板金曲げ工程: A Practical Guide to Process Analysis
By Author: マーク・ハンクス
はじめに
板金曲げ工程は電気機械式で広く使われています, 自動車, and aerospace industries for sheet metal forming enclosures, キャビネット, and panels. CNCプレスブレーキ 標準またはカスタム金型を使って様々な形状に冷間成形するシート. 板金曲げ工程の合理性は最終寸法や部品品質に直接影響します. この記事では、より良い板金成形結果を支援するための分析や実験から得られた実践的な技術を共有します(効果的な板金曲げ工程は曲げ精度を向上させるだけでなく、材料の無駄も削減します, および生産コスト. ).
1. 板金の展開長さの計算方法
板金曲げ工程中に, 正確な折りたたみ長さの計算は、曲げの精度を確保するために不可欠です. 折りたたみの長さは材料の厚さに依存します, 曲げ角, および金型.
1.1 ニュートラルレイヤー法 (非直角の曲げに対して)
曲げる間に, 外層は伸び、内側は圧迫されます, 一方、中性層 (二人の間に) どちらもストレスを感じない. その長さは一定のままです, 空白長の基準となること. その位置は変形によって変化します: 厚さδ ≤ 4 mmの場合, 内側から約0.5δの位置にあります; δ ≥ 5 mm, 約0.34δ. 中性層の長さは必要な展開ブランクに等しいです.
・材料厚δ ≤ 4 mm, 中性層と内側の表面からの距離は約0.5δです.
•厚さδ ≥5 mmの場合, 約0.34δです.
中性層の長さは、部品に必要なブランク長に対応します.
1.2 補償係数法 (直角曲げに対して)
直角曲げに対する経験的な曲げ補償係数を実験的に導出することが可能です, そして、折りたたみ次元は次のように計算されます。:
L = A B − 2次元
ここで:
・L = 展開長さ
•A, B = 曲がった部分の外部寸法
•δ = 材料厚さ
•Δ = 係数補償
例: A = 35 mm の場合, B = 60 mm, δ = 4 mm, すると、展開部分の長さ = 88 mm.
図1 曲げ成形図
表1: 曲げ補償係数 (参照値)
| 厚さδ (ミリメートル) | 補償係数 Δ | 共通V型ダイ開口V (ミリメートル) |
| 1.0 | 0.1 | 6 |
| 1.5 (1.2) | 0.2 | 9 |
| 2.0 | 0.3 | 12 |
| 2.5 | 0.3 | 16 |
| 3.0 | 0.4 | 20 |
| 3.5 | 0.4 | 20 |
| 4.0 | 0.5 | 25 |
| 5.0 | 0.6 | 32 |
| 6.0 | 0.8 | 32 |
| 8.0 | 1.2 | 55 |
注記: プレスブレーキのトン数制限を超える圧力で長いワークピースを曲げる場合, 非標準的なV型ダイ開口部が必要になることもあります. 補償係数は試験の曲げ結果に基づいて調整されるべきです. 例えