チューブの曲げ公式: 開発された長さ、曲げの差し引き、スプリングバック

チューブ曲げ 公式は学術的な演習ではありません。これらは、製造された部品が最初に治具に落ちる理由であり、誰かが鋸に触れる前にある長さのチューブが正しく切断される理由です。 LRA (線、半径、角度) プリントで作業している場合でも、XYZ 座標のテーブルで作業している場合でも、展開長、セットバック、曲げの差し引き、荷重下での材料の実際の動作を考慮した補正など、同じ少数の関係が繰り返し表示されます。ここでは、私たちが毎日依存しているワーキング セットと、数学が停止して経験が引き継がなければならない場所を示します。

何かを計算する前にジオメトリを定義する

ほとんどの計算エラーは、半径がどの次元を指しているのかという 1 つのあいまいさから始まります。管の図面では、半径は通常、曲げの内側ではなく、中心線半径または CLR と呼ばれる管の中心線に与えられます。印刷物に内径が記載されている場合は、以下の式に触れる前に外径の半分を加えてください。 50 mm チューブ上で 2 つを 25 mm 混合すると、90 度の曲げで展開長さが約 39 mm ずれます。これは、部品をスクラップするには十分以上です。

2 番目の規則も同様に重要です。それは、曲げ角度と曲げの程度です。管を直角に回転させる曲げは 90 度の曲げであり、この場合 2 本の脚の間の夾角も 90 度になります。チューブがそれ自体に向かって折り返されると、生年月日 = 180 度から内角を引いた値となるため、内角は縮小しますが、曲げの度合いは増加します。それを中心にセットアップを構築する前に、図面がどの値を引用しているかを確認してください。

コアフォーミュラ

展開長さ (円弧長とも呼ばれる)

展開長さは、中心線に沿って測定した、カーブ自体によって消費されるチューブの量です。

DL = (pi × CLR × DOB) / 180

CLR が 150 mm、曲げ角度が 90 度の場合、DL = (3.1416 × 150 × 90) / 180 = 235.6mm。一部のショップでは、これを中立軸係数で調整しています。これは、成形中に材料が曲げの内側に向かって流れ、真の中立線がわずかに内側にシフトするためです: DL = (pi × DOB / 180) × (CLR マイナス K × t)。通常、係数 K は 0.2 ～ 0.5 の間に収まります。材料に合わせて係数 K を修正する唯一の正直な方法は、テストピースを曲げて測定することです。

セットバックと接線の長さ

セットバックは、2 本の脚の中心線の交点から、直線の脚が終わり、曲線が始まる接点までの距離です。

SB = CLR × tan(DOB / 2)

90 度では、tan(45 度) は 1 に等しいため、セットバックは CLR に等しくなります (この例では 150 mm)。接線の長さは、各脚に沿った交点から測定された同じ数値であるため、交点に寸法を記入する図面と接線に寸法を記入する図面との間で簡単に変換できます。

曲げ控除

図面で交点までの脚の長さが示されている場合、角は 2 回カウントされます。曲げ控除により重複部分が削除されます。

BD = 2 × SB マイナス DL

90 度の例の場合: 2 × 150 マイナス 235.6 = 64.4mm。浅い曲がりの場合、控除額は小さくなります。急な高角度の曲げの場合、それを無視すると部品が確実に短くなるほど大きくなります。

全長カット長さ

カット長さ = 交点まで測定した脚の長さの合計から、すべての曲げ控除の合計を引いたもの。等価ルートは、切断長さ = 接線間の直線セクションの合計と展開長さの合計です。両方の方法が一致する必要があります。そうでない場合、通常の原因は、引き算の際に曲げ忘れられたことです。

ベンド間のオフセットと距離

チューブを横に距離 O だけ移動させる一対の等しい曲げの場合、チューブに沿って測定した曲げ間の距離は DBB = O / sin(DOB) です。したがって、よく知られた 45 度のオフセットでは、オフセットは約 1.414 倍になります。角度が等しくない場合、または 3 次元で起こっていることについては、2 次元の数式を連鎖させようとするのではなく、座標で作業します。

数式がカバーしていないもの: 壁の薄化、楕円形、最小半径

上記のすべては、チューブがその形状を維持していることを前提としています。そうではありません。曲がりの外側は伸びて薄くなり、内側は圧縮して厚くなり、断面はわずかに平らになります。これらの影響により、理論的に正しい部品が実際に製造可能かどうかが決まります。

曲がりの外側の壁の薄化

有用な薄肉推定値は、t_min = t × CLR / (CLR OD / 2) です。半径 150 mm に 2 mm の壁を備えた外径 50 mm のチューブの場合、およそ 14 パーセントの削減になります。これは測定結果ではなく、保守的な幾何学的限界として扱ってください。適切なサイズのマンドレル、適切なクリアランス、および適切なブーストを使用すると、通常、実際の薄肉化は著しく少なくなります。

楕円形

楕円形 is calculated as (D_max minus D_min) divided by OD, multiplied by 100. General industrial work often accepts 5 percent or less, while aerospace and automotive fluid lines frequently demand tighter limits. Ovality grows quickly as the CLR-to-OD ratio falls, which is why the radius choice and the tooling choice are really the same decision.

