Как найти длину изогнутой

Содержание

• TL; DR (слишком долго; не читал)
• подсказки

Изогнутая линия, также называемая «дуга», представляет часть круга. Трудно измерить кривую линейкой с прямыми краями с какой-либо точностью, но геометрия обеспечивает относительно простой способ вычисления длины дуги. Вам понадобится инструмент под названием транспортир и некоторая базовая информация. Вы также должны знать диаметр круга. Затем вы можете применить следующую формулу: длина дуги = диаметр х 3,14 х угол, деленный на 360.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Помните, что пи равно 3,14.

Определите диаметр большего круга, содержащего дугу. Если у вас есть заданный радиус, умножьте это число на 2. Например, радиус 5 дюймов равен диаметру 10 дюймов.

Определите угол дуги, центрируя транспортир в центральной точке круга. Плоская линия внизу транспортира, называемая «нулевой край», должна перекрывать линию радиуса, а метка нулевого градуса на транспортире должна перекрывать нижнюю точку дуги.

Обратите внимание, где верхняя точка дуги соответствует шкале степени транспортиров. Где дуга заканчивается, определяет угол. Например, если верхняя точка дуги соответствует отметке 40 градусов, ваш угол равен 40 градусам.

Умножьте диаметр на 3,14, а затем на угол. В приведенных выше примерах диаметром 10 дюймов. и угол 40 градусов, вы бы использовали следующее уравнение: 10 х 3,14 х 40, что равно 1256.

Разделите этот продукт на 360, поскольку в круге всего 360 градусов. В нашем примере это будет 1256, деленное на 360, что равно 3,488.

При необходимости округлите десятичную дробь, чтобы определить длину дуги. В нашем примере вы можете назвать дугу 3,49 дюйма, если вы округлите до сотых или 3,5 дюйма, если вы округлите до десятых.

подсказки

Гибка заготовок

Вопросы, рассмотренные в материале:

Гибка заготовок – это целенаправленное изменение их формы по заданному контуру. При этом происходит растяжение внешней части изделия и сжатие внутренней. При гибке заготовок сокращается площадь поперечного сечения на величину, называемую «утяжина». В данной статье мы расскажем о том, как осуществляется гибка заготовок и что нужно сделать для достижения наилучшего результата в данном процессе.

Каковы технические особенности процесса гибки заготовок

Гибка заготовок осуществляется тогда, когда возникает необходимость создать или изменить угол между частями поковки.

Поговорим о том, как формируется заготовка и как течет металл при гибке. Заготовка прямоугольного или круглого сечения в пластическом состоянии может быть изогнута на угол А. Из-за внешних воздействий на заготовку в разных ее слоях образуются противоположные напряжения: во внешних – напряжения растяжения, во внутренних – сжатия.

Возникающие в заготовке напряжения приводят к растяжению внешних слоев и сжатию внутренних. Таким образом, происходит изменение длин слоев металла (длина слоев прилегающих к внешней зоне увеличивается, а к внутренней – уменьшается). Между внутренним и внешним слоем находится нейтральный слой, не подвергающийся деформациям. Слои, которые наиболее от него удалены, сильнее деформируются при гибке заготовки.

В процессе деформации растяжения площадь поперечного сечения становится меньше. При деформации сжатия – наоборот. В процессе гибки заготовок форма изменяется в разных направлениях. Например, при осуществлении гибки прутка квадратной или прямоугольной формы, растяжение внешних слоев приводит к уменьшению верхней стороны сечения, а сжатие внутренних – к увеличению его нижней стороны. При гибке круглой заготовки сечение имеет форму овала. Длина нейтрального слоя и, следовательно, ширина заготовки, остаются без изменений.

При гибке заготовок необходимо придерживаться технологии, исключающей образование трещин на поверхности и возникновение грубых складок во внутренних их слоях.

Нередко приходится осуществлять гибку тонкополосых холодных заготовок. Ее отличия от гибки нагретых толстых полос заключаются в следующем:

Представляющие наибольшую опасность напряжения растяжения, увеличиваются по мере уменьшения радиуса изгиба R. Если этот радиус слишком мал, то напряжения и деформации становятся слишком высокими и приводят к образованию трещин на наружной поверхности заготовки.

