Искусство и наука гибки листового металла

Крепление двигателя. Прочный корпус. Кронштейн 43,7°. Для обычного взлома требуется как минимум одна угловая металлическая деталь, и лучшим инструментом для ее изготовления по-прежнему остается старый добрый листогибочный пресс. Гибка деталей требует некоторых дополнительных размышлений при проектировании и компоновке разверток, поэтому, если вы хотите знать о припусках на сгиб, вычете сгиба и о том, как сгибать точные детали даже без пресса, читайте дальше.

Наиболее распространенными методами гибки, но, конечно, не единственными, являются гибка воздухом и гибка дном. Они могут быть выполнены на одном листогибочном прессе и обычно не требуют давления более 25 тонн для общего использования в мастерских. Листогибочный пресс также оснащен задним упором с ручным управлением или с ЧПУ, который позволяет точно позиционировать линию сгиба. Как и все прессы, листогибочные прессы немного обманчивы относительно своей потенциальной опасности. Они выглядят спокойными и двигаются медленно, но в тот момент, когда их сила достигает материала, все может произойти очень быстро.

Однако, если у вас нет доступа к листогибочному прессу, вам не совсем не повезло. Существуют методы прорези, при которых материал ослабляется на линии сгиба ровно настолько, чтобы обеспечить хороший изгиб стали толщиной до 1/4 дюйма, используя только верстачные тиски.

При воздушной гибке используется штамп и часто V-образная нижняя матрица. Профиль пуансона определяет радиус изгиба, а глубина хода определяет угол изгиба. Поскольку глубина хода на станке регулируется, воздушная гибка позволяет сгибать листовой материал под произвольным углом без замены штампа или пуансона. Отверстие нижней матрицы следует выбирать адекватно в зависимости от толщины материала и радиуса изгиба, и хорошее практическое правило составляет от 6 до 12 раз толщину материала. Это обеспечит хорошие результаты и долгий срок службы инструмента. Однако вы быстро заметите, что даже профессиональные мастерские используют нижнюю матрицу 3/4 дюйма практически для чего угодно, вот и все. После отпускания пуансона материал немного отпружинит, что необходимо компенсировать чрезмерным изгибом материала. Воздушная гибка не очень хороша с точки зрения угловой точности, но может работать с различными материалами, толщиной материала и углами изгиба без переоснащения.

Как и в случае с гибкой воздухом, при изготовлении дна используется пуансон и V-образная нижняя матрица. Однако пуансон будет прижимать материал к внутренним поверхностям нижней матрицы, поэтому угол нижнего инструмента определяет угол изгиба. Таким образом, метод требует отдельных нижних штампов и переоснащения для каждого угла гибки, а также значительно большего давления. Однако он более точен и имеет меньшую упругую отдачу, чем воздушный изгиб. В мастерской общего назначения или производственном помещении вы обычно найдете тормозной пресс, оснащенный нижней матрицей 90 ° для нижней части, и для любого угла изгиба менее 90 ° эта же матрица будет использоваться для воздушной гибки. Однако, поскольку для достижения дна требуются большие силы, также более важно использовать правильные штампы. Эмпирическое правило гласит, что толщина материала в 8 раз обеспечивает хорошее отверстие нижней матрицы. Однако, поскольку геометрически правильность проема зависит еще и от радиуса изгиба, существуют более эффективные способы расчета ширины проема.

Чтобы определить область сгиба и уменьшить силу, необходимую для сгибания детали из листового металла до уровня, с которым можно справиться без тормозного пресса, на линии сгиба можно вырезать прорези, чтобы выборочно ослабить материал. Это похоже на изгиб пропила, но менее хрупко. Прорезание пазов — отличный метод изготовления металлических корпусов и рам по индивидуальному заказу для небольших робототехнических проектов и даже для больших ненагруженных конструкций. Однако, поскольку это очевидно ослабляет материал, его нельзя использовать для тяжелых несущих деталей, для которых важна структурная целостность области изгиба. Существуют даже запатентованные методы, использующие определенные схемы прорезей, и даже если идея, лежащая в их основе, достаточно проста, они могут быть весьма изобретательными.

В зависимости от угла и радиуса изгиба материал в области изгиба деформируется. Чтобы получить окончательные размеры детали, к которым мы стремимся, мы должны принять это во внимание заранее. Большинство профессиональных инструментов САПР, таких как Solidworks или Rhino, сделают за вас все математические расчеты по изгибу, но, к сожалению, многие другие хорошие инструменты, такие как Fusion 360, OpenSCAD или FreeCAD, требуют от вас установки дополнительных плагинов, использования онлайн-калькуляторов или сделать математику вручную.