Presione los conceptos básicos de flexión de frenos cómo evitar una curva afilada

Pregunta: Primero, permítanme decir que he disfrutado leyendo sus artículos y libros relacionados con la formación de una teoría. He estado aplicando los principios que ha cubierto en las tiendas para las que he trabajado.

Recientemente comencé con un OEM diferente para ayudar con su departamento de fabricación. Usamos 304 acero inoxidable casi el 95 por ciento del tiempo. He estado trabajando con calidad e ingeniería para solucionar nuestras tablas de curvatura, por lo que nuestras piezas saldrán correctamente la primera vez, dentro de un 0.0100 in. Varianza por curva. He reunido datos de nuestros proveedores sobre resistencia a la tracción y resistencia de rendimiento y tablas compuestas con promedios para aplicar a las fórmulas para predecir mejor longitudes en blanco. Nuestro problema es que la punta del golpe parece estar sumergiendo en nuestro material inoxidable.

Usando herramientas de estilo estadounidense, hacemos un acero inoxidable 0.075 pulgadas de espesor, 90-KSI con una nariz de perforación de radios de 0.062 pulgadas y una 0.500 pulgadas de 0.500 pulgadas. La apertura de la muerte, dándonos un 0.117 in aproximado. Flotaba el radio interior. Hemos intentado usar la nariz 0.125-in.-Radius Punch, pero nuestro blanco crece aún más. Incluso hemos subido a 0.625 in. La apertura de la muerte, principalmente para reducir los requisitos de tonelaje, pero no hemos visto una diferencia notable en qué tan lejos está la parte de lo que inicialmente calculamos.

Supongo que podemos ser una flexión aguda usando nuestra 0.062 in. Punch Radius de punta y, por lo tanto, superando el tonelaje de perforación del material. ¿Dónde sería un buen punto de partida para resolver este problema?

Respuesta: Todo lo que acaba de decir es consistente con la teoría de formación de aire. Tres factores entran en juego aquí: flexión aguda, la regla del 20 por ciento y el radio de la nariz de golpe.

Comencemos con la curva afilada, o, como lo expresas, con la nariz de golpe "bucear" en el material y arrugando el centro del radio.

Una curva afilada no es una curva mínima de radio. Una curva mínima de radio es el radio más pequeño que puede ser flotado en forma de aire. Cualquier radio de la nariz de golpe menor que el radio mínimo "bucear " en el centro de la curva.

Una curva afilada amplificará las variaciones dentro del material que hace que el ángulo de curvatura cambie de pieza a parte. Estos incluyen diferencias en el grosor, la dirección del grano, así como el rendimiento y las resistencias a la tracción. Una curva afilada es causada por tres cosas: los límites de tensión cortante del metal, el área de tierra donde se aplica la fuerza de tonelaje y el tonelaje total requerido para doblar la pieza de trabajo sobre una abertura de troqueles dada.

Para encontrar dónde se vuelve la curva, qué llamamos el valor agudo, hemos adoptado una fórmula de tonelaje estándar para doblar. Para nuestros propósitos, lo llamaremos tonelaje perforador, ya que nos dice cuánta fuerza se necesita para que la punta de perforación perfore y arruge el material, lo que, por supuesto, queremos evitar. La fórmula no se adapta perfectamente, y los resultados son solo una aproximación, pero funciona lo suficientemente bien como para ser muy útil en la tienda Fab.

Sin embargo, antes de llegar a la fórmula, necesitamos determinar el área de tierra, el área de contacto inicial entre la punta del golpe y el material. En columnas pasadas, hemos utilizado el radio de perforación para calcular esta área de contacto. Esto lo acerca lo suficiente para muchas aplicaciones, pero en verdad, esto no refleja lo que realmente está sucediendo durante una curva de aire.

Si recuerda de la geometría de la escuela secundaria, un radio es la mitad del diámetro de un círculo, y eso es justo lo que está en el extremo de una punta de golpe. Si tuviera que medir el área curvada en la parte inferior de una punta de golpe de 0.062 pulgadas. Extienda la curva a un círculo, divida el diámetro de ese círculo por la mitad, y obtendrá 0.062 pulg., El radio de la punta del golpe.

