{"id":31216,"date":"2024-10-08T09:11:45","date_gmt":"2024-10-08T09:11:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.harsle.com\/?p=31216"},"modified":"2024-11-22T01:00:49","modified_gmt":"2024-11-22T01:00:49","slug":"design-of-gooseneck-bending-die","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/design-of-gooseneck-bending-die\/","title":{"rendered":"Entwurf einer Schwanenhals-Biegeform und Intensit\u00e4tsanalyse"},"content":{"rendered":"

Mit der breiten Anwendung der Schwanenhals-Biegematrize<\/a> Im Bereich des Stanzens werden die Herstellungskosten der gebogenen Formteile erheblich reduziert. Gleichzeitig ist das Problem der Formsch\u00e4den, das bei der Verwendung der Schwanenhals-Biegeform auftritt, zu einem h\u00e4ufigen Tr\u00e4gheitsproblem in der Produktionswerkstatt geworden, und der Schaden wird durch eine unzureichende Formfestigkeitskonstruktion und eine unangemessene Formkonstruktionsstruktur verursacht.<\/p>\n\n\n\n

1. Prozessanalyse von Teilen<\/h2>\n\n\n\n

Am Beispiel der Seitens\u00e4ule eines G\u00fcterwagens werden der Konstruktionsprozess und die Kraftanalyse der Schwanenhals-Biegematrize<\/a> werden detailliert beschrieben. Abbildung 1 zeigt den Querschnitt der Seitens\u00e4ule des Exportwaggons. Die Dicke betr\u00e4gt 12 mm. Das Material ist Q450NQR1. Der hochfeste und korrosionsbest\u00e4ndige Stahl f\u00fcr Eisenbahnwaggons hat eine L\u00e4nge von 2530 mm. Der Prozessablauf ist: Kugelstrahlen, Lackieren \u2192 Schneiden \u2192 Schneiden \u2192 Richten \u2192 Biegen \u2192 Lagern. <\/p>\n\n\n\n

Wie in Abb. 2 dargestellt, ist der Biegevorgang in vier Schritte unterteilt. W\u00e4hrend des Biegevorgangs in Schritt 4 spielt der Schwanenhals-Biegemodus eine Rolle. Daher erfolgt im Entwurfsprozess des Schwanenhals-Biegewerkzeugs die Parameterauslegung des Schwanenhals-Biegewerkzeugs haupts\u00e4chlich gem\u00e4\u00df Schritt 4.<\/p>\n\n\n\n

2. Berechnung der Biegekraft<\/h2>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  P\u2014\u2014Gesamtbiegekraft, N<\/p>\n\n\n\n

  B\u2014\u2014Biegebreite, mm<\/p>\n\n\n\n

  \u03b4\u2014\u2014Materialdicke, mm<\/p>\n\n\n\n

  \u03c3b\u2014\u2014Zugfestigkeit, MPa<\/p>\n\n\n\n

  R\u2014\u2014innerer Biegeradius, mm<\/p>\n\n\n\n

  Die f\u00fcr die Berechnung des Teils erforderliche Biegekraft betr\u00e4gt 5930 kN, was bedeutet, dass das Biegewerkzeug einem Druck von 5930 kN der Biegemaschine standhalten muss.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Abbildung 1 \u2013 Abschnitt der Seitens\u00e4ule<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

  3. Konstruktionsprinzip der Schwanenhals-Biegeform<\/h2>\n\n\n\n

  Wie in Biegeschritt 4 in Abb. 2 gezeigt, st\u00f6rt das Werkst\u00fcck den Biegevorgang, wenn kein Schwanenhalsstrukturteil vorhanden ist. Dadurch wird der Biegevorgang abgebrochen und das Werkst\u00fcck kann nicht mehr geformt werden. Das Konstruktionsprinzip der Schwanenhalsform besteht darin, den Schwanenhalsteil der Form zu verwenden, um zu vermeiden, dass das Werkst\u00fcck w\u00e4hrend des Formgebungsprozesses mit der Form kollidiert.<\/p>\n\n\n\n

\"Schwanenhals-Biegematrize\"
Abbildung 2 \u2013 Diagramm der Biegeschritte der Seitens\u00e4ule<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

