دستگاه پرس خم کن فرآیند شکلدهی فلز است که در آن یک قطعه کار - معمولاً یک ورق یا صفحه مسطح - بین دو قالب (بالا و پایین) قرار میگیرد و تحت نیروی کنترلشدهای از دستگاه پرس (همچنین به عنوان دستگاه پرس ترمز یا دستگاه مهر زنی شناخته میشود) قرار میگیرد. نیروی اعمال شده باعث می شود که ماده در نقطه تماس با قالب ها تغییر شکل پلاستیکی داده و خمشی با زاویه و هندسه مشخص ایجاد کند. بر خلاف خمش مداوم رول یا خمش کششی، ماشین خمشی پرس در هر حرکت پرس یک خم را در یک نقطه موضعی در امتداد قطعه کار ایجاد می کند.
ماشین های خم کن پرس از پرس های ساده دستی گرفته تا ترمزهای پرس هیدرولیک پیشرفته CNC با قابلیت صفحات خمشی تا طول 12 متر با ظرفیت های نیروی خمشی از 40 تن تا 3000 تن ، بسته به کاربرد. آنها سنگ بنای ساخت ورق های فلزی در صنایع از جمله ماشین سازی، ساخت و ساز، کشتی سازی، خودروسازی، تهویه مطبوع، و محفظه های الکتریکی هستند.
اجزای اصلی دستگاه خمش پرس
درک ساختار ماشین خمش پرس روشن می کند که چگونه هر جزء در شکل گیری دقت و ایمنی کمک می کند:
- قاب و میز کار: قاب فولادی جوش داده شده یا ریخته گری شده، تمام بارهای مکانیکی و هیدرولیکی را تحمل می کند. قالب پایینی روی میز کار نصب می شود که سطح مرجع سفت و سختی را که ورق فلز در مقابل آن تشکیل می شود، فراهم می کند. انحراف قاب تحت بار یک عامل کلیدی در ثبات زاویه خم در طول کامل خمش است.
- قالب بالایی (قوچ / سر فشار): نگهدارنده ابزار بالایی که به صورت عمودی متحرک است پانچ (قالب بالایی) را حمل می کند. توسط سیستم محرک هیدرولیک یا مکانیکی به سمت پایین هدایت می شود و نیروی شکل دهی را به ورق فلز اعمال می کند. استاپ های گیج عقب CNC و کنترل عمق رم زاویه و موقعیت خمش را تعیین می کند.
- قالب پایینی (بلوک قالب): به طور معمول یک قالب V-Die، U-die یا قالب حاد با مشخصات پانچ مطابقت دارد. عرض دهانه V شعاع خمش و نیروی مورد نیاز را تعیین می کند. یک دهانه V گسترده تر به نیروی کمتری نیاز دارد اما شعاع داخلی بزرگتری ایجاد می کند.
- سیستم درایو: سیستمهای هیدرولیک رایجترین سیستمها برای ترمزهای پرس بزرگ هستند که نیروی بالا، سرعت قابل کنترل و موقعیتیابی رم قابل برنامهریزی را ارائه میدهند. درایوهای مکانیکی (دنده خارج از مرکز) برای عملیات خالی کردن و سکه گذاری با سرعت بالا استفاده می شود. درایوهای سروالکتریک به طور فزاینده ای برای بهره وری انرژی و دقت در ترمزهای پرس CNC مورد استفاده قرار می گیرند.
- سیستم گیج پشتی: گیجهای پشتی کنترلشده با CNC، ورق فلز را قبل از هر ضربه در برابر انگشتان مرجع قرار میدهند و از محل خمش ثابت در امتداد قطعه کار اطمینان میدهند. گیج های پشتی چند محوره (حداکثر 6 محور) دنباله های پیچیده فلنجینگ را روی قسمت های خالی با شکل نامنظم اداره می کنند.
- سیستم های ایمنی: پردههای چراغ ایمنی، تابلوهای کنترل دو دستی، محدودیتهای سرعت با درجه ایمنی در طول فاز بسته شدن (مناطق قطع صدا)، و مدارهای توقف اضطراری با استانداردهای بینالمللی ایمنی ماشین (ISO 13849، EN 12622) برای محافظت از اپراتورها در برابر آسیبهای ناشی از بسته شدن پرس مطابقت دارند.
اصل کار: چرخه ماشین خمش پرس
- موقعیت ورق: ورق فلزی خالی روی قالب پایینی قرار می گیرد و در مقابل انگشتان گیج پشتی قرار می گیرد، که آن را در فاصله برنامه ریزی شده از خط مرکزی قالب قرار می دهد تا موقعیت خط خم صحیح را ایجاد کند.
- رویکرد سریع: قالب بالایی با نیروی کاهش یافته به سرعت پایین می آید تا زمانی که در چند میلی متری سطح ورق قرار گیرد (معمولاً 5-10 میلی متر تماس بالا). سپس برای شکل دهی ایمن و کنترل شده سرعت به طور خودکار کاهش می یابد.
- ایجاد سکته مغزی: قالب بالایی با سرعت خمش به سمت پایین ادامه میدهد و با ورق تماس میگیرد و آن را با فشار وارد دهانه V-die میکند. مواد به صورت پلاستیکی در خط خم جریان مییابند و زاویهای را که هندسه قالب و عمق نفوذ قوچ تشکیل میدهد، میگیرد.
- جبران خسارت فنری: سیستم CNC قوچ را به عمق کمی بیشتر از زاویه هدف اسمی (بیش از حد خم شدن) پیش می برد، به طوری که پس از جمع شدن قوچ و برگشت فنر ورق به صورت کشسان، زاویه نهایی با هدف برابر می شود. خم بیش از حد مورد نیاز به مواد وابسته است - معمولا 1-8 درجه برای فولادهای معمولی
- سکته برگشتی: قالب بالایی به خانه یا موقعیت امن خود جمع می شود. ورق تشکیل شده را می توان برای خم بعدی تغییر مکان داد، یا در صورت تکمیل برنامه حذف کرد.
برای ترمزهای فشاری CNC، چرخه کامل (موقعیت، خم شدن و عقب نشینی) برای یک خم شدن طول می کشد. 3-10 ثانیه بسته به ضخامت ورق و اندازه دستگاه. یک پانل محفظه چند خم با 6 خم معمولاً می تواند در آن تکمیل شود 60-120 ثانیه کل
روش های دستگاه خم کن پرس: خم کردن با هوا، پایین کشیدن و سکه گذاری
سه اولیه دستگاه پرس خم کن روشها در درجه تماس ورق با قالب متفاوت هستند و بین دقت، برگشت فنری و نیروی ابزارآلات تعادل متفاوتی ایجاد میکنند:
خم شدن هوا
پانچ ورق را به دهانه قالب V فشار می دهد اما با دیواره های قالب یا پایین تماس نمی گیرد. زاویه خم با عمق نفوذ قوچ تعیین می شود نه زاویه قالب. خم شدن هوا نیاز دارد کمترین نیروی تشکیل دهنده (تقریباً 25 تا 30 درصد نیروی تهنشینی برای مواد و ضخامت یکسان)، به یک مجموعه قالب اجازه میدهد چندین زوایای مختلف ایجاد کند و روش غالب در ترمزهای فشاری CNC است. مبادله حساسیت بیشتر به ضخامت مواد و تغییرات استحکام تسلیم است که نیاز به به روز رسانی منظم جبران عقب فنری دارد.
پایین (خم شدن پایین)
پانچ ورق را کاملاً در مقابل دیواره های قالب می راند و مواد را در تماس کامل با زاویه دای V قرار می دهد. این باعث قفل شدن زاویه خم شدن به هندسه قالب می شود و تغییرات فنری را کاهش می دهد کمتر از 0.5± درجه - سازگارتر از خمش هوا. پایین آوردن نیاز دارد 3-5× نیروی بیشتر از خمش هوا برای همان قسمت، و هر زاویه قالب فقط می تواند یک زاویه خم ایجاد کند.