Una vez más, usar el radio de perforación para calcular el tonelaje perforador funciona lo suficientemente bien. Pero para predecir el tonelaje perforador con mayor precisión, necesitamos encontrar la longitud del arco, y no solo cualquier longitud del arco, sino la longitud del arco que hace contacto inicial con un material en el momento de la flexión.

Encontramos la longitud del arco determinando los grados de contacto que hace la punta del golpe antes de que el metal comience a doblarse, como se muestra en la Figura 1. Esto puede variar mucho. Algo material comienza a doblarse inmediatamente después de solo unos pocos grados de contacto; Otros materiales comienzan a doblarse solo después de muchos más grados de contacto. Las matemáticas para determinar esto se vuelven muy complejos, por lo que para nuestros propósitos aquí, usaremos 20 grados de contacto como constante.

Al incorporar los grados de contacto y el radio del golpe (R) en la siguiente ecuación, determinamos la longitud del arco y, en última instancia, el área de tierra total:

Longitud de arco = 2πr × (grados de contacto/360)

Área terrestre = longitud de arco × longitud de la curva

Ahora está en la fórmula de tonelaje penetrante. Tenga en cuenta que la fórmula original tiene una variable llamada factor de corte para tener en cuenta el tamaño y la forma del material. Para nuestros propósitos, asumiremos que el material es plano, que tiene un factor de corte de 1.0. Esto no afecta nuestro resultado, por lo que lo hemos omitido de la ecuación. Nuevamente, si bien esta fórmula no es perfecta para esta aplicación, es lo suficientemente cerca para que nuestras necesidades encuentren los valores necesarios:

Tonelaje perforador = área de tierra × espesor de material × 25 × factor de material

La constante "25 " proviene del factorización en la resistencia de las calificaciones comunes de acero suave en el momento en que surgió la fórmula, de ahí la necesidad de los valores de los factores materiales (ver Figura 2). Los factores materiales ajustan el tonelaje para que coincidan con el rendimiento del material actual y los valores de tracción.

Ahora que tenemos el tonelaje penetrante, necesitamos calcular el tonelaje de formación necesario para doblar la pieza de trabajo. Hacemos esto al encontrar el punto en el que el metal entra en su estado de plástico, se dobla y se mantiene doblado. Este punto es donde el rendimiento está "roto " en el material. Tenga en cuenta que esto no es lo mismo que las cargas de formación en la parte inferior de la carrera en una operación de fondo o accesorio. Los cálculos de tonelaje de fondo y acuñación son, en el mejor de los casos, solo conjeturas, ya que son muy dependientes del operador.

La siguiente ecuación, en la que MT es grosor del material, resuelve el valor de tonelaje donde se rompe el rendimiento, lo que nos da el tonelaje por pulgada que necesitamos para que se forme el material. Y al igual que con el tonelaje perforante, necesitamos incorporar un factor de material, como se muestra en la Figura 2. Si no ve el material con el que está trabajando, simplemente puede dividir la resistencia a la tracción de su material por la resistencia a la tracción de nuestro material de línea de base , 60,000 PSI de acero suave.

Formando tonelaje por pulgada = {[(575 × mt2) /apertura de die /12]} × factor de material

El tonelaje penetrante nos da una estimación de cuánta fuerza tomará una herramienta para perforar, arrugarse y "sumergirse en la línea de curva. Para evitar arrugarse, debe asegurarse de que el tonelaje penetrante sea más que el tonelaje de formación por pulgada. De esta manera, el material resistirá la presión penetrante de la punta del golpe.

Ahora estamos listos para ejecutar los cálculos. Tenga en cuenta que a continuación, todos los valores de dimensión están en pulgadas. Además, no mencionó una longitud de curva, por lo que para este ejemplo, solo usaremos una longitud de curva de 12 pulgadas.

Tipo de material y resistencia a la tracción = 90 ksi de acero inoxidable

Factor material = 90 ksi/60 ksi = 1.5

Longitud de curvatura = 12 pulg.

Apertura de dado = 0.500 in.

Radio de golpe = 0.062 in.

Longitud de arco = 2πr × (grados de contacto/360)

Longitud de arco = 2 × 3.1415 × 0.062 × (20/360) = 0.021 in.

