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 nedostudoval kombinovanou formu doktorského studia (...). 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

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
Akademie tváření: Technologičnost konstrukce v návrhu výstřižků

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 druhým 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. Volba témat je v souladu s technickými možnostmi, které nabízejí stroje právě výše zmíněného výrobce, který bezesporu představuje špičku v oboru, a proto se na něj i redakce při tvorbě Akademie tváření obrátila. Rádi přivítáme vaše připomínky jak ke koncepci seriálu, tak i k samotnému obsahu konkrétních příspěvků.
Za autorský kolektiv Roman Dvořák

Akademie tváření: Hluboké tažení

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 připravujeme již druhým rokem. 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. Volba témat je v souladu s technickými možnostmi, které nabízejí stroje právě výše zmíněného výrobce, který bezesporu představuje špičku v oboru, a proto se na něj i redakce při tvorbě Akademie tváření obrátila.

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.

Související články
Bezpečnostní spojování tvářením za studena

Přinášíme aktuální informaci z polského veletrhu ITM v Poznani. V kategorii inovace a technika získal Zlatou medaili exponát firmy BalTec – tvářecí centrum RNC.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Hospodárnější střihání statorových a rotorových plechů

Podle nedávné tiskové informace firmy Schuler je možno ovládaným střihacím nástrojem podstatně zlepšit flexibilitu a ekonomii střihání plechů pro elektrické stroje.

Mechanizované nástroje pro ruční stříhání plechů

Pro ruční stříhání plechů a trubek lze použít tři nově vyvinuté postupy: stříhání s nůžkami s úzkými čelistmi, nůžkami na plech a obrážení. V článku je ukázáno, kdy je nejvýhodnější použít kterou metodu stříhání.

Lehčí a čistější řezání vysoce pevných dílů

Automobilový průmysl řeší u karoserií především nízkou hmotnost a bezpečnost při nárazu. Proto se na vybrané části karoserie používají vysoce pevné ocele schopné tváření za tepla. Typickým příkladem je nový VW Golf VII. Při řezání vysoce pevných ocelí se s výhodou používá laser.

Zdokonalený procesní řetězec

Konstrukce dílů, zhotovení řezných plánů a programů ohýbání, plánování výrobních procesů a jejich kontrola: moderní výrobu plechu si už nelze představit bez výkonného softwaru. Pomocí nového BySoft 7 společnosti Bystronic může uživatel rychle a pohodlně zkonstruovat rozměrově přesné díly a pouhým stisknutím tlačítka vypracovat řezné plány a programy ohýbání. Kromě toho je zajištěno a kontrolováno efektivní plánování výrobních procesů. Pro další zdokonalování procesního řetězce při zpracování plechů jsou však navíc zapotřebí vysoce moderní stroje. V tomto ohledu jsou vhodné oba dva nové stroje firmy Bystronic - laserový řezací stroj ByAutonom a ohraňovací lis Xcite.

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