ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Гибка листового металла сегодня одно из ведущих направлений в машиностроении. Этот метод деформации металла применяют повсеместно для получения различных деталей. Такую популярность гнутые детали получили благодаря высокому показателю прочности и минимизации коррозии. Ведь в таких деталях нет сварочных швов и значительных дефектов. Все детали получаются монолитными, но при этом сложной конфигурации.

 

Где используют детали по технологии гибки

Гнутые листовые изделия применяются во всех отраслях и их актуальность весьма востребована. Путем гибки изготавливают детали для: автомобилей, кораблей, самолетов, резервуаров и прочих изделий.

При кажущейся легкости – это очень сложный технологический процесс, требующий точных расчетов и внимания.
Гибка листового металла – это операция придания листовому металлу объемной формы, методом холодного деформирования.

Раньше гибка металла производилась только вручную, с помощью слесарных инструментов и тисков. Сегодня, машиностроительная отрасль шагнула вперед и для таких процессов теперь применяют высокоточное и технологичное оборудование, позволяющее создавать детали с высокой точностью и большой производительностью.
 

Оборудование для гибки металла

Для гибки металла используют различное гибочное оборудование от самого простого, которое позволяет даже в домашних условия производить швеллеры и уголки, до высокотехнологичного.

Виды промышленного оборудования:

— ротационное – в нем листы сгибаются в процессе перемещения между валками. Они бывают стационарными и мобильными. Основная сфера применения – это изготовление длинных и объемных деталей, где минимальный радиус изгиба равен радиусу валка станка. Чаще всего получают обечайки цилиндрической и конической формы, но возможно получение и совершенно различных конфигураций прокатываемого листа.

— Поворотное – лист металла сгибается между гибочными балками и плитами, одна из которых расположена снизу и неподвижная, а вторая поворотная находится сверху, хотя компоновки могут быть различными. Такие станки применяют для небольших изделий с легким рельефом.

— Гидравлические и пневматические прессы – их используют для серийного производства мелких деталей. Лист сгибается в них между пуансоном (верхний инструмент) и матрицей (нижний инструмент).

Современные гидравлические станки самостоятельно определяют силу для выполнения сгиба.

Автоматизация станков по сгибу металла с помощью числового программного управления (ЧПУ) значительно сократила человеческий фактор, как причину брака. Так как на данных станках весь процесс автоматизирован, от подачи заготовок до складирования на гибочной установке, и дальнейшей передачи на конвейер. Человеку в таких системах отведена роль наблюдателя за процессом и настройки управляющей программы. Такие установки позволяют сокращать энергопотребление и обслуживающий персонал, при точном и быстром выполнении заданий с минимальным количеством бракованных изделий.
 

Суть технологии гибки листового металла

Процесс сгибания металлического листа заключается в том, что заготовка помещается между валами или плитами станка и подвергаются деформации под усиленным прессом или давлением. При этом не нарушается сплоченность металла, а лист приобретает задуманную геометрическую форму. При желании металл можно согнуть даже в закрытый профиль. Методом гибки получают полноценные изделия не требующих больших объемов сварки, что делает изделие монолитным, надежным, жестким, экономичным и эстетичным.

Основные методы гибки

У каждого метода гибки металла есть свои недостатки и преимущества, а значит и оптимальные сферы для их применения. Предлагаю рассмотреть основные три способа холодной прямолинейной гибки:

— Профилировка – это формовка на профилегибочных станках, когда лист прокатывается между валками от контура которых зависит форма будущего изделия.

— Гибка в штампе (чеканка, калибровка) – это гибка на штамповочном прессе, лист зажимается между пуансоном и матрицей и приобретает их форму.

— Свободная гибка (воздушная) – металлический лист пуансоном вдавливается в V-образную выемку матрицы. Это гибка листа по трем точкам, по краям лист касается ручья матрицы, а по линии сгиба лист касается пуансона. Этот метод называют «гибка в воздухе», т. к. после гибки между листом и V-образным вырезом матрицы остается воздушное пространство.