  4. Bestimmung der Parameter der Schwanenhals-Biegeform<\/h2>\n\n\n\n

  Wie in Abb. 3 dargestellt, handelt es sich um eine schematische Darstellung eines Schwanenhals-Biegewerkzeugs. Die Exzentrizit\u00e4t L und die Breite t des Schwanenhalses sind die wichtigsten Parameter, die die Festigkeit des Werkzeugs beeinflussen. Um den Anforderungen der Formteile gerecht zu werden, betr\u00e4gt die anf\u00e4ngliche Schwanenhalsbreite 50 mm und die Exzentrizit\u00e4t L des Schwanenhalses sollte (t\/2+2,5) mm betragen, wobei t die Breite des am weitesten vom Druckmittelpunkt entfernten Formabschnitts ist, d. h. t = 50 mm.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Abbildung 3 \u2013 Schematische Darstellung der Spannungszustandsanalyse im AA-Abschnitt<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

5. Intensit\u00e4tsanalyse<\/h2>\n\n\n\n

Es wird eine Festigkeitsanalyse des Schwanenhalsabschnitts der Form durchgef\u00fchrt. Zus\u00e4tzlich zum Druck der Biegemaschine wirkt auf die Form ein Biegemoment, das durch den Druck im Schwanenhalsabschnitt verursacht wird. W\u00e4hlen Sie Abschnitt AA des Schwanenhalses f\u00fcr die Festigkeitsanalyse aus und berechnen Sie die Spaltengleichung: Bei der Festigkeitsanalyse des Schwanenhalsabschnitts der Form wirkt auf die Form zus\u00e4tzlich zum Druck der Biegemaschine auch ein Biegemoment. Wie in Abb. 4 dargestellt, zeigt die Analyse des Spannungszustands AA des gef\u00e4hrlichen Abschnitts des Schwanenhalses, dass die Abschnittsbreite t betr\u00e4gt, der vertikale Abstand zwischen dem Druckmittelpunkt der Biegemaschine und dem Schwerpunkt des Abschnitts AA L ist, der von der Biegemaschine auf die Biegematrize ausge\u00fcbte Druck F ist, die Reaktionskraft F0 des Werkst\u00fccks auf die Biegematrize, das Biegemoment des Abschnitts M ist und an Punkt B des Abschnitts die M\u00f6glichkeit eines Bruchs besteht. Nach der Analyse wird ein vereinfachtes Diagramm des Kraftzustands des in Abb. 4 dargestellten Abschnitts AA gezeichnet.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Abbildung 4 \u2013 Spannungszustand im AA-Abschnitt<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  \u03c31\u2014\u2014Spannung, die durch die \u00e4u\u00dfere Kraft F0 erzeugt wird<\/p>\n\n\n\n

  \u03c32 \u2013 die durch das Biegemoment erzeugte Spannung<\/p>\n\n\n\n

  In Gleichung (5) ist W der Biegequerschnittskoeffizient. Da der Querschnitt AA ein Rechteck mit der H\u00f6he t und der L\u00e4nge h ist, gilt w = t2h\/6.<\/p>\n\n\n\n

  Aus Formel (2) folgt M=F0\u00d7L. Setzen Sie W und M in die Formel ein:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  t\u2014\u2014die Dicke des A-Abschnitts, mm<\/p>\n\n\n\n

  L\u2014\u2014der vertikale Abstand zwischen dem Druckzentrum der Biegemaschine und dem Schwerpunkt des A-Abschnitts, mm<\/p>\n\n\n\n

  h\u2014\u2014die L\u00e4nge des Biegewerkzeugs, mm<\/p>\n\n\n\n

  Das Einsetzen der Werte \u03c31 und \u03c32 in Gleichung (3) ergibt \u03c33 als:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  \u03c33 \u2013 die Summe aus Biegemoment und Spannung, die durch M und die \u00e4u\u00dfere Kraft F0 erzeugt wird<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  F1\u2014\u2014Maximale Belastung, der der gef\u00e4hrliche Abschnitt AA der Form standhalten kann<\/p>\n\n\n\n

  \u03b4s \u2013 die Streckgrenze des Biegemodusmaterials<\/p>\n\n\n\n

  Durch Einsetzen des Ergebnisses \u03c33 der Formel (7) in die Formel (8) erh\u00e4lt man F1<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  In Formel (9) ist \u03b1 der Sicherheitsfaktor, der \u00fcblicherweise einen Wert zwischen 1,1 und 1,2 annimmt. In dieser Berechnung wird \u03b1=1,15 angenommen und die Werte \u03b1 und F1 werden in Formel (9) eingesetzt:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  \u03b4s = 450 MPa, h = 2530 mm, t = 50 mm, L = 27,5 mm. Wird dies in Formel (10) eingesetzt, betr\u00e4gt der F2-Wert 1553 t. Dies bedeutet, dass der entworfene AA-Abschnitt mit gro\u00dfer Biegekraft einer Spannung von 1553 t standhalten kann. Dieser Wert ist viel gr\u00f6\u00dfer als die Biegekraft beim Formen des Teils und kann die Formanforderungen des Teils erf\u00fcllen.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  6. Strukturoptimierung<\/h2>\n\n\n\n