Избежать разрушения металла при гибке заготовки можно, для этого необходимо четко выполнять следующие правила:

Минимальное значение радиуса гибки определяется в соответствии с металлом, из которого изготовлена заготовка, его толщины, угла гибки А и направления волокон.

В таблице вы можете посмотреть минимальные радиусы холодной гибки заготовки (R), в зависимости от толщины листа (S).

Для расчета развернутой длины изогнутого участка детали из листового материала при изгибе на угол α пользуются формулой:

A = π(R + k – s)α/180,

где k – числовой коэффициент, определяющий положение нейтрального слоя при гибке.

Источник

Глава VII. Гибка металла

§ 26. Общие сведения

Рис. 93. Напряжения в заготовке при простом изгибе (а), при изгибе с растяжением (б), схемы для определения длины заготовок (в, г)

Сущность гибки заключается в том, что одна часть заготовки перегибается по отношению к другой на заданный угол. Происходит это следующим образом: на заготовку, свободно лежащую на двух опорах, действует изгибающая сила, которая вызывает в заготовке изгибающие напряжения, и если эти напряжения не превышают предел упругости материала, деформация, получаемая заготовкой, является упругой, и по снятии нагрузки заготовка принимает первоначальный вид (выпрямляется).

При гибке деталей под прямым углом без закруглений с внутренней стороны припуск на загиб берется от 0,5 до 0,8 толщины материала. Складывая длину внутренних сторон угольника или скобы, получаем длину заготовки детали.

Пример 1. На рис. 93, в, г показаны угольник и скоба с прямыми внутренними углами.

Размеры угольника (рис. 93, в): а = 30 мм, b = 70 мм, t = 6 мм. Длина развертки

Размеры скобы (рис. 93, г): а = 70 мм, b = 80 мм, с = 60 мм, t = 4 мм. Длина развертки заготовки скобы

Пример 2. Подсчитать длину развертки угольника с внутренним закруглением (рис. 94, а).

Разбиваем угольник по чертежу на участки. Подставляем их размеры а = 50 мм, b = 30 мм, t = 6 мм, r = 4 мм в формулу

Пример 3. Подсчитать длину развертки заготовки скобы с закруглением (рис. 94, б).

Разбиваем скобу на участки, как показано на чертеже. Их размеры: а = 80 мм, h = 65 мм, с = 120 мм, t = 5 мм, r = 2,5 мм.

Пример 4. Подсчитать длину развертки из стальной полосы толщиной 4 мм и шириной 12 мм для замкнутого кольца с наружным диаметром 120 мм (рис. 94, в).

Сгибая в окружность эту полосу, получим цилиндрическое кольцо, причем внешняя часть металла несколько вытянется, а внутренняя сожмется. Следовательно, длине заготовки будет соответствовать длина средней линии окружности, проходящая по середине между внешней и внутренней окружностями кольца.

Зная диаметр средней окружности кольца и подставляя его числовое значение в формулу, находим длину заготовки:

В результате предварительных расчетов можно изготовить деталь установленных размеров.

Рис. 95. График для определения радиуса загиба листового и полосового материала

В процессе гибки в металле возникают значительные напряжения и деформации. Они особенно ощутимы, когда радиус гибки мал. Чтобы не появились при этом трещины в наружных слоях, радиус гибки не должен быть меньше минимально допустимого радиуса, который выбирается в зависимости от толщины и рода изгибаемого материала (рис. 95).

Источник

Расчет размеров заготовки при гибке

Рассмотрим ситуацию, которая нередко возникает на гибочном производстве. Особенно это касается небольших цехов, которые обходятся средствами малой и средней механизации. Под малой и средней механизацией я подразумеваю использование ручных или полуавтоматических листогибов. Оператор суммирует длину полок, получает общую длину заготовки для требуемого изделия, отмеряет нужную длину, отрезает и.. после гибки получает неточное изделие. Погрешности размеров конечного изделия могут быть весьма значительными (зависит от сложности изделия, количества гибов и т.д.). Все потому, что при расчетах длины заготовки нужно учитывать толщину металла, радиус гибки, коэффициент положения нейтральной линии (К-фактор). Именно этому и будет посвящена данная статья.

Честно говоря, произвести расчет размеров заготовки несложно. Нужно только понять, что нужно брать в расчет не только длины полок (прямых участков), но и длины криволинейных участков, получившихся ввиду пластических деформаций материала при гибке.

Притом, все формулы уже давно выведены «умными людьми», книги и ресурсы которых я постоянно указываю в конце статей (оттуда вы, при желании, можете получить дополнительные сведения).

Таким образом, для расчета правильной длины заготовки (развертки детали), обеспечивающей после гибки получение заданных размеров, необходимо, прежде всего, понять, по какому варианту мы будем производить расчет.

Таким образом, если вам нужна поверхность полки А без деформаций (например для расположения отверстий), то вы ведете расчет по варианту 1. Если же вам важна общая высота полки А, тогда, без сомнения, вариант 2 более подходящий.

Вариант 1 (с припуском)

а) Определить К-фактор (см Справочную);

б) Разбить контур изгибаемой детали на элементы, представляющие собой отрезки прямой и части окружностей;

в) Суммировать длины этих отрезков. При этом, длины прямых участков суммируются без изменения, а длины криволинейных участков – с учетом деформации материала и соответственного смещения нейтрального слоя.

Так, например, для заготовки с одним гибом, формула будет выглядеть следующим образом:

Где X1 – длина первого прямого участка, Y1 – длина второго прямого участка, φ – внешний угол, r – внутренний радиус гибки, k – коэффициент положения нейтральной линии (К-фактор), S – толщина металла.

Причем, нам придется считать длину каждой полки отдельно, прежде чем задавать точку перемещения заднего упора станка. Надеюсь, это понятно.

Таким образом, ход расчета будет следующим..

Y1 + BA1 + X1 + BA2 +..т.д

Длина формулы зависит от количества переменных.

Вариант 2 (с вычетом)

По моему опыту, это самый распространенный вариант расчетов для гибочных станков с поворотной балкой. Поэтому, давайте рассмотрим этот вариант.

Нам также необходимо:

а) Определить К-фактор (см таблицу).

б) Разбить контур изгибаемой детали на элементы, представляющие собой отрезки прямой и части окружностей;

в) Рассчитать необходимые вычеты. При этом, длины прямых участков суммируются без изменения, а длины вычетов – соответственно, вычитаются.

Здесь необходимо рассмотреть новое понятие – внешняя граница гибки.

Чтобы было легче представить, см рисунок:

Внешняя граница гибки – вот эта воображаемая пунктирная линия.

Так вот, чтобы найти длину вычета, нужно от длины внешней границы отнять длину криволинейного участка.

Таким образом, формула длины заготовки по варианту 2:

Где Y2, X2 – полки, φ – внешний угол, r – внутренний радиус гибки, k – коэффициент положения нейтральной линии (К-фактор), S – толщина металла.

Вычет у нас (BD), как вы понимаете:

Внешняя граница гибки (OS):

И в этом случае также необходимо каждую операцию рассчитывать последовательно. Ведь нам важна точная длина каждой полки.

Схема расчета следующая:

(Y2 – BD1 / 2) + (X2 – (BD1 / 2 + BD2 / 2)) + (M2 – (BD2 / 2 + BD3 /2)) +.. и т.д.

Графически это будет выглядеть так:

И еще, размер вычета (BD) при последовательном расчете считать надо правильно. То есть, мы не просто сокращаем двойку. Сначала считаем весь BD, и только после этого получившийся результат делим пополам.

Надеюсь, что этой своей ремаркой я никого не обидел. Просто я знаю, что математика забывается и даже элементарные вычисления могут таить в себе никому не нужные сюрпризы.

