Гибка листового материала Характеристика гибочных операций и напряженно–деформированное состояние металла при гибке

Гибкой называется технологическая опе­рация листовой штамповки, в результате которой из плоской заготов­ки при помощи штампов получается изогнутая пространственная деталь.

Гибка листового материала представляет собой процесс упругопластической деформации, протекающий различно с обеих сторон изгибаемой заготовки.

В процессе гибки внутренние слои металла ( стороны пуансона ) испытывают сжатие, внешние (со стороны матрицы) – растяжение. Между сжатыми и растянутыми слоями находится нейтральный слой, не изменяющийся по длине, положение которого определяется радиусом кривизны ρ.

Гибку в штампах можно производить с прижимом заготовки и без прижима. Гибка с прижимом не допускает смещения заготовки в процессе изгиба её и применяется обычно для изделий повышенной точности. Более высокая точность при гибке достигается за счет применения технологических отверстий и зажима заготовки между пуансоном и выталкивателем. Технологические отверстия позволяют точно фиксировать заготовку в штампе, а также не допускают сдвига её во время гибки.

ОО – нейтральный слой; альфа –угол гибки; r – радиус гибки

Рис.2.1 Деформация металла при изгибе

Очень часто при освобождении гнутой детали штампа ее угол несколько увеличен. Такое искажение формы детали называется пружинением. Оно зависит от механических характеристик материала штампуемой детали. Для получения требуемой формы углы пуансона и матрицы уменьшают на угол пружинения γ=2-12 и больше всего зависит от относительного радиуса гибки r/s.

Угол пружинения β может быть определен аналитически путем расчета напряжений и упругой деформации, а также и экспериментально - посредством испытаний и замеров. На практике обычно принимают β = 2 - 12°. На угол пружинения основное влияние оказывает соотношение r/S. Так, для мягкой стали при r/S < 1 β=3⁰, при r/S >5, β =6⁰.

Определение усилия и затрачиваемой работы при гибке на одноугловом штампе

Рис.2.2 - Схема к расчету усилия при гибке полосы на одноугловом штампе

Максимальное усилие гибки

, (2.3)

где - усилие гибки, Н;

b - ширина изгибаемого материала, мм;

ε_в - относительное удлинение материала, мм;

σ_в - сопротивление изгибу, МПа.

а - угол изгиба, град.

Так как кроме усилия, необходимого непосредственно для гибки, приходится также преодолевать силу трения между скользящими плоскостями детали и рабочими частями штампа (если разложить на две силы, перпендикулярные к рабочим стенкам штампа), то действительное усилиебудет всегда больше на величину силы трения, которую при коэффициенте трения=0,3 можно принять с некоторым запасом . Тогда

(2.4)

где р_о - усилие гибки, Н;

Определение усилия при гибке полосы П-образной формы на двухугловом штампе

Рис. 2.2. Схема к расчету усилия гибки плоских деталей

Максимальное усилие, необходимое для гибки (при работе на провал), с учетом сил трения:

(2.3)

где с - коэффициент, зависящий от длины загибаемой полки и толщины листа;

s - толщина материала, мм.

В случае гибки с пружинным выталкивателем, применяемым для получения плоского дна, усилие гибки следует увеличивать на 25-30%, тогда

.

Если деталь после гибки подвергается правке, то поскольку правка следует за гибкой и не совпадает с ней во времени (производится в конце процесса гибки), усилие, необходимое для правки в зависимости от рода материала и его толщины колеблется в пределах 30-150 МПа. Для более толстых материалов (s>3мм) следует брать большие значения p_пр.

,

где F_пр - площадь материала, подлежащего правке, мм²;

p_пр- давление правки при гибке, МПа;

Поскольку усилие правки значительно больше усилия гибки, следовательно по усилию правки подбирают пресс как при одноугловой, так и при двухугловой гибке.

Установление минимально допустимого внутреннего радиуса закругления детали, или радиуса закругления пуансона r_min, имеет весьма важное значение для практики гибочных работ. При слишком малом радиусе может произойти разрыв наружных волокон материала. Поэтому минимальные радиусы гибки должны быть установлены по предельно допустимым деформациям крайних волокон.