I. Введение

В мире обработки листового металла понимание концепции отступа листового металла имеет решающее значение для достижения точных изгибов и высококачественных результатов. Это руководство подробно рассмотрит определение отступа листового металла, методы его расчёта и связанные термины, предоставив вам знания, необходимые для успешной работы над вашими проектами по обработке металла.

II. Что такое отступ листового металла?

1. Определение отступа

Прежде чем понять, что такое отступ листового металла, важно ознакомиться с определениями линии формы и линии сгиба:

• Линия сгиба — это прямая линия, расположенная по обе стороны от изгибаемых пластин и находящаяся на пересечении зоны изгиба и края фланца.
• Линия формы — это прямая линия, образованная на пересечении внешних поверхностей двух изогнутых фланцев, которая может быть как внешней, так и внутренней линией формы.

Отступ листового металла — это расстояние от линии сгиба до точки, где металл начинает изгибаться. Также его описывают как разницу между длиной линии формы и длиной фланца. Это важнейший фактор в производстве листового металла. При изгибе на 90 градусов значение отступа равно радиусу изгиба плюс толщина листа металла.

Чтобы сделать это менее абстрактным, давайте визуализируем поперечное сечение готовой изогнутой детали:

• Воображаемая точка пересечения: представьте, что внешние поверхности двух изогнутых плоскостей продолжаются бесконечно — они встретятся в теоретической острой точке. Хотя эта точка физически не существует, на чертежах и в расчётах она служит исходной точкой для всех измерений внешних размеров.
• Точка касания: это место, где дуга изгиба встречается и касается прямого фланца. Другими словами, это точная граница, где заканчивается "прямая" часть и начинается "изгиб".
• Отступ: расстояние, измеренное от этой "воображаемой острой точки" вдоль внешней поверхности фланца до точной точки, где начинается изгиб.

Зная величину отступа, мы можем определить положение касательной изгиба заготовки. Отступ играет важную роль в проектировании заготовки. Если заготовку нужно изгибать несколько раз, отступ необходимо вычитать для каждого изгиба.

Важно отметить, что припуск на гиб и вычет изгиба может изменяться в зависимости от изменения значения K-фактора, но отступ остаётся постоянным независимо от изменений K-фактора. K-фактор — это отношение толщины изгибаемого металла к так называемой “нейтральной оси/линии”.”

2. Высокая цена пренебрежения

Относиться к отступу как к очередному параметру расчёта — это часто первый шаг к провалу проекта. Неправильный расчёт отступа может вызвать цепную реакцию дорогостоящих ошибок, которые выходят далеко за рамки стоимости одной испорченной детали.

(1) Количественное воздействие

Если отступ рассчитан неправильно, линии сгиба будут расположены неверно, что приведёт к тому, что конечная длина фланца выйдет за пределы допуска. Прямые последствия включают:

1) Несоответствие размеров и сбои при сборке: деталь не будет подходить к другим компонентам. В сложных сборках даже незначительное отклонение может привести к браковке всего изделия.

2) Необратимые потери материала: Особенно при работе с дорогостоящими материалами, такими как нержавеющая сталь, титановые сплавы или алюминий авиационного класса, каждая ошибка при гибке может сделать высокоценный лист полностью непригодным для использования.

3) Резкий рост затрат на вторичную обработку: Даже небольшие ошибки могут потребовать обширной ручной доработки, шлифовки или изменения формы квалифицированными специалистами. Это увеличивает затраты на труд и занимает ценное машинное время — дорогостоящий двойной удар.

(2) Связь с эффективностью: Точная величина отступа — основа высокой производительности

Точные расчёты отступа напрямую связаны с коэффициентом выхода годных изделий с первого прохода (FPY) — процентом продукции, соответствующей стандартам качества без доработки. FPY является ключевым показателем эффективности производства.

1) Повышение FPY: Точный отступ гарантирует правильность развертки с самого начала, минимизируя прерывания из-за доработки и значительно повышая FPY.

2) Избежание производственных узких мест: Доработанные детали нарушают рабочий процесс, потребляют ресурсы и задерживают последующие операции, снижая общую эффективность линии и производительность.

3) Предотвращение задержек проекта: При жёстких сроках поставки повторные попытки и доработки из-за неточностей гибки являются одной из основных причин срыва сроков. В тяжёлых случаях это может повредить доверие клиента и репутацию бренда.

3. Основная триада: отступ vs. припуск на гиб vs. вычет на гиб

Отступ, припуск на гиб и вычет на гиб — три наиболее фундаментальных и часто путаемых понятия в расчёте развертки. Каждое выполняет свою роль, но все взаимосвязаны, обеспечивая точный переход от чертежа к готовой детали.

(2) Два распространённых подхода к расчётам

1) Метод сложения: измерьте длину от каждого фланца до точки касания, затем добавьте BA. В этом случае отступ (setback) используется для того, чтобы от внешнего размера вернуться к положению касания фланца.

2) Метод вычитания: сложите два внешних размера и вычтите BD, чтобы получить плоскую длину. Поскольку BD включает удвоенный SB, отступ является ключевой переменной в этой формуле.

