvas hay y cómo las creamos, podemos pasar al factor K. Notará cómo los diferentes métodos de formación ... espere un minuto, aún no hemos definido los métodos de formación: formación de aire, flexión de fondo y acuñación.


Los métodos de formación

Y sí, hay una diferencia entre doblar el fondo y acuñar. El acuñado fuerza la punta del punzón en el material, penetrando el eje neutral. El aplastamiento se produce a aproximadamente el 20 por ciento por encima del espesor del material, medido desde la parte inferior de la matriz.


Existe una probabilidad razonable de que los juegos de troqueles en su prensa de estampación en realidad estén acuñando el material, empujando el troquel a menos del espesor del material. De lo contrario, probablemente esté doblando hacia abajo, lo que nuevamente ocurre aproximadamente en un 20 por ciento por encima del espesor del material. Uno fuerza radios más ajustados que el otro, pero ambos fuerzan el material a un cierto radio. Independientemente del tipo de curva que tenga (nítida, mínima, perfecta o radio) si está tocando fondo o acuñando, el valor de la punta de perforación determina el radio resultante y, por lo tanto, es lo que usamos en nuestros cálculos de curva.


Este no es el caso en la formación de aire, sin embargo. En una forma de aire, el radio producido es un porcentaje de la abertura del troquel. Una curva formada por aire flota a través del ancho del troquel, y el radio interior se establece como un porcentaje de ese ancho. El porcentaje depende de la resistencia a la tracción del material. Esto se llama la regla del 20 por ciento. Sin embargo, es solo un título, debido a los cambios porcentuales con el tipo de material y la resistencia a la tracción.


Por ejemplo, el acero inoxidable 304 forma un radio de 20 a 22 por ciento del ancho del troquel, mientras que un radio en aluminio 5052-H32 se forma en un 13 a 15 por ciento del ancho. La regla general aquí es esta: cuanto más suave es el material, más apretado es el radio interior.


Por cierto, el acero laminado en frío suave 60-KSI es nuestro material de referencia para la mayoría de los cálculos, incluida la regla del 20 por ciento. Ese material forma un radio entre el 15 y el 17 por ciento del ancho del troquel. Comenzamos con la mediana, 16 por ciento, luego ajustamos según sea necesario. Digamos que necesitamos trabajar con material de 120 KSI. Eso es el doble de los 60 KSI de nuestro material de referencia; por lo tanto, esta lámina de 120 KSI formará un radio que es aproximadamente el doble que el acero laminado en frío suave, o el 32 por ciento de la abertura del troquel (16 por ciento x 2).


Y ahora, el factor K

En chapa metálica, el factor K es la relación del eje neutro al grosor del material. Cuando se forma una pieza de metal, la parte interior de la curva se comprime mientras que la parte exterior se expande (consulte la Figura 1). El eje neutral es el área de transición entre la compresión y la expansión, donde no se produce ningún cambio en el material, excepto que se mueve desde su ubicación original al 50 por ciento del grosor del material hacia la superficie interior de la curva. El eje neutro no cambia su longitud, sino que se reubica; esto hace que el alargamiento ocurra durante la flexión. Hasta qué punto se desplaza el eje neutro depende de las propiedades físicas de un material dado, su grosor, el radio de curvatura interior y el método de formación.


Tome el valor predeterminado del factor K de 0.446, multiplíquelo por el grosor del material y sabrá dónde se reubicará el eje neutral. Lo que estamos haciendo, en esencia, es forzar la longitud medida desde un radio más grande (es decir, la longitud del eje neutro al 50 por ciento del espesor del material) a un radio más pequeño. La misma extensión de longitud medida en el radio más pequeño significa que tenemos exceso de material o alargamiento.


Considere el material de 0.060 pulgadas de espesor. Multiplicamos eso por un factor K de 0.446 para obtener 0.0268 pulg. El eje ha cambiado de 0.030 pulg. (A la mitad del grosor del material) a 0.0268 pulg., Medido desde las curvas dentro de la superficie. Dicho de otra manera, el eje se ha movido 0.0032 hacia adentro. Desde allí podemos encontrar las respuestas que necesitamos para nuestros cálculos de doblez.


Tenga en cuenta que el tipo de material, el método de conformación y la relación entre el radio de curvatura y el espesor del material nos dan diferentes factores K. Estos, a su vez, afectan la cantidad total de alargamiento que se produce y las deducciones de curva que necesitamos usar.

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A los cálculos

El factor K se define matemáticamente como t / Mt, donde se encuentra la ubicación del eje neutral y Mt es el espesor del material. Debido a las propiedades específicas de cualquier metal dado, no hay una manera fácil de calcular ese valor a la perfección, de ahí la tabla de la Figura 2.


El factor K generalmente está entre 0.3 y 0.5. Si desea calcular el factor K en lugar de utilizar un gráfico, necesitará algunas piezas de prueba; cuatro o cinco piezas deberían funcionar bien para este propósito.