Источник

Расчет длины развертки

Как я и обещал в комментариях к статье «Расчет усилия листогиба», сегодня поговорим о расчете длины развертки детали, согнутой из листового металла. Конечно, процессу гибки подвергают не только детали из листов. Гнут детали круглого и.

. квадратного сечений, гнут и все прокатные профили – уголки, швеллеры, двутавры, трубы. Однако холодная гибка деталей из листового металлопроката, безусловно, является наиболее распространенной.

Для обеспечения минимальных радиусов, детали перед гибкой иногда нагревают. При этом повышается пластичность материала. Используя гибку с калибрующим ударом, добиваются того, что внутренний радиус детали становится абсолютно равным радиусу пуансона. При свободной V-образной гибке на листогибе внутренний радиус получается на практике больше радиуса пуансона. Чем более у материала детали ярко выражены пружинные свойства, тем более отличаются друг от друга внутренний радиус детали и радиус пуансона.

На рисунке, представленном ниже, изображен согнутый из листа толщиной s и шириной b уголок. Необходимо найти длину развертки.

Расчет развертки выполним в программе MS Excel.

Но вся проблема в том, что нейтральный слой располагается не в середине сечения металла! Для справки: нейтральный слой – поверхность расположения условных волокон металла, не растягивающихся и не сжимающихся при изгибе. Более того – эта поверхность (вроде как) не является поверхностью кругового цилиндра. Некоторые источники предполагают, что это параболический цилиндр…

На базе этой формулы и создана программа расчета развертки листовых деталей из сталей марок Ст3 и 10…20 в Excel.

В ячейках со светло-зеленой и бирюзовой заливкой пишем исходные данные. В ячейке со светло-желтой заливкой считываем результат расчета.

1. Записываем толщину листовой заготовки s в миллиметрах

в ячейку D 3 : 5,0

2. Длину первого прямого участка L1 в миллиметрах вводим

в ячейку D 4 : 40,0

3. Внутренний радиус сгиба первого участка R1 в миллиметрах записываем

в ячейку D 5 : 5,0

4. Угол сгиба первого участка a1 в градусах пишем

в ячейку D 6 : 90,0

5. Длину второго прямого участка детали L2 в миллиметрах вводим

в ячейку D 7 : 40,0

6. Все, результат расчета — длина развертки детали L в миллиметрах

в ячейке D 17 : =D4+ЕСЛИ(D5=0;0;ПИ()/180*D6*D3/LN ((D5+D3)/D5))+ +D7+ЕСЛИ(D8=0;0;ПИ()/180*D9*D3/LN ((D8+D3)/D8))+D10+ +ЕСЛИ(D11=0;0;ПИ()/180*D12*D3/LN ((D11+D3)/D11))+D13+ +ЕСЛИ(D14=0;0;ПИ()/180*D15*D3/LN ((D14+D3)/D14))+D16 =91.33

Используя предложенную программу, можно рассчитать длину развертки для деталей с одним сгибом – уголков, с двумя сгибами – швеллеров и Z-профилей, с тремя и четырьмя сгибами. Если необходимо выполнить расчет развертки детали с большим числом сгибов, то программу очень легко доработать, расширив возможности.

Важным преимуществом предложенной программы (в отличие от многих аналогичных) является возможность задания на каждом шаге различных углов и радиусов гибки.

А «правильные» ли результаты выдает программа? Давайте, сравним полученный результат с результатами расчетов по методике изложенной в «Справочнике конструктора-машиностроителя» В.И. Анурьева и в «Справочнике конструктора штампов» Л.И. Рудмана. Причем в расчет возьмем только криволинейный участок, так как прямолинейные участки все, надеюсь, считают одинаково.

Проверим рассмотренный выше пример.

«По программе» : 11,33 мм – 100,0%

«По Анурьеву» : 10,60 мм – 93,6%

«По Рудману» : 11,20 мм – 98,9%

Увеличим в нашем примере радиус гибки R1 в два раза — до 10 мм. Еще раз произведем расчет по трем методикам.