Первые два метода применяются в массовом производстве для одинаковых металлических изделий. Третий метод удобен на производстве разнообразных гнутых листов в мелкосерийном производстве.
 

Проектирование гибочных листовых изделий

Актуальной темой для промышленности была и остается — проектирование гнутых изделий из листового металла. Эти изделия занимают «львиную долю» среди деталей для машиностроительной отрасли.

При проектировании гибочных изделий требуется построение их развёрток. Например, частой задачей является изготовить переход из трубы в квадрат путем гибки листового металла. Для ее решения необходимо построение развертки, по которой будет изготовлена заготовка с размеченными линиями сгиба, а после ее сгиба по этим линиям мы получим, нужное нам, изделие. Больше о построении разверток можно посмотреть здесь.

Построение развертки возможно вручную, что достаточно трудоемкий процесс, долгий и включает большую составляющую человеческого фактора, т.е. велика вероятность получения ошибочной развертки и соответственно бракованной детали.

Для упрощения этого процесса и минимизации получения брака данные развертки строятся в автоматизированном режиме в различных CAD-системах, таких как NX, Catia, SolidWorks, Компас-3D. Как правило, в состав таких CAD-систем входит модуль «Листовое тело», с помощью которого проектирование гнутых деталей и их разверток осуществляется быстро, точно и безошибочно. Существуют и более специализированные программы, заточенные на построение разверток.

Кроме того, такие задачи, как построение развертки для представленного перехода, являются типовыми, они ежедневно встречаются на различных предприятиях. Для решения таких распространенных задач в CAD-системе присутствуют специальные библиотеки, задав в которых параметры будущего изделия (высота, диаметр, толщина листа и т.д.) библиотека сама построит чертеж развертки.

Не все случаи охватывают данные библиотеки, только наиболее часто встречающиеся, но тем не менее такая возможность здорово экономит время и силы.

Практически все CAD-системы позволяют проводить проектирование гнутых деталей несколькими методами, каждый выбирает для себя наиболее удобный.

Существуют два основных метода:

— проектирование твердого тела, то есть деталь проектируется сразу в согнутом состоянии, а разверстку можно получить только, развернув все сгибы;

— проектирование конструкций из листа – сначала делается чертеж развертки с линиями сгиба, а затем она последовательно сгибается под нужным углом и с нужным радиусом.

В результате мы видим, как развертку, так и 3D модель будущей детали, с помощью которых также быстро и точно выпускается качественная конструкторская документация.

Проектирование гибочных штампов

Очень востребовано проектирование штампов, пуансонов и матриц. Этот процесс очень трудоемкий и требует множество расчетов исполнительных размеров штампа. К штампам предъявляется целый ряд различных требований, такие как экономия расхода материала, энергии, времени, трудовых усилий и других ресурсов. Штамп должен быть экономичным в изготовлении, надежным и долговечным, а также простым в наладке, использовании и хранении. Штампы должны соответствовать ГОСТам и другим нормативным документам.

Автоматизированное проектирование штампов значительно сокращает сроки и трудоемкость выпуска конструкторской документации штампа. Многие CAD-системы имеют на своем «борту» специальные библиотеки проектирования штампов. Здесь не требуется проводить расчеты, система сделает все сама.

Тема проектирования штампов весьма широкая и интересная, однако уже выходит за рамки данной статьи, думаю она будет рассмотрена в будущих статьях более подробно. До встречи на страницах нашего блога.

Подводим итоги

Проектирование и изготовление гибочных изделий из листового металла – является делом ответственным и сложным, требующим технических знаний и навыков, умения проводить математические вычисления и всевозможные расчеты. А проектирование штампов является делом еще более сложным.

Если для простых деталей этот процесс довольно прост, особенно используя автоматизированное проектирование, то для сложных требуется более тщательная проработка конструкции для обеспечения ее надежности, жесткости, экономичности, технологичности и т. д.