سکه گذاری
روش با بالاترین نیرو: پانچ ماده را در خط خمش فشرده می کند تا جایی که تغییر شکل پلاستیک در تمام ضخامت اتفاق می افتد، و اساساً هندسه خمش را به ماده تبدیل می کند. Springback عملا حذف شده است، تولید دقت زاویه ای ± 0.25 درجه یا بهتر سکه سازی نیاز دارد 5-30× نیروی خمش هوا و برای اجزای دقیقی که به سختترین تلورانسهای زاویهای نیاز دارند، مانند محفظههای دقیق و فلنجهای براکت هوافضا، در نظر گرفته شده است.
| روش | نیروی نسبی مورد نیاز | دقت زاویه ای | انعطاف پذیری |
|---|---|---|---|
| خم شدن هوا | 1× (پایه) | ± 1-2 درجه | چندین زاویه در هر مجموعه قالب |
| پایین آوردن | 3-5× | ± 0.5 درجه | یک زاویه در هر قالب |
| سکه گذاری | 5-30× | ± 0.25 درجه | یک زاویه در هر قالب, premium tooling |
مزایای کلیدی دستگاه خم پرس
تطبیق پذیری در اندازه و هندسه قطعات
یک ترمز فشاری CNC می تواند قطعاتی از براکت های دقیق کوچک (100 میلی متر × 50 میلی متر) تا پانل های محفظه بزرگ (3000 میلی متر × 1500 میلی متر) را با ترکیب مجموعه های پانچ و قالب های مختلف در نگهدارنده ابزار تولید کند. با یک سیستم قالب تقسیم شده، a پرس ترمز تک 3 متری می تواند عرض ورق از 100 میلی متر تا 3000 میلی متر را بدون تغییر موقعیت ابزار کار کند.
قابلیت تولید در حجم بالا
پرس ترمزهای مدرن با کنترل CNC، درایوهای سرو-الکتریک و موقعیت یابی خودکار عقب سنج، چرخه های خمشی را انجام می دهند. 3-5 ثانیه در هر خم در ضخامت ورق استاندارد (1-4 میلی متر)، پشتیبانی از نرخ خروجی از 400-800 خم در ساعت برای تولید تکراری ساده جابجایی خودکار مواد (بارگیری/تخلیه رباتیک) زمان جابجایی اپراتور بین خم ها را حذف می کند و توان عملیاتی را بیشتر می کند.
محدوده مواد و ضخامت گسترده
دستگاه پرس خم کن قابل اجرا از ورق نازک ( 0.5 میلی متر فولاد ضد زنگ برای محفظه های دقیق) تا صفحه سنگین ( 100 میلی متر فولاد کربنی برای قاب کشتی و مخازن تحت فشار)، به شرطی که تناژ پرس با الزامات شکلدهی مطابقت داشته باشد. تشکیل مقیاسهای نیرو تقریباً با استحکام کششی مواد × ضخامت مربع × طول خمش، بنابراین مواد ضخیمتر و قویتر به پرسهای نسبتاً بزرگتری نیاز دارند.
CNC دقت و تکرارپذیری
ترمزهای فشاری CNC هیدرولیک یا سروو الکتریک حلقه بسته به قابلیت تکرار موقعیت رم دست می یابند. 0.01 ± میلی متر ، ترجمه به تکرار زاویه ای از ± 0.1 درجه در ضخامت های استاندارد ورق این ماشینها همراه با سیستمهای اندازهگیری زاویه بیدرنگ (مانند حسگرهای نوری در ناحیه قالب)، میتوانند برای تغییرات مواد در اواسط تولید، خود اصلاح شوند و بدون تنظیم اپراتور، زوایای ثابت را در سراسر دسته کامل حفظ کنند.
کاربردهای صنعتی ماشین خمش پرس
ساخت ورق فلزی و محوطه
تابلوهای کنترل الکتریکی، محفظههای رک سرور، بخشهای کانال HVAC و پوششهای دستگاه از جمله رایجترین برنامههای کاربردی دستگاه خم پرس هستند. اندازه دسته از 1 قطعه (ساخت سفارشی) تا 10000 قطعه (تولید OEM) ، انعطاف پذیری ماشین خمش را در هر دو محیط کارگاه و تولید نشان می دهد.
قطعات ساختاری خودرو
براکتهای تقویتکننده بدنه، فلنجهای تیر طولی، و براکتهای تکیهگاه تعلیق، از جنسهای پیشرفته فولادی با استحکام بالا (AHSS) خم شدهاند. نیروهای خمشی 500-2000 تن برای مقاطع AHSS ضخیم مورد نیاز است. پرس ترمزهای سروو هیدرولیک تخصصی با روکش فعال (جبران انحراف قاب) زوایای خمش ثابت را در عرض کامل قطعه تضمین می کند.
