Экспертные советы по дизайну гибания листового металла: форма, прочность, точность

Гибание — форма деформации, один из трех основных процессов обработки листового металла; остальные — резка и соединение. Гнут зажимом заготовки прессами или матрицами и точечным приложением силы на участок заготовки. Сила должна превышать предел текучести материала для пластической деформации. Процесс создает V-, U- или канавчатую форму по оси, меняя геометрию. Объем заготовки не меняется.

Типы гибания листового металла

Существует несколько методов:

Воздушное гибание (Air bending): Две матрицы: верхняя (пресс) и нижняя с V-образным отверстием. Пресс вдавивает лист в нижнюю матрицу. Менее точно других методов.

Гибание впритык (Bottoming): Лист прессуется к поверхности матрицы прессом. Металл принимает конечный угол, равный углу матрицы. Для листов ~3 мм оптимальная ширина V-отверстия 6x толщины, для 12 мм — 12x толщины.

Койнинг (Coining): Похоже на воздушное, но сила в 5–30 раз больше. Дает гораздо высокую точность.

Сгибание (Folding): Зажимные балки держат длинную сторону металла. Балка свободно поднимается и гнет лист вокруг профиля гиба. Возможны отрицательные и положительные углы.

Вытирание (Wiping): Длинная сторона зажимается, инструмент движется вверх-вниз, гнуя металл вокруг профиля. Быстрее сгибания, но выше риск царапин и повреждений.

Ротационное гибание (Rotary bending): Верхняя матрица — вращающийся цилиндр. Конечная форма гиба вырезана в нем, есть соответствующая нижняя матрица. При контакте ролики вращаются, гнуя лист.

Жоггле-гибание (Joggle bending): Смещенное гибание. Два противоположных гиба <90° каждый. Нейтральная паутина разделяет противоположные гибы.

Советы по дизайну для гибания

Для безупречного гиба и избежания деформации жизненно важны 10 советов при проектировании.

1. Толщина детали

Детали должны иметь единую толщину стенки везде. Xometry Europe изготавливает гибнутые детали до 6.35 мм толщиной, но допуск зависит от геометрии.

2. Зазор для отверстий и пазов

Расстояние отверстий от гиба — минимум 2.5x толщины материала. Пазы требуют большего зазора: минимум 4x толщины от краев гиба. Это потому, что отверстия и пазы деформируются возле гиба. Также, чтобы избежать пузырчатость, размещайте эти элементы минимум 2x толщины от краев детали.

3. Радиус гиба

Радиус гиба минимум 1x толщины материала, чтобы предотвратить трещины и искажения. Радиус должен быть постоянным для минимизации затрат.

Все гибы в одной плоскости проектируйте в одном направлении — избегает переориентации детали. Экономит время и деньги.

Крупные толстые детали не должны иметь мелких гибов — высокая тенденция к неточности. Правило: внутренний радиус гиба должен быть равен или больше толщины материала.

4. Круги (Curls)

Внешний радиус кругов минимум 2x толщины материала.

Расстояние отверстий от кругов — минимум радиус круга + толщина материала. Другие гибы — минимум 6x толщины + радиус круга.

5. Зазор для зенкеров

Зенкеры обычно делаются ручным инструментом. Глубина не более 0.6x толщины материала. Для 10 мм макс. глубина зенкера 6 мм.

Кроме того, зенкеры: мин. 3x толщины от гиба, 4x от края, 8x друг от друга.

6. Подвороты (Hems)

Подвороты — сгибы на краю для безопасного закругленного края. Три типа с разными правилами.

Открытые подвороты: мин. внутренний диаметр = толщина материала, больше — потеря круглости. Для идеального гиба длина возврата 4x толщины.

Каплистообразные (Teardrop): мин. внутренний диаметр = толщина. Открытие мин. ¼x толщины, длина хода мин. 4x толщины после радиуса.

7. Фасонированные стороны

Фаски на фланцах должны оставлять место для гибов, чтобы избежать деформированных деталей.

8. Гибы рядом друг с другом

Последовательные гибы избегайте, если не абсолютно необходимо. Проблема: трудность поместить уже согнутую деталь на матрицу. Если неизбежно — промежуточный участок длиннее фланцев.

9. Зазор для вырезов и ушков

Расстояние вырез-гиб минимум 3x толщины + радиус гиба. Ушки — 1 мм или толщина материала друг от друга, что больше.

10. Рельефные надрезы (Relief cuts)

Необходимы для избежания пузырчатости и разрывов на гибах. Ширина надреза минимум = толщина материала, длина больше радиуса гиба.

Расчет необходимой силы гибания

Факторы для правильного гиба:

• Прочность на гибание материала
• Степень гибания
• Толщина заготовки
• Угол гиба
• Внутренний радиус
• Открытие V-матрицы
• Минимальный внутренний край

Ниже график для расчета силы V-гибания мягкой стали S235 разной толщины, форм, угла 90°. S235 имеет прочность на гибание 42 кг/мм². Переменные параметры:

• S (мм) — Толщина заготовки
• V (мм) — Открытие V-матрицы
• B (мм) — Минимальный внутренний край
• Ri (мм) — Внутренний радиус

Заключение

В Xometry Europe мы предлагаем высокоточные, быстрые и качественные услуги гибания и обработки листового металла для создания деталей из алюминия, стали, медных сплавов и др. Автоматизированные техники гибания гарантируют высокую точность и качество.

Также выполняем постобработку по запросу. Для мгновенного расчета загрузите модели на нашей платформе мгновенного котирования.