Отступ служит геометрическим мостом, BA определяет физическую длину дуги, а BD — это упрощённый расчёт, связывающий их вместе. Если любая переменная неверна, вся цепочка размеров рушится. Точность в определении отступа — первая гарантия безупречного проектирования и производства листового металла.

(3) Как работают все три вместе?

Рассмотрим расчёт плоской длины для V-образного элемента:

1) Логика сложения — с использованием припуска на изгиб (BA):

Сложите длины двух прямых фланцев, затем добавьте фактическую развернутую длину изгиба (BA).

Плоская длина = Прямой участок фланца 1 + Прямой участок фланца 2 + Припуск на изгиб (BA)

Здесь роль отступа заключается в том, чтобы вычесть его из общего внешнего размера, получая точную плоскую длину каждого фланца.

2) Метод вычитания — с использованием вычета на изгиб (BD):

Напрямую измерьте суммарные внешние длины двух фланцев, продолженных до их воображаемой точки пересечения, затем вычтите объединённое значение вычета (BD), чтобы учесть “приобретение” материала при изгибе.

Плоская длина = (Внешний размер 1 + Внешний размер 2) - Вычет на изгиб (BD)

Отступ формирует геометрическую основу, припуск на изгиб определяет физические изменения материала в зоне изгиба, а вычет на изгиб объединяет первые два в одну практичную, удобную для производства формулу.

Все три являются необходимыми, вместе они образуют теоретическую основу точной разработки плоских разверток листового металла. Глубокое понимание и точный расчёт отступа — первый и самый важный шаг к эффективному, недорогому и качественному производству изделий из листового металла.

III. Расчёт отступа в листовом металле

Точный расчёт отступа в листовом металле требует учёта нескольких факторов, включая толщину материала, радиус изгиба и угол изгиба.

Разница между внутренним и внешним отступом заключается в их точках отсчёта:

Внешний отступ (OSSB) основан на воображаемом остром угле внешней поверхности, обычно используется в расчётах плоских разверток.

Внутренний отступ (ISSB) основан на воображаемом остром угле внутренней поверхности, часто применяется при проектировании внутренних полостей и сопрягаемых деталей.

Проще говоря: OSSB определяет каркас управления; ISSB определяет полость управления.

1. Вычисление внешнего отступа

Внешний отступ (OSSB) = Tan (A/2) × (T+R)

Где A — угол изгиба, T — толщина листа, а R — внутренний радиус изгиба.

2. Вычисление внутреннего отступа

Внутренний отступ помогает определить, на каком расстоянии от касательной линии изгиба начинается изгиб материала на внутренней стороне листа. Это вычисление необходимо для совмещения изгиба с краем листа и предыдущими изгибами.

Выше показана формула отступа. Для более сложных изгибов в расчет может потребоваться включить дополнительные параметры, такие как K-фактор и припуск на изгиб.

Отступ делится на два типа: внутренний отступ и внешний отступ. На отступ влияют угол и радиус изгиба:

• Внутренний отступ — это расстояние от точки касания внутреннего радиуса до вершины внутренней линии штампа. Понимание внутреннего отступа заготовки является важной частью проектирования деталей из листового металла. При изменении угла или радиуса изгиба линия изгиба и вершина также смещаются.
• Внешний отступ — это расстояние от точки касания радиуса до внешней вершины фланца изгиба. Зная значения внешнего отступа и вычета на изгиб, можно вычислить припуск на изгиб.

Примеры вычисления отступа

Пример 1: Внутренний отступ

Рассмотрим листовой металл толщиной 2 мм, с углом изгиба 90 градусов и внутренним радиусом изгиба 5 мм.

Определите формулу:

Подставьте значения:

Вычислите тангенс:

Примените формулу:

Пример 2: Внешний отступ

Определите формулу:

Подставьте значения:

Вычислите тангенс:

Примените формулу:

IV. Семиступенчатое промышленное руководство по эксплуатации

1. Этап первый: Проверка и ввод исходных данных

Это основа всех последующих вычислений. Даже самая малая ошибка на этом этапе будет экспоненциально увеличиваться далее. Прежде чем трогать машину или формулу, необходимо убедиться, что наши входные данные отражают бесспорную физическую реальность.

(1) Подтвердить тип и партию материала

Возьмите нужный материал со склада и найдите его протокол испытаний материалов — это служит “свидетельством о рождении” детали.”

(2) Измерить фактическую толщину (T)

Используя откалиброванную микрометрическую головку, измерьте толщину в нескольких точках листа (как минимум в трёх: на обоих концах и в центре) и возьмите среднее значение. Никогда не полагайтесь только на номинальную толщину.

Например, лист с маркировкой «3,00 мм» может фактически иметь толщину 2,91 мм или 3,08 мм — разница, которая может быть критической для ваших расчётов.

(3) Определить целевые параметры

По чертежу определите два ключевых параметра: целевой внутренний радиус гиба (IR) и целевой угол гиба (A).

Даже в пределах одного сорта предел текучести может различаться между партиями на 10–15% в пределах стандартных допусков.