ساخت و ساز و زیرساخت
ترمزهای پرس با فرمت بزرگ برای تشکیل صفحات فولادی سازه ای به تیرهای جعبه، بخش های لوله و پروفیل های سفارشی برای پل ها، ساختمان های صنعتی و سازه های دریایی استفاده می شوند. خم شدن صفحات تا 50 میلی متر ضخامت و 12 متر طول روی ترمزهای پرس سنگین با تنظیمات پشت سر هم یا سه پرس قابل دستیابی است.
اجزای دقیق
براکتهای هوافضا، قابهای تجهیزات پزشکی و محفظههای ابزار علمی دقیق نیاز به تلرانسهای زاویهای محکم (±0.25°-0.5°) دارند که میتوان از طریق تهکردن یا سکهکردن در ترمز فشاری CNC به دست آورد. برنامه نویسی آفلاین از مدل های CAD و مدیریت کتابخانه قالب دیجیتال زمان راه اندازی مقاله اول را کاهش می دهد زیر 20 دقیقه برای قطعات پیچیده چند خم.
سوالات متداول در مورد دستگاه خم کن پرس
چگونه تناژ پرس مورد نیاز برای عملیات خمشی را محاسبه کنم؟
فرمول استاندارد نیروی خمشی هوا به شرح زیر است: F = (1.42 × Rm × t² × L) / V که در آن F نیرو بر حسب kN است، Rm استحکام کششی ماده (N/mm²)، t ضخامت ورق (mm)، L طول خمش (mm)، و V عرض دهانه V-Die (mm) است. به عنوان مثال، خم کردن ورق فولادی S235 با ضخامت 2 میلی متر (Rm = 360 نیوتن بر میلی متر مربع) به عرض 1000 میلی متر در قالب 8 ولت (V = 8t = 16 میلی متر) تقریباً به 640 کیلو نیوتن (64 تن) نیاز دارد. ماشین حساب های نیروی خمشی آنلاین ارائه شده توسط تامین کنندگان ابزار این محاسبه را برای استفاده روزانه در تولید ساده می کند.
چه چیزی باعث می شود یک قسمت خم شده در مرکز نسبت به انتهای آن زاویه متفاوتی داشته باشد؟
این ناشی از انحراف قاب ماشین (اثر تاج گذاری) است: با اعمال نیروی خمشی، تیر پرس در مرکز خود به سمت بالا منحرف می شود و نیروی تشکیل دهنده کمتری در مرکز قطعه نسبت به انتها ایجاد می کند. این منجر به یک زاویه بزرگتر (بازتر) در مرکز می شود. راه حل این است تاج گذاری هیدرولیک (به طور فعال پرتو پایین را به سمت بالا خم کنید) یا تاج گذاری گوه مکانیکی ، که انحراف را جبران می کند و زاویه خمش یکنواخت را در طول کامل خمش تضمین می کند.
حداقل طول فلنج برای دستگاه خم پرس چقدر است؟
حداقل طول فلنج (کوتاهتر از دو پایه قسمت خم شده) با عرض دهانه V-die تعیین می شود: حداقل فلنج باید حداقل باشد. 0.7 × V-opening برای جلوگیری از لیز خوردن ورق در قالب. برای یک قالب استاندارد 8 ولت با دهانه V 8 میلی متری (برای ورق 1 میلی متری)، حداقل فلنج تقریباً 5.6 میلی متر است. استفاده از یک V-die کوچکتر، فلنج های کوتاه تری را ممکن می کند، اما به نیروی شکل دهی بیشتری نیاز دارد.
هر چند وقت یکبار باید ابزار پرس ترمز (پانچ و قالب) تعویض شود؟
منگنه ها و قالب های فولادی ابزار سخت شده که برای خمش استاندارد فولاد کربنی استفاده می شوند معمولاً دوام دارند 500000-2000000 ضربه خمشی قبل از اینکه سایش شعاع به اندازه کافی مهم شود که بر کیفیت قطعه تأثیر بگذارد. فولاد ضد زنگ و مواد AHSS به دلیل سایندگی بالاتر باعث سایش سریعتر ابزار می شوند. ابزار با نوک کاربید یا روکش می تواند عمر مفید را افزایش دهد 3-5× در این برنامه ها تمیز کردن و روغن کاری منظم سطوح تماس ابزار، مقرون به صرفه ترین اقدامات نگهداری است.