Para calcular el factor K, necesita recopilar cierta información. Primero, debe conocer las dimensiones antes y después de la formación y medir el radio interior con la mayor precisión posible. Un comparador óptico es una buena primera opción debido a su precisión; Otras opciones incluyen pines de calibre y medidores de radio.


Tome el total de las dimensiones interiores formadas, reste el tamaño plano y obtendrá el margen de plegado (BA). Luego mida el ángulo de doblez complementario y el radio de doblez interior (Ir). Con esos puntos de datos, junto con el grosor del material (Mt), puede resolver el factor K (todas las dimensiones están en pulgadas):


Factor K = [(180 × BA) / (π × Ángulo de curvatura complementario × Mt)] - (Ir / Mt)


Por supuesto, es más fácil usar un factor K conocido de una tabla, como en la Figura 2. Puede usar este factor K y el radio de doblez interior para calcular el eje neutral. Luego use el radio del eje neutro para calcular la longitud del arco del eje neutro, que es igual a su BA. A continuación, calcula el retroceso exterior (OSSB), una dimensión que se muestra en la Figura 3. Esto, junto con su ángulo de curvatura complementario (consulte la Figura 4), le brinda todo lo que necesita para calcular la deducción de flexión (BD) o la cantidad total de alargamiento que se producirá en una curva dada:


BA = [(0.017453 × Ir) + (0.0078 × Mt)] × ángulo de plegado complementario


El factor K entra en juego en este cálculo. Probablemente se esté preguntando cuáles son esos valores numéricos dentro de la fórmula: 0.017453 y 0.0078. ¿Qué representan? Ese 0.017453 es pi dividido por 180, y el 0.0078 es (π / 180) x factor K.

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Esta fórmula utiliza un factor K de 0.446. Sin embargo, si tiene algún cambio en el método de conformación, el tipo de material o la relación del radio de curvatura interior al grosor del material, tendrá un valor de factor K diferente. Para incorporar este nuevo valor, puede usar una versión expandida de la misma fórmula. A continuación, determina el OSSB, luego usa el resultado junto con el BA para calcular su deducción de doblez:


BA = {[(π / 180) × Ir)] + [(π / 180) × Factor K] × Mt} × Ángulo de curva complementarioOSSB = [(Tan (ángulo de curva / 2)] × (Mt + Ir)] BD = (OSSB × 2) - BA


Bienvenido el factor Y

Al utilizar un factor Y, sus cálculos pueden ser aún más precisos. Sin embargo, sí requiere que cambies la fórmula de BA. El factor Y tiene en cuenta las tensiones dentro del material, mientras que el factor K no lo hace. Sin embargo, el factor K todavía está involucrado, solo un poco de masaje.


Para encontrar el factor Y, puede consultar un gráfico (consulte la Figura 5), ​​o puede usar esta ecuación:


Factor Y = (factor K × π) / 2Insertamos el factor Y en una nueva fórmula para BA: BA = {[(π / 2) × Ir] + (factor Y × Mt)} × (curva ángulo complementario / 90)

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Caminaremos a través del proceso para ambos conjuntos de ecuaciones utilizando acero laminado en frío suave 60-KSI que tiene 0.062 pulg. De grosor y 0.062 pulg. Radio de curvatura interior y un ángulo de curvatura de 90 grados. Para este ejemplo, usaremos un factor K de 0.446.


Factor Y = (0.446 × π) / 2 = 0.7005

BA = {[(π / 2) × 0.062)] + (0.7005 × 0.062)} × (90/90) = 0.1408


OSSB = [(Tan (90/2)] × (0.062 + 0.062)] = 0.124


BD = (0.124 × 2) - 0.1408 = 0.1072


Ahora, aquí están los cálculos de flexión usando solo el factor K y nuestra ecuación de BA original:

BA = {[(π / 180) × Ir)] + [(π / 180) × Factor K] × Mt} × Ángulo de curvatura complementario


BA = [(0.017453 × 0.062) + (0.0078 × 0.062)] × 90 = 0.1409


OSSB = [(Tan (90/2)] × (0.062 + 0.062)] = 0.124


BD = (0.124 × 2) - 0.1409 = 0.1071


La diferencia en BA entre los dos cálculos es de solo 0.0001 in, y la diferencia en BD también es de 0.0001 in, lo que en este ejemplo hace que estas dos formas de calcular el BA sean funcionalmente iguales. Pero cambie un ángulo de curva o un radio de curva interior, y todo cambia. Encontrará que el último conjunto de fórmulas que usan el factor Y es ligeramente más preciso que el uso del factor K.


Marque en sus cálculos de curva

Es una práctica común en toda la industria usar 0.446 para un valor de factor K. Pero al seleccionar los valores de datos adecuados, incluido un factor K basado en variables específicas de la aplicación (tipo de material, el método de formación y el radio interior), creo que encontrará muchos de los problemas que se encuentran entre los dos Desaparecerán diferentes métodos de producción.

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