Предел текучести напрямую пропорционален упругому отскоку, что объясняет, почему “настройки, которые идеально работали на прошлой неделе, не подходят на этой”. Партии с более высоким пределом текучести требуют большей компенсации пружинящего эффекта.

2. Определить внутренний радиус гиба (IR) и выбрать соответствующую оснастку

Этот этап превращает абстрактный замысел конструктора (IR, указанный на чертеже) в реальность производственного цеха с использованием имеющейся оснастки.

(1) Проверить минимально допустимый IR

В зависимости от типа и толщины материала обратитесь к технологическим инструкциям или данным поставщика, чтобы убедиться, что указанный IR соответствует или превышает минимально допустимый радиус гиба для данного материала во избежание трещинообразования.

(2) Выбрать V-матрицу

Это одновременно самый критичный и наиболее часто неправильно понимаемый этап. При гибке на воздухе ширина выбранной V-матрицы определяет получающийся естественный IR — а не прямой выбор самого IR.

(3) Выбрать пуансон

Выберите пуансон с радиусом наконечника, меньшим или равным целевому внутреннему радиусу (IR).

(4) Золотое правило для ширины V-матрицы

Для низкоуглеродистой стали классическое “правило ×8” (ширина V-матрицы ≈ 8 × толщина материала T) — хорошая отправная точка, но не универсальная истина.

• Мягкий алюминий (5052): ширина V-матрицы ≈ 6 × T
• Нержавеющая сталь (304): ширина V-матрицы ≈ 10 × T
• Высокопрочная сталь нового поколения (AHSS): ширина V-матрицы ≈ 10–12 × T или больше

(5) Как ширина V-матрицы определяет IR?

IR ≈ 15–20% от ширины V-матрицы.

Например, при толщине низкоуглеродистой стали 3 мм и ширине V-матрицы 24 мм вы получите естественный IR примерно 3,6 мм.

Если ваша цель — IR 1,5 мм, достичь его с V-матрицей шириной 24 мм практически невозможно — нужна более узкая матрица (например, 12 мм). Осознание этого — большой шаг от любительского к профессиональному уровню гибки.

3. Определите динамический K-фактор

Попрощайтесь с универсальными таблицами — найдите истинный K-фактор для ваших конкретных условий. K-фактор не “ищут в таблице”, его подтверждают.

(1) Основной источник: внутренняя база данных

На основе подтверждённого материала, измеренной толщины (T) и приблизительного соотношения IR/T обратитесь к внутренней базе данных по процессам для проверенного начального значения.

(2) Вторичный источник: авторитетные таблицы

Если внутренних данных нет, обратитесь к таблицам от производителей оборудования или оснастки (например, TRUMPF, Bystronic) для начального значения. Вы также можете ознакомиться с характеристиками нашего современного оборудования в нашем Брошюры.

Диапазон K-фактора для распространённых материалов — краткая справка:

(3) Как создать собственную базу данных K-фактора

1) Точно вырежьте испытательный образец (например, 50 мм × 150 мм).

2) Используя пуансон, выбранный на шаге 2, согните его точно на 90° (повторно проверяйте с помощью высокоточного цифрового угломера).

3) Точно измерьте длины обеих полок L1 и L2, фактический внутренний радиус IR с помощью радиусного шаблона и толщину материала T.

4) Рассчитайте фактическое значение вычета на гиб (BD):

BD-фактическое = L1 + L2 − 150.

5）Теперь выполните обратный расчет K-фактора. Мы знаем, что BD = 2(IR + T) − BA (для изгиба на 90°), а BA = (π/2) × (IR + K × T). Подставив BD_фактическое, вы можете вычислить оптимальный K-фактор для текущей комбинации [материал + толщина + инструмент].

6）Запишите этот K-фактор для будущего использования.

4. Выполните расчеты по основной формуле

На этом этапе вы переводите физические параметры в числовые значения, которые машина может интерпретировать — систематично, строго и без упущения деталей.

Используя фактические значения, которые вы подтвердили и рассчитали, подставьте их в формулу расчета длины развертки. Наиболее эффективный подход — вычислить поправку на изгиб (Bend Deduction).

(1) Рассчитайте допуск на изгиб (BA)

BA = A × (π/180) × (IR + K × T)

Это представляет собой истинную длину дуги вдоль нейтральной оси в области изгиба.

(2) Рассчитайте внешнее смещение (OSSB / Setback)

OSSB = tan(A/2) × (IR + T)

Это геометрическое расстояние от виртуального острого угла до точки касания.

(3) Рассчитайте поправку на изгиб (BD)

BD = 2 × OSSB − BA

Это значение коррекции, которое нужно вычесть из идеальной общей длины.

(4) Рассчитайте окончательную длину развертки:

Длина развертки = (Длина внешнего фланца 1 + Длина внешнего фланца 2) − BD

Современное CAD/CAM ПО может выполнять эти расчеты автоматически, но вы должны убедиться, что “правила листового металла” в вашем ПО содержат ваши собственные измеренные и рассчитанные T, IR и K-фактор, а не только стандартные значения по умолчанию, которые могут сильно отличаться от реальных условий вашего производства.

