Témata
Reklama

Akademie tváření: Technologičnost konstrukce při ohýbání

Přinášíme vám další díl naší Akademie, kterou pro vás ve spolupráci s odborníky Ústavu strojírenské technologie FS ČVUT v Praze a technickými specialisty firmy Trumpf již třetím rokem připravujeme. V jednotlivých příspěvcích se postupně věnujeme konkrétním technologiím zpracování plechu, jež jsou představeny jak po teoretické stránce, tak následně v konkrétních aplikacích na strojích Trumpf.
Tento článek volně navazuje na předchozí v rámci akademie tváření, především na již popsanou problematiku ohýbání, odpružení v plošném tváření a technologičnost konstrukce v návrhu výstřižku. Článek popisuje obecná pravidla z hlediska technologičnosti konstrukce pro technologie ohýbání.
Rádi přivítáme vaše připomínky jak ke koncepci seriálu, tak i k samotnému obsahu konkrétních příspěvků.
Za autorský kolektiv Roman Dvořák
roman.dvorak@mmspektrum.com

Tento článek je součástí seriálu:
Akademie tváření
Díly
František Tatíček

Vedoucí skupiny Tváření na FS ČVUT v Praze

Roman Dvořák

Je absolventem oboru Strojírenská technologie Fakulty strojní ČVUT v Praze, kde nakonec kombinovanou formu doktorského studia po dlouhých letech nedostudoval (...). V roce 1997 nastoupil do vydavatelství Vogel Publishing na post odborného redaktora vznikajícího strojírenského titulu MM Průmyslové spektrum. V roce 1999 přijal nabídku od německého vlastníka outsourcingovat titul do vlastního vydavatelství. 

Základní zásady při navrhování technologičnosti konstrukce při ohýbání jsou analogické navrhování konstrukce výstřižků. V tomto příspěvku uvedeme pouze specifické zásady, které platí pro navrhování konstrukce při ohýbání.

Reklama
Reklama
Reklama

Praskání a tvorba vln

Při ohýbání materiálu mohou kromě již dříve uváděných problémů, jako byla deformace průřezu a odpružení materiálu, nastat další problémy, mezi něž patří praskání materiálu a tvoření vln.

K praskání materiálu (vznik trhlin na vnější straně) dochází v okamžiku, kdy dojde k překročení kritické hodnoty poloměru ohybu r/s, což může být způsobeno zpevněním materiálu, stavem materiálu (žíhaný, tvářený za studena apod.) nebo průběhem vláken. Osa ohybu by proto měla být kolmá na směr vláken materiálu (odpružení je ale větší) nebo minimálně pod úhlem 30°. Polotovary připravované stříháním mívají na střižných plochách otřep. Je nutné dbát na umístění přístřihu v nástroji s respektováním tohoto otřepu nebo jej odstranit.

Při návrhu ohýbaných dílů je třeba respektovat požadavky na hodnoty poloměrů ohybu. Poloměr ohybu musí být alespoň takový, aby v krajních vláknech došlo k překročení hodnoty meze kluzu (ke vzniku plastické deformace). Poloměr nesmí však být ani příliš malý, aby deformace krajních vláken nepřekročila hodnotu meze pevnosti. Poloměr ohybu se má volit z hlediska odpružení co nejmenší, ale vzhledem k tvárnosti a tloušťce ohýbaného materiálu co největší. Jinak může docházet k destrukci v ohýbaném průřezu.