Área terrestre = longitud de arco × longitud de curvatura

Área terrestre = 0.021 × 12 = 0.252 in.

Tonelaje perforador = área de tierra × mt × 25 × factor de material

Tonelaje perforador = 0.252 × 0.075 × 25 × 1.5 = 0.708 toneladas

Formando tonelaje por pulgada = [(575 × mt2)/apertura de dado/12] × factor de material

Formando tonelaje por pulgada = [(575 × 0.0752) / 0.500 / 12] × 1.5 = 0.808 toneladas

Como puede ver, el tonelaje de formación por pulgada es 0.808, mientras que su tonelaje perforante es 0.708. ¡El tonelaje requerido para formar excede la capacidad del material para resistir la fuerza de perforación!

Pero espera hay mas

Compare lo que sucede con las tres aberturas diferentes que caen dentro del rango de espesor del material 6 a 8 veces. Nuestro tonelaje penetrante se mantiene constante, a 0.708 toneladas, pero mira lo que sucede con el tonelaje de formación:

Formando l de espesor (MT) = 0.074 in.

0.375 in. apertura de die = 1.078 toneladas por pulgada

0.500 in. apertura de dado = 0.808 toneladas por pulgada

0.625 in. apertura de dado = 0.646 toneladas por pulgada

Observe lo que sucede cuando abre el ancho de la matriz de 0.500 a 0.625 pulgadas. La presión para formarse ahora es menor que el tonelaje para perforar. Esto significa que la punta del golpe ya no debe estar "bucear" en el centro de la curva, y la curva ya no debe estar en una relación "aguda" con el material.

No solo eso, sino que, como señalaste, el radio interior ha cambiado tal como debería. Esta es la regla del 20 por ciento en el trabajo. En su nota, indicó que estaba logrando un radio interior flotado de 0.117 pulg. Más de 0.500 pulgadas. V morir. La regla del 20 por ciento establece que para 304 acero inoxidable con una resistencia a la tracción final (UTS) de 85,000 PSI, el radio flotado debe oscilar entre el 20 y el 22 por ciento de la apertura de la matriz. Efectivamente, el 22 por ciento de 0.500 es de 0.110 pulgadas. Su material sostiene un radio de la curva interna igual al 23 por ciento de la apertura de la matriz.

Basado en todo eso, el radio interno resultante de formar más de 0.625 in. La apertura de la matriz debe ser 0.143 pulg. (0.625 × 0.23 = 0.143 pulg.), Y no debe tener signos visibles de arrugas en la línea de curvatura. Al mismo tiempo, su tonelaje formado ha caído de 0.808 a 0.646 toneladas por pulgada.

La mejor opción de radios de perforación

El 0.125 in. Punch Radius crecerá el radio de la curva interior tanto en 0.375 y 0.500 pulgadas. morir aberturas. Esto se debe a que el radio de la nariz de golpe es más grande que el radio natural en el material, y cuando eso suceda, la parte tenderá a tomar el valor de la nariz de mayor golpe. Cuando tienes un radio más grande, obtienes una deducción de curvatura más grande y obtienes una parte diferente.

Por otro lado, el radio de la nariz más grande del golpe no afectará el radio de curvatura o la deducción de curvas en el 0.625 in. morir. La nariz de golpe a 0.125 pulg. ¿Es menor que el radio natural de 0.143 pulgadas?

La mejor estrategia en esta situación es usar un radio de la nariz de golpe lo más cerca posible del radio natural sin exceder ese valor, a menos, por supuesto, lo planea desde la puerta e incorpora el radio más grande y dobla las deducciones en su cálculos.

Estandarizar el uso de su herramienta

Usted mencionó que al cambiar a un 0.625 in. Muere que has visto "Sin diferencia notable " en qué tan lejos está la parte de tus cálculos iniciales. Lo que está detrás de esto depende de cuáles fueron esos cálculos iniciales, incluida la longitud de la curva (este ejemplo supone una longitud de curva de 12 pulgadas). De todos modos, cuando cambia la apertura de la matriz, cambia el radio y la deducción de la curva. Recuerde, cuando se dobla el aire, una nueva apertura de dado cambia efectivamente todo.