Когда реальность не совпадает с симуляцией, понимание этих формул позволяет точно определить, какой параметр в CAD нужно проверить, вместо случайного изменения настроек машины. Формулы — это ваш диагностический инструмент. Для получения подробного руководства, которое глубже рассматривает эти расчеты, ознакомьтесь с нашим Точный расчёт коэффициента K, припуска на гибку и вычета на гибку.

5. Предвидьте и компенсируйте упругий возврат

Здесь мы напрямую боремся с “памятью” металла — используя физику, чтобы “обмануть” его, заставив пружинить точно в нужное нам положение.

(1) Найдите данные по упругому возврату

Основываясь на пределе текучести материала и соотношении IR/T, обратитесь к базе данных или справочным таблицам по упругому возврату, чтобы определить предполагаемый угол возврата.

(2) Примените переразгиб

Задайте угол “переразгиба” в системе ЧПУ листогибочного пресса.

Запрограммированный угол = Целевой угол − Предполагаемый угол упругого возврата.

Например, если целевой угол 90° и предполагаемый возврат 2°, следует запрограммировать гиб на 88°.

Современные листогибочные прессы оснащены системами измерения угла в реальном времени. С помощью лазеров или небольших контактных датчиков они измеряют угол гиба во время формовки и автоматически регулируют глубину хода пуансона на основе текущих данных, обеспечивая достижение точного целевого угла.

Это практически устраняет зависимость от таблиц упругого возврата, значительно повышая процент успешного изготовления первой детали и стабильность результата — особенно при работе с дорогостоящими материалами или высокопрочной сталью.

Упругий возврат не является постоянным; даже на одной и той же детали первый и второй гиб могут иметь разные значения возврата, поскольку наклёп от первого гиба изменяет поведение материала при втором. Это особенно заметно при формовке U-образных каналов, где требуется немного иная компенсация для второго гиба.

6. Проверка первой детали (FAI)

(1) Изготовьте первую деталь

Произведите первый образец строго в соответствии с установленными параметрами.

(2) Тщательные измерения

Используйте откалиброванные измерительные инструменты (высокоточный цифровой транспортир, штангенциркуль, высотомер, шаблон радиуса) для измерения всех параметров детали.

Если размеры не соответствуют, не вносите изменения наугад. Следуйте этой последовательности диагностики:

1) Сначала проверьте угол: Если угол неверный, ваша компенсация упругого возврата (Шаг 5) рассчитана неправильно. Отрегулируйте запрограммированный угол и попробуйте гиб снова. Не трогайте размеры, пока угол не будет правильным.

2) Затем проверьте размеры полок: Если угол правильный, но длины полок не совпадают, вероятно, ошибка в расчёте длины развертки — часто из-за неточного K-коэффициента (Шаг 3). Вернитесь к Шагу 3, чтобы пересчитать и скорректировать K-коэффициент.

3) Наконец, проверьте фактический IR: Используйте шаблон радиуса, чтобы измерить сформированный внутренний радиус. Соответствует ли он ожидаемому IR (определённому по V-матрице)? Если нет, возможно, ваше предположение о связи инструмента и IR неверно — что, в свою очередь, влияет как на K-коэффициент, так и на упругий возврат.

7. Запишите, оптимизируйте и стандартизируйте

(1) Структурированное ведение записей

Тщательно документируйте все успешные окончательные параметры пробного запуска в вашей базе данных процессов, связывая их с конкретным номером детали, партией материала и используемым оборудованием/оснасткой.

(2) Что необходимо записывать

Должно включать: фактическую толщину листа, модели верхнего и нижнего штампа, окончательный запрограммированный угол, измеренное значение упругого восстановления и точно вычисленный обратным методом коэффициент K-Factor.

Эта база данных — один из самых ценных активов компании: она количественно фиксирует и сохраняет “чуткость” и мастерство опытных операторов.

Двигаясь дальше, эти структурированные данные могут стать основой для интеграции системы управления производством (MES) или даже оптимизации с помощью машинного обучения. При наличии большой исторической базы данных система может автоматически рекомендовать оптимальные исходные параметры для новых деталей, сокращая время настройки с десятков минут до нескольких.

Строго следуя этим семи шагам, вы превращаете процесс гибки из ремесла, основанного на интуиции, в полностью управляемую, оптимизируемую и передаваемую инженерную науку.

V. Факторы, влияющие на упругое восстановление листового металла

Прежде чем перейти к факторам, влияющим на упругое восстановление листового металла, необходимо прояснить два основных понятия:

(1) Нейтральная ось

Во время гибки внешняя поверхность материала растягивается, а внутренняя сжимается. Теоретически существует переходный слой, который не испытывает ни растяжения, ни сжатия — это нейтральная ось. Ее положение при вычислении длины развёртки определяется коэффициентом K-Factor.

K-Factor = Расстояние от нейтральной оси до внутренней поверхности (t) / Толщина материала (T).

(2) Упругое последействие (возврат)

Металл обладает упругой памятью. Когда давление гибки снимается, материал стремится вернуть исходную форму, в результате чего окончательный угол получается меньше, чем угол инструмента. Это универсальная проблема в процессах гибки, которую необходимо понимать и компенсировать.

Теперь рассмотрим факторы, влияющие на упругое восстановление листового металла:

1. Свойства материала

Свойства материала действуют как “генетический код” процесса гибки — они определяют исходную сложность и фундаментальные правила игры.

(1) Предел текучести и модуль упругости

Вместе эти два параметра определяют, какая сила необходима для гибки материала и насколько сильно он будет “возвращаться” в исходное состояние.”

Модуль упругости отражает жесткость материала или его сопротивление деформации. Чем выше модуль, тем сильнее материал сопротивляется изгибу и тем выше его стремление вернуться после снятия нагрузки — следовательно, выше упругое восстановление.

Это объясняет, почему нержавеющая сталь (с модулем упругости около 200 ГПа) проявляет значительно большее упругое восстановление, чем алюминиевые сплавы (около 70 ГПа).

Предел текучести обозначает переход между упругой и пластической деформацией (постоянным изменением формы). Чем выше предел текучести, тем большее напряжение необходимо для возникновения постоянной деформации — и тем выше упругое восстановление. Это является ключевой сложностью при гибке современных сталей повышенной прочности (AHSS).

(2) Пластичность

Обычно измеряемая в процентах удлинения, пластичность показывает, насколько материал можно растянуть перед тем, как он разрушится.

Пластичность напрямую определяет пределы изгиба материала. На внешней стороне изгиба материал растягивается; если это удлинение превышает порог пластичности материала, образуются трещины. Это приводит к парадоксальному, но важному факту: для любого материала существует минимальный внутренний радиус изгиба. Попытка сделать изгиб меньше этого радиуса неизбежно приведёт к разрушению.

(3) K‑фактор

Более мягкие, пластичные материалы — такие как мягкий алюминий — легче сжимаются и текут на внутренней стороне изгиба, позволяя нейтральной оси смещаться внутрь. Это приводит к меньшему K‑фактору (обычно около 0,33–0,40).

Напротив, более твёрдые, высокопрочные материалы — такие как высокопрочная сталь — оказывают схожее сопротивление деформации как при растяжении, так и при сжатии. В результате нейтральная ось, как правило, остаётся близко к середине толщины материала, что даёт более высокий K‑фактор (около 0,5).

(4) Пружинение

Предел текучести и упругое пружинение почти прямо пропорциональны. Чем выше прочность материала, тем больше доля общей деформации, остающаяся в упругой области — что приводит к более выраженному и менее предсказуемому пружинению.

2. Геометрические параметры

(1) Отношение внутреннего радиуса изгиба (IR) к толщине материала (T) (IR/T)

Это не просто простое измерение — это основной фактор, определяющий механику изгиба. Оно определяет степень деформации.

Малое отношение IR/T (резкие изгибы, например IR/T < 1) заставляет материал испытывать интенсивную пластическую деформацию в очень ограниченном пространстве. Это создаёт крайне высокие концентрации растягивающих напряжений во внешних волокнах — часто являющиеся непосредственной причиной появления трещин.

В то же время сильное сжатие внутренних слоёв смещает нейтральную ось внутрь, уменьшая K‑фактор.

Большое отношение IR/T (плавные изгибы, например IR/T > 5) приводит к более постепенной деформации и более равномерному распределению напряжений. Однако большая часть этой деформации происходит в упругой области, что означает, что пружинение становится более значительным и труднее контролируемым.

В этом случае нейтральная ось находится очень близко к физическому центру материала, а K‑фактор приближается к 0,5.

(2) Угол изгиба (A)

Сам угол напрямую не изменяет свойства материала, но определяет общую деформацию. Изгиб на 120° подвергается большей пластической деформации, чем изгиб на 30°, и, следовательно, испытывает большее суммарное пружинение.

Многие считают, что резкие изгибы (малый IR) по своей природе сложнее контролировать. На практике изгиб с большим радиусом, “плавный”, может быть гораздо более сложным, так как пружинение больше и сильно чувствительно даже к малейшим различиям между партиями материала. Достижение точности при плавном изгибе на 160° часто требует больше мастерства, чем при стандартном изгибе на 90°.

3. Параметры процесса

(1) Метод гибки

Это самый критический тактический выбор, так как он фундаментально изменяет механику процесса.

(2) Ширина раскрытия V‑образной матрицы

Она напрямую влияет как на требуемую силу гибки, так и на получаемый внутренний радиус.

Более широкое V‑раскрытие увеличивает плечо рычага, снижая необходимое усилие — но также способствует формированию большего естественного внутреннего радиуса и увеличивает упругий возврат.

Широко применяемое “правило 8× толщины” (ширина V ≈ 8 × T) — это промышленный компромисс между усилием, радиусом гибки и управляемостью.

(3) Скорость гибки

Часто недооцененный фактор: чрезмерная скорость может вызывать нагрев, локально изменяя свойства материала, и влиять на его поведение тонкими способами из-за ударных эффектов — немного изменяя характеристики упругого возврата.

4. Факторы оборудования

(1) Точность и повторяемость

Изношенный гидравлический пресс‑гиб может останавливать ползун в слегка разных положениях каждый раз — микронные отклонения, способные вызвать угловые расхождения на 0,1–0,5°, что неприемлемо для точных сборок.

Современные электромеханические серво‑ или полностью электрические машины обеспечивают гораздо лучшую повторяемость по сравнению с традиционными гидравлическими.

(2) Износ инструмента

Кончик пуансона и плечи матрицы со временем изнашиваются. Износ кончика пуансона увеличивает его радиус, что, в свою очередь, увеличивает фактический внутренний радиус гиба (IR) и влияет на упругий возврат. Износ плеч матрицы изменяет эффективную ширину V‑образного раскрытия, также изменяя результаты гибки.

Это медленный, но непрерывный процесс — и распространённая причина того, почему детали из одной партии могут иметь разные размеры, если они изготовлены с разницей в несколько дней.

(3) Прогиб станка и системы компенсации прогиба

При больших нагрузках даже самая жёсткая машина немного прогибается, как лук — явление, называемое прогибом — из-за чего угол гиба в центре длинной детали оказывается меньше, чем на её концах.

Современные листогибочные прессы оснащены системами компенсации прогиба, которые создают контролируемый подъём нижней балки — гидравлически или механически — чтобы компенсировать прогиб. Точность и отзывчивость этой системы напрямую влияют на прямолинейность длинных деталей.

5. Разъяснение распространённых теоретических заблуждений

(1) Миф о фиксированном K‑факторе

K‑фактор — это не универсальная константа, которую можно взять из таблицы. Это динамический результат, определяемый совокупным воздействием свойств материала (первое измерение), соотношения IR/T (второе измерение) и метода гибки (третье измерение). Любая таблица K‑фактора даёт лишь отправную точку для конкретных условий. Настоящие специалисты умеют точно настраивать его для каждого реального сценария.

(2) Недооцененная правда о направлении волокон

Металлы приобретают микроскопическую “волокнистую” структуру в процессе прокатки.

Гибка параллельно волокнам (линия гиба вдоль волокон) выполняется легче, но внешние волокна в месте гиба более подвержены разрыву — повышается вероятность дефектов или трещин.

Гибка перпендикулярно волокнам (линия гиба поперёк волокон) требует больше усилий, но даёт более стабильный гиб; внешние волокна способны выдерживать большее растяжение, что обеспечивает более равномерный радиус и более высокое качество гиба.

Для ответственных деталей в конструкторской документации обычно указывают направление раскроя, чтобы линия гиба была расположена под оптимальным углом к направлению волокон материала — обычно 90 градусов.

(3) Применение общих формул без учёта реальных методов производства

Использование формул расчёта припуска на гиб или компенсации упругого возврата, разработанных для "гибки в воздухе", напрямую при "осадке" или "штамповке" совершенно некорректно. Каждый из этих трёх методов основан на принципиально разных подходах: гибка в воздухе — это прогноз и компенсация; осадка — это силовое формование и коррекция; штамповка — это переработка формы и полное устранение упругого возврата.

Необходимо согласовать математическую модель с выбранным методом (или стратегией) производства — иначе вы будете гнаться за невозможным.

VI. Припуск на гиб и вычет на гиб

1. Припуск на гиб

Припуск на гиб является длиной нейтральной оси между линиями сгиба, с учетом растяжения материала в процессе гибки. Формула расчета:

Прибавка на гиб (Bend Allowance) = (угол гиба × (радиус гиба + толщина материала)) × π / 180

Вы также можете попробовать это Калькулятор гибки листового металла.

2. Вычитание на гиб (Bend Deduction)

Вычитание на гиб — это величина, вычитаемая из общей длины заготовки, чтобы получить требуемые окончательные размеры после гибки. Формула:

Вычитание на гиб = 2 × (радиус гиба + толщина материала) × tan(угол гиба / 2)

BA (прибавка на гиб) = 2 × OSSB − BD (вычитание на гиб).

Внешний отступ можно вычислить по следующей формуле:

Сумма вычитания и прибавки на гиб равна удвоенному внешнему отступу. Это можно выразить через T (толщину листа), A (угол гиба) и R (внутренний радиус гиба). Для изгиба под 90° внешний отступ равен радиусу гиба плюс толщине листа.

Когда угол гиба меньше 90°, обычно используется дополнительный угол; для углов больше 90° обычно применяют либо включенный угол, либо дополнительный угол.

3. Практический расчет гиба — пример

Рассмотрим практический пример. Предположим, у вас есть панель из листового металла толщиной 2 мм, с радиусом гиба 5 мм и углом гиба 90 градусов. Используя приведенные формулы:

Внешний отступ: 5 мм + 2 мм = 7 мм

Припуск на гиб: (90 × (5 + 2)) × π / 180 = 11 мм

Вычитание на гиб: 2 × (5 + 2) × tan(90 / 2) = 14 мм

Ⅵ. Прибавка на гиб и вычитание на гиб

1. Припуск на гиб

Припуск на гиб является длиной нейтральной оси между линиями сгиба, учитывающей растяжение материала в процессе гибки. Формула для прибавки на гиб:

И вы можете просмотреть здесь, чтобы увидеть Калькулятор гибки листового металла.