  Gem\u00e4\u00df den obigen Berechnungsergebnissen betr\u00e4gt die Spannung des gef\u00e4hrlichen Abschnitts AA 15530 kN, was viel gr\u00f6\u00dfer ist als die Biegekraft der Werkst\u00fcckformung von 5930 kN, wodurch die Formanforderungen des Werkst\u00fccks erf\u00fcllt werden k\u00f6nnen. <\/p>\n\n\n\n

  Um jedoch die Arbeitsintensit\u00e4t des Bedieners weiter zu reduzieren und die Herstellungskosten der Form zu senken, ist es notwendig, das Design der Form zu optimieren, damit sie die Realisierung des Produkts erf\u00fcllen kann, die <\/p>\n\n\n\n

  Arbeitsintensit\u00e4t des Bedieners und Reduzierung der Herstellungskosten der Form.<\/p>\n\n\n\n

  Gem\u00e4\u00df Formel (10) h\u00e4ngt die Spannung im gef\u00e4hrlichen Abschnitt AA von der Streckgrenze \u03c3s des Formmaterials, der Dicke t des Abschnitts A, der L\u00e4nge h des Biegemodus und dem vertikalen Abstand L zwischen dem Druckzentrum der Biegemaschine und dem Schwerpunkt des Abschnitts A ab. Da das Formmaterial normalerweise nicht ge\u00e4ndert wird, ist \u03c3s ein fester Wert. Die L\u00e4nge des Werkst\u00fccks betr\u00e4gt 2530 mm, was ebenfalls ein fester Wert ist: L = t\/2 + 2,5. Daher ist die Variable in der Formel nur t, und der Wert von t wird schrittweise optimiert:<\/p>\n\n\n\n

  F\u00fchren Sie eine Neuberechnung durch, indem Sie den Wert von t von 50 auf 30 \u00e4ndern:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  Zur Neuberechnung den Wert von t von 30 auf 25 umrechnen:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  F\u00fchren Sie eine Neuberechnung durch, indem Sie den Wert von t von 25 auf 20 \u00e4ndern:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

  Aus den obigen Berechnungsergebnissen ist ersichtlich, dass F32 kleiner ist als die maximale Biegekraft beim Formen des Teils und F12 und F22 gr\u00f6\u00dfer als die maximale Biegekraft beim Formen des Teils. Die Herstellungskosten der Form sind jedoch gering, was dem Bediener den Ein- und Ausbau der Form erleichtert. Daher wurde schlie\u00dflich festgestellt, dass der gef\u00e4hrliche Abschnitt AA der Form eine Breite von 25 mm hat. Die Dicke des Arbeitsteils des verbleibenden Teils der Form ist auf 25 mm ausgelegt. Die Kr\u00fcmmung des Schwanenhalses ist \u00fcberm\u00e4\u00dfig gekr\u00fcmmt, um lokale Spannungskonzentrationen zu vermeiden. Die Gr\u00f6\u00dfe der Schnittstelle zwischen Form und Ger\u00e4t kann entsprechend dem Klemmmechanismus des Ger\u00e4ts ausgelegt werden.<\/p>\n\n\n\n

  7. Wirkungs\u00fcberpr\u00fcfung<\/h2>\n\n\n\n

  Die Praxis hat bewiesen, dass die Form dem Spannungszustand des gebogenen Teils standh\u00e4lt und ihre Steifigkeit und Festigkeit den tats\u00e4chlichen Produktionsanforderungen entsprechen. Um sich an die Hauptmelodie der heutigen hocheffizienten, kosteng\u00fcnstigen und schnelllebigen Teilefertigungswerkstatt anzupassen, ist die Formenkonstruktion als Kostenquelle ein wichtiger Bestandteil der Teilekosten. Die Formel und der Berechnungsprozess k\u00f6nnen im Konstruktionsprozess der Schwanenhalsform gef\u00f6rdert und angewendet werden.<\/p>\n\n\n\n

  8. Fazit<\/h2>\n\n\n\n

  Der gef\u00e4hrliche Abschnitt des Schwanenhals-Biegewerkzeugs ist am weitesten vom Druckzentrum entfernt. Unter der Bedingung eines bestimmten Formmaterials und einer bestimmten Formstruktur ist die Festigkeit des gef\u00e4hrlichen Abschnitts proportional zur Dickenabmessung des gef\u00e4hrlichen Abschnitts.<\/p>\n\n\n\n

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