«По программе» : 19,37 мм – 100,0%

«По Анурьеву» : 18,65 мм – 96,3%

«По Рудману» : 19,30 мм – 99,6%

Таким образом, предложенная методика расчетов выдает результаты на 0,4%…1,1% больше, чем «по Рудману» и на 6.4%…3,7% больше, чем «по Анурьеву». Понятно, что погрешность существенно уменьшится, когда мы добавим прямолинейные участки.

«По программе» : 99,37 мм – 100,0%

«По Анурьеву» : 98,65 мм – 99,3%

«По Рудману» : 99,30 мм – 99,9%

Возможно Рудман составлял свои таблицы по этой же формуле, которую использую я, но с погрешностью логарифмической линейки… Конечно, сегодня «на дворе» двадцать первый век, и рыскать по таблицам как-то не с руки!

В заключение добавлю «ложку дегтя». Длина развертки — это очень важный и «тонкий» момент! Если конструктор гнутой детали (особенно высокоточной (0,1 мм)) надеется расчетом точно и с первого раза определить ее, то он зря надеется. На практике в процесс гибки вмешается масса факторов – направление проката, допуск на толщину металла, утонение сечения в месте изгиба, «трапециевидность сечения», температура материала и оснастки, наличие или отсутствие смазки в зоне гибки, настроение гибщика… Короче, если партия деталей большая и дорого стоит – уточните практическими опытами длину развертки на нескольких образцах. И только после получения годной детали рубите заготовки на всю партию. А для изготовления заготовок для этих образцов, точности, которую обеспечивает программа расчета развертки, хватит с лихвой!

Программы расчета «по Анурьеву» и «по Рудману» в Excel можете найти в Сети.

Жду ваших комментариев, коллеги.

Для УВАЖАЮЩИХ труд автора — скачать файл можно ПОСЛЕ ПОДПИСКИ НА АНОНСЫ СТАТЕЙ (подписная форма — чуть ниже и наверху страницы).

Для ОСТАЛЬНЫХ — можно скачать просто так.

Ссылка на скачивание файла: raschet-dliny-razvertki (xls 36,5KB).

Продолжение темы — в статье о К-факторе.

О расчете развертки при гибке труб и прутков читайте здесь.

Источник

Определение длины развертки при гибке

Элементы заготовки, расположенные в деформируемой зоне и прилегающие к внутренней поверхности изгибаемой детали (со стороны пуансона), подвергаются сжатию, а прилегающие к внешней поверхности (со стороны матрицы)—растяжению. Между растянутыми и сжатыми волокнами находится нейтральная линия длина которой не изменяется (Черт. 106).

Черт. 106

Радиус нейтральной линии R в мм (черт. 106) определяется по формуле

где r — радиус гибки, мм;

s— толщина материала мм;

x — коэффициент, величина которого зависит от отношения r/s (табл. 48).

Таблица 48

При завивке шарниров (петель) вследствие наличия внешних сил трения, препятствую­щих деформированию, коэффициент х определяется по табл. 48а.

Таблица 48а

Длина развертки изгибаемой детали L_р в мм (черт. 107) определяется по фор­муле

R₁; R₂; R₃ — радиусы нейтральной линии, определяемые по формуле (46).

Черт. 107

При гибке материалов толщиной свыше 3 мм под углом 90° с радиусом гибки r≤s радиус нейтральной линии R, рассчитанный по формуле (46), должен быть скорректи­рован до величины R₁ (черт. 108), исходя из условия целостности материала и сопряжения в точках а и а₁ криволинейного участка радиусом R₁ с прямыми а—а и а₁—а₁, преходящими через середину толщины s. На участке С—С₁ пунктиром показан внешний контур при расчете без учета утонения материала. В связи с утонением при гибке толщина s₁ на этом участке меньше исходной s.

Черт. 108

Значения R₁ радиуса скорректированной нейтральной линии и длину дуги abа₁, следует подсчитать по формулам

R — определяется по формуле (46); r — радиус гибки, мм; остальные обозначения показаны на черт. 108.

Элементы для определения размеров разверток часто применяемых гнутых деталей приведены в табл. 49.

Таблица 49

Источник