2. Вычитание на гиб (Bend Deduction)

Вычитание на гиб — это величина, вычитаемая из общей длины плоского листа для достижения желаемых окончательных размеров после гибки. Формула для расчёта вычета на гибку:

BA (допуск на гибку) = 2OSSB – BD (вычет на гибку)

Величину внешнего отступа можно рассчитать по следующей формуле

Сумма вычета на гибку и допуска на гибку равна удвоенному внешнему отступу. Это можно выразить как T (толщина листа) + A (угол гибки) + R (внутренний радиус гиба). Для угла гибки 90° значение отступа равно радиусу гиба плюс толщина листа.

Когда угол гибки меньше 90°, обычно используют дополнительный угол, а когда угол гибки больше 90°, обычно используют включённый угол или дополнительный угол.

3. Практика Расчёт гиба Пример

Рассмотрим практический пример, чтобы проиллюстрировать эти концепции. Предположим, у вас есть кусок листового металла толщиной 2 мм, радиусом гиба 5 мм и углом гиба 90 градусов. Используя приведённые формулы:

Отступ: 5 мм + 2 мм = 7 мм

Припуск на гиб:

Вычет на гиб:

Ⅶ. Что такое Радиус гиба листового металла?

Радиус гиба — это расстояние от оси гиба до внутренней поверхности листа, обычно подразумевается внутренний радиус. Значение внешнего радиуса равно внутреннему радиусу плюс толщина листового металла.

Чем меньше радиус, тем выше напряжение и сжатие материала. Размер радиуса определяется свойствами металлического материала, такими как прочность на растяжение, пластичность, толщина и размер отверстия матрицы. Как правило, чем больше размер отверстия матрицы, тем больше радиус.

1. Таблица допуска на изгиб

2. Таблица вычета на гибку

Ⅷ. Распространённые ошибки в расчётах отступа при гибке листового металла

1. Неправильная конструкция формы

Неправильный дизайн пресс-формы — распространённая ошибка при расчётах отступов в листовом металле. Если пресс-форма не соответствует спецификациям материала или имеет неточности, это может привести к неравномерной деформации при гибке. Это часто усиливает эффект упругого возврата, что приводит к неправильным отступам.

Обеспечение точности конструкции пресс-формы и её соответствия свойствам материала имеет решающее значение для достижения требуемой точности гиба.

2. Игнорирование свойств материала

Пренебрежение характеристиками материала, такими как толщина, прочность и пластичность, может привести к значительным неточностям в расчётах отступов. Эти параметры имеют ключевое значение для определения поведения материала при гибке.

Например, материалы с большей прочностью на растяжение могут демонстрировать повышенный упругий возврат, что требует корректировок в расчётах отступов. Глубокое понимание и учёт этих свойств крайне важны для достижения точных результатов гибки.

3. Ошибки в расчёте отступов

Ошибки возникают, когда включённый угол не корректируется до дополнительного угла или когда коэффициент K, влияющий на положение нейтральной оси, игнорируется. Эти ошибки могут привести к неправильным значениям отступов. Чтобы избежать подобных проблем, необходимо использовать правильные формулы и тщательно проверять каждый шаг процесса расчёта.

4. Игнорирование роли радиуса гиба

Выбор подходящего радиуса гиба с учётом характеристик материала необходим для точной гибки. Радиус гиба играет ключевую роль в воздействии сил растяжения и сжатия на материал.

Выбор меньшего радиуса может усилить эти силы, что приведёт к увеличенной деформации и большим отступам. Правильно подобранный радиус гиба обеспечивает точность конечного изгиба.

5. Недооценка влияния температуры и остаточных напряжений

Степень упругого возврата зависит от температуры, так как она влияет на пластичность материала. Повышенные температуры обычно уменьшают упругий возврат, позволяя выполнять более точную гибку.

Кроме того, остаточные напряжения от предыдущих этапов обработки могут повлиять на конечный результат. Эффективное снятие этих напряжений имеет решающее значение для точных расчётов.

6. Пропуск моделирования и экспериментальных данных

Игнорирование инструментов моделирования и экспериментальных данных может привести к неточным прогнозам упругого возврата и отступов. Методы, такие как конечно-элементный анализ (FEA), дают важные сведения о поведении материала при гибке, позволяя более эффективно компенсировать и корректировать отступы.

7. Недостаточный контроль процесса

Для обработки сложных форм или операций с несколькими гибами необходим точный контроль процесса. Опытные техники могут уменьшить упругий возврат, регулируя параметры процесса, выбирая подходящие материалы и обеспечивая точный дизайн пресс-формы. Применение современных методов управления помогает поддерживать стабильность и точность операций гибки.

Ⅸ. Проектирование с учётом отступов

Роль отступов в точности проектирования

• Предотвращение помех или выступов в сопрягаемых фланцах или сборках
  • Правильные расчёты отступов обеспечивают точное совмещение соединительных фланцев без помех или выступов, которые могут нарушить посадку и функциональность сборки.
  • Игнорирование отступов может привести к зазорам, перекрытиям или несоосности деталей, что вызывает структурные слабости или эстетические проблемы.
  • Пример из практики: Неправильно рассчитанные отступы в конструкции фланцев часто приводят к помехам, требующим доработки или переработки, особенно в сложных сборках, таких как корпуса или ящики.

Включение допусков

• Установка допусков для учёта отклонений в процессе производства
  • Допуски определяют допустимые отклонения размеров, чтобы детали подходили друг к другу с учётом производственных вариаций.
  • Более свободные допуски снижают затраты, но могут вызвать проблемы с совмещением, тогда как более строгие допуски повышают точность, но обходятся дороже и сложнее в достижении.
  • Пример накопления допусков: В конструкциях с несколькими изгибами суммарные допуски могут привести к значительным отклонениям, если их не контролировать должным образом.
  • Лучшие практики:
    • Сотрудничайте с производителями на раннем этапе, чтобы установить реалистичные допуски, исходя из возможностей производства.
    • Используйте стандарты, такие как ISO 2768 или ASME Y14.5, для обеспечения единообразных допусков.

Особенности, связанные с материалом

• Проектирование отступов для различных материалов
  • Свойства материала, такие как предел текучести, упругость и толщина, влияют на требования к отступам:
    • Алюминий: Большой пружинный возврат требует большей компенсации в расчётах отступов.
    • Сталь: Меньший пружинный возврат, но более высокие требования к усилию при изгибе; отступы должны учитывать твёрдость и толщину материала.
    • Нержавеющая сталь: Требует более строгих допусков из-за твёрдости и склонности к деформации при изгибе.
  • Пример: Детали из алюминия требуют большего радиуса изгиба и отступов по сравнению со сталью, чтобы избежать трещин или чрезмерного пружинного возврата при изгибе.

Примеры проектных сложностей

• Реальные проблемы, вызванные игнорированием отступов
  • Помехи в сборках с фланцами: Игнорирование отступов приводит к перекрывающимся фланцам или зазорам, что вызывает плохую подгонку и дополнительную доработку во время сборки.
  • Накопление допусков: Без правильных расчётов отступов накопительные ошибки при множественных изгибах могут привести к значительным неточностям размеров.
  • Отказы, связанные с материалом: Использование одинаковых значений отступов для разных материалов (например, алюминия и стали) может привести к растрескиванию, чрезмерному пружинению или смещению деталей.
  • Решения:
    • Используйте инструменты проектирования, такие как SolidWorks или AutoCAD, с встроенными калькуляторами отступов, чтобы предсказать и скорректировать эти проблемы на этапе проектирования.
    • Применяйте прототипирование и моделирование (например, FEA) для проверки конструкции перед производством.

Ⅹ. Часто задаваемые вопросы

1. Почему отступ листового металла важен при изготовлении металлических изделий?

Отступ листового металла имеет решающее значение при изготовлении, поскольку обеспечивает точность и аккуратность при достижении требуемой формы и размеров конечного компонента. Правильный расчёт отступа помогает определить корректное расположение изгибов с учётом таких факторов, как угол изгиба, радиус изгиба и толщина материала.

Это необходимо для компенсации пружинения, предотвращения проблем с конструкцией, таких как взаимные помехи или плохо обработанные края, и для обеспечения того, чтобы изготовленная деталь соответствовала заданной геометрии и требованиям к посадке. Понимание отступа также способствует точным расчётам припуска на изгиб и вычета изгиба, что ведёт к отличной подгонке и высокому качеству конечного изделия.

2. Какие распространённые ошибки встречаются при расчёте отступов и как их устранить?

Распространённые ошибки при расчёте отступов включают неправильное использование формул, игнорирование свойств материала, пренебрежение пружинением и неточные измерения угла и радиуса изгиба. Устранение ошибок включает правильное применение формул, учёт свойств материала, таких как K-фактор, компенсацию пружинения и проверку измерений.

Использование программ для моделирования, проведение экспериментальной проверки, анализ чертежей и обеспечение соответствующего обучения помогают исправлять эти ошибки. Устраняя их, изготовители могут добиться точных компонентов из листового металла, как обсуждалось ранее в статье.

XI. Заключение

Понимание и точный расчёт отступа листового металла являются необходимыми для точной и эффективной обработки металлов. В этом блоге представлены определение, метод расчёта и связанные термины, касающиеся отступа при гибке листового металла.

Отступ — важный аспект проектирования заготовки и тесно связан с K-фактором в гибке листового металла, припуск на гиб, вычет изгиба, а также с другими факторами, которые помогают вручную изменять плоский шаблон для получения детали правильного размера.

Отступ учитывается только для углов до примерно 170°. Если же угол изгиба приближается к 180°, значения внутреннего и внешнего отступов можно не учитывать, поскольку значение отступа стремится к бесконечности и изгиб становится почти плоским.

В компании ADH мы занимаемся проектированием и производством станков для обработки листового металла, включая листогибочных прессов и лазерные станки для резки. Свяжитесь с нами свяжитесь с нами сегодня для бесплатной консультации или скачайте наш подробный справочник по гибке листового металла, чтобы узнать больше.