最小曲げ半径の経験則

• マンドレルなしでの自由曲げ: およそ 3 × OD は、多くの軟鋼やアルミニウムにとって実用的な床です。
• マンドレルとワイパーダイを使用する場合: 1.5 × OD が一般的ですが、適合する工具とより重い壁を使用すると 1 × OD 以上が達成可能です。
• 壁係数 (OD を t で割った値) が約 30 を超えると、通常、半径自体ではなく薄壁の崩壊が制限要因になります。
• ステンレスおよび高強度合金は、同じ壁率の炭素鋼よりも大きな半径またはより多くのサポートを必要とします。

作業例: 外径 50 mm のチューブを 90 度曲げる

一般的なジョブの公式をまとめます。外径 50 mm、壁 2 mm、中心線半径 150 mm、曲げ角度 90 度、交点までの寸法が 400 mm の 2 本の直線脚です。

薄肉化の図は、サポートされていない曲げの幾何学的最悪のケースです。仕様の薄肉化の上限が 10% である場合は、半径を広げるか、適切なクリアランスを持つマンドレルを追加するか、材料を切断する前により重い壁に移動することになります。

配合から完成品まで

数字を使えば抽選が受けられます。ツールとコントロールはその描画を千回繰り返します。スプリングバックが最もわかりやすい例です。ツールが解放された後、チューブが緩んで曲がりがわずかに開くため、機械は過剰に曲げる必要があり、半径はツールに対して少し大きくなります。 3 × OD 半径の軟鋼では、1 ～ 2 度のオーバーベンドのみが必要ですが、ステンレスや高強度アルミニウムでは、かなり多くのオーバーベンドが必要になる場合があります。実際的な答えは、より良い方程式ではなく、材料ごと、半径ごと、壁の厚さごとに補正値を保存し、次回の実行時にそれらを自動的に適用する制御です。

それは、配合と装置が一致する必要がある点です。セットアップシートの指定どおりに曲げの位置を決め、マンドレルを保持し、ブーストカーブに正確に従うことができる機械は、計算された数値を、一度限りの成功ではなく、反復可能なプロセスに変えます。異なるパーツ ファミリ間で同じ計算を行っている場合、範囲を確認すると役立ちます。 チューブ曲げ機 手動および NC モデルから全自動 CNC ユニットまでを並べて使用できます。

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マルチ半径パーツについては、ここで個別に説明する価値があります。 1 つのチューブに異なる半径で複数の曲げがある場合、展開長は曲げごとに計算する必要があり、各曲げには独自のセットバックと差し引きが必要です。演算は同一ですが、セットアップは同一ではありません。また、複数半径の作業用に構築されたマシンでは、その作業から多くの試行錯誤が不要になります。

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壁係数が 25 または 30 を超える薄肉チューブでは、形状が強くなり、マンドレル サポートがオプションでなくなるのはこのためです。マンドレル制御のベンダーを使用すると、マンドレルの位置と潤滑剤の流れを微調整できます。これは、多くの場合、14% の薄肉化の見積もりと検査に合格する部品との差となります。次のような分野での大量の作業に適しています。 自動車製造 、再現性は機械の価格が少し低いことよりも重要であるということです。

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チューブを切断する前の実際的なチェック

1. 図面上の半径が中心線に対してなのか、曲げの内側に対してなのかを確認し、調整してから計算してください。
2. 引用されている曲げ角度が曲げ角度であり、脚間の角度ではないことを確認してください。
3. 最初の曲げだけでなく、すべての曲げの展開長さ、セットバック、曲げ控除を計算します。
4. 半径を決定する前に、顧客の仕様に照らして壁の薄肉化と楕円度を見積もります。
5. バッチを実行する前に、1 つのテストピースを切断して曲げ、図面に対して結果を測定します。
6. 使用したスプリングバック補正を記録して、次の同一のジョブが推測ではなく既知の値から開始されるようにします。

チューブの曲げ公式は出発点であり、保証するものではありません。これらは、曲線が消費する材料の量、接点がどこに位置するか、外壁がどの程度薄くなる可能性があるかを示します。彼らがあなたに伝えることができないのは、ステンレスの比熱、工具の状態、および潤滑剤がその日にどのように作用するかということです。計算を最初のテストピースとして扱い、測定を 2 番目のテストピースとして扱うと、描いたものと出荷したものの差は回を重ねるごとに小さくなります。