Pro zachování kvalitních výrobků je nutné dodržovat následující obecné zásady:
• osa ohybu by měla směřovat kolmo na směr vláken vzniklých při válcování;
• poloměr ohybu je nutno volit co nejmenší, aby se zmenšilo odpružení, ale také co největší, aby nedošlo ke vzniku trhlin nebo nežádoucímu ztenčení materiálu;
• oproti volnému ohybu dát přednost ohýbání s kalibrací;
• zvolit vhodnou úpravu funkčních částí ohýbacího nástroje, např. pro zamezení posunutí místa ohybu při ohýbání součásti;
• nezmenšovat tolerance rozměrů ohýbaného tvaru pod hranici dosažitelnou běžným ohýbáním;
• vzdálenost místa ohybu od kraje materiálu má být tím větší, čím je materiál tvrdší;
• uvolnit místo ohybu od neohýbaných části materiálu pro eliminaci nepravidelnosti ohybu a eliminaci rizika natržení okraje;
• pro eliminaci rizika posunu materiálu při ohýbání z důvodů krátkých nebo nestejně dlouhých částí je nutné materiál fixovat;
• jsou-li v oblasti ohybu přesné otvory, je nutné vystřihnout je dodatečně;
• předem vystřižené otvory nebudou deformovány, když jejich okraje budou od ohybu v dostatečné vzdálenosti;
• osa ohybu by měla směřovat kolmo k obrysu součásti, aby nedocházelo k posunutí dílu při ohybu, popř. nežádoucí deformaci průmětu ohybu;
• ostrých ohybů lze docílit jen dodatečným ražením, ale je nutné v místě ražení vytvořit zásobu materiálu;
• neuzavírat součást vícenásobnými ohyby, aby nedocházelo na pohyblivé čelisti složitého tvaru k problémům při zakládání či vyjímání součásti;
• výlisky s velkými poloměry ohybu jsou málo tuhé a je účelné je vyztužit žebry;
• v místě ohybu dochází vždy ke ztenčení materiálu, doporučuje se připouštět 20% ztenčení;
• ponechávat netolerované rozměry ohýbaných výlisků všude, kde to funkce součásti připouští.

Některé zásady podrobněji

Při výrobě plechů vzniká v materiálu vláknitá struktura. Pokud provádíme pouze ohyb v jednom směru, měla by být osa ohybu kolmá na vlákna. Pokud provádíme více ohybů, jejichž osy jsou na sebe kolmé, pootočíme nástřih o 45°. Při ohýbání rovnoběžně s průběhem vláken mohou při určitém poloměru ohybu vzhledem k tloušťce ohýbaného materiálu na povrchu dílu vznikat trhliny.

Obr. 1. Umístění osy ohybu v závislosti směru válcování

Při výrobě otvorů blízko umístěných u ohybu musíme dodržet jejich minimální vzdálenost od ohybu, aby nedocházelo ke zdeformování otvoru. Minimální vzdálenost od místa ohybu je r + 2s(r – poloměr ohybu, s – tloušťka plechu). Pokud potřebujeme otvor, který je v menší vzdálenosti, vyrábíme ho až po ohybu. Je také možné vystřihnout „zdeformovaný otvor“, který se nám po samotném ohybu zdeformuje na požadovaný tvar. Tvar stříhaného otvoru v takovém případě bývá stanovován experimentálně, tento postup je vhodný u hromadně vyráběných dílů.

Obr. 2. Vzdálenost otvoru od osy ohybu

Obr. 3. Zjednodušení výchozího tvaru (vlevo méně vhodné, vpravo vhodnější)

Zásady technologičnosti konstrukce mohou ovlivnit i počet jednotlivých ohybů. Na obr. 3 jsou dva tvarově podobné díly, které lze vyrobit s menším či větším počtem ohybů. Výrobně je komplikovanější provést ohyb až do kraje materiálu.

Obr. 4. Minimální délka ramene při ohýbání

Vzdálenost místa ohybu od okraje materiálu závisí především na vlastnostech materiálu. S rostoucí tvrdostí materiálu roste tato vzdálenost. Pro poloměr ohybu r ≤ 1 mm platí minimální délka ramena b ≥ 3(s+r), (nejméně však 2 mm). Pro poloměr ohybu r >1 mm je minimální délka ramena b ≥ (2,5 – 3)s.

Tab. 1. Příklady minimálních hodnot poloměrů ohybu pro vybrané jakosti materiálů

Ing. František Tatíček, Ing. Martin Ouška, Ing. Lukáš Turza

frantisek.taticek@fs.cvut.cz

ČVUT v Praze, Fakulta strojní

Reklama
Související články
Zvýšení produktivity, efektivity a kvality kovových výlisků

Výrobní společnost ANC Components a výzkumná společnost Comtes FHT spolupracují na výzkumném projektu Eureka s cílem zefektivnit výrobní proces a zvýšit produktivitu a kvalitu přesně lisovaných dílců a plně eliminovat dodatečné sekundární operace. Výsledky ze čtyř etap zmíněného projektu přinášejí rentabilitu technologie přesného střihu a konkurenční výhodu společnosti ANC Components v této oblasti. Řešení projektu bylo již dříve prezentováno ve vydání MM 10/2012, MM 1, 2/2015 a dále v Hutnických listech 4/2013.

Chytré stroje přivádějí továrny k životu

Bezpečné balicí stroje připojené k Ethernetu zvyšují produktivitu, zlepšují flexibilitu, snižují komplexnost konstrukce a řeší problémy pracovníků v provozu.

Nanovlákenná membrána v oknech ochrání stroje i pracovníky

Zatímco o smogu v ulicích se vedou časté debaty, znečištěný vzduch v interiéru patří k opomíjeným tématům. A to i přesto, že podle Světové zdravotnické organizace stojí život 4,3 milionu lidí ročně a v průmyslových objektech ohrožuje jak zdraví pracovníků, tak samotný provoz. Díky rozvoji moderních technologií nyní interiér účinně ochrání nanovlákenná okenní membrána.

Související články
Je zaškrabávání nezastupitelná metoda?

V minulém vydání jsme uvedli 1. díl pohledu do minulosti i současnosti řemeslné výroby obráběcích strojů. Nyní vám přinášíme pokračování tohoto článku o unikátní metodě – technologii zaškrabávání.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
3D analýzy a filtrace profilu povrchu

Kvalitativní rozvoj měřicích a zejména vyhodnocovacích metod pro posuzování kvality textury povrchu urychlil praktickou aplikovatelnost dokonalejší prostorové charakteristiky jeho profilu. Komplexnější popis vlastností povrchu je přínosný nejen pro jeho detailnější poznání, ale především rozšířením poznatků o vztahu stavu povrchu k jeho funkčnímu chování.

Efektivní aplikace laseru

Technické strojírenské veřejnosti není příliš známo, že v současné době existují technologické aplikace, které doslova drží srovnatelný krok s inovacemi v oblasti informačních technologií. Jednou takovou je aplikace laseru. Naší snahou bude vám tyto technologie představit.

Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

Na cestě ke zrození stroje,
Část 1. Průzkum trhu

Série 10 článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje postup výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, v jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu a návratnost investic.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Made in Česko - Romantické tóny z Hradce Králové

V roce 1948 byla doslova ze dne na den znárodněna česká firma Petrof vyrábějící dokonalé, světově proslulé klavíry. Její majitel, dědeček dvou dam a pradědeček třetí, tedy těch, které v současné době firmu úspěšně vedou, musel tehdy okamžitě svoji továrnu opustit. O dlouhou řadu let později se, nejen díky revoluci, ale i díky nezměrnému úsilí jeho samého i jeho potomků, podařilo firmu, která figuruje na předním místě mezi českým „rodinným stříbrem“, vrátit do rukou rodiny Petrofů.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

MSV představí svět budoucnosti

Mezinárodní strojírenský veletrh vstupuje do svého již 61. ročníku. Během let se z něj stal nejrenomovanější oborový veletrh. Je tedy jasné, že řídit jej tak, aby renomé neztratil, není nic snadného a vyžaduje to člověka nejen schopného, ale i zkušeného. Současný ředitel, Ing. Michalis Busios, bezesporu splňuje obojí. Dokladem je skutečnost, že pro veletrh úspěšně pracuje již od roku 2008.

CIMT Peking, Část 2. Win Together

Podtitul veletrhu CIMT 2019 byl: 融合共赢 智造未来. Musíte uznat, že motto veletrhu je v této pro nás exotické podobě zahaleno značným tajemstvím. Dáte-li větu do automatického překladače, výsledná myšlenka zní: fúze a výhra. Jednoduchá slova, divný obsah - tento způsob nalezení významu věty opravdu není žádná výhra. Proto se o nápravu "ztráty v překladu" pokusíme v druhém vstupu z veletrhu, ve kterém se tentokrát podíváme i za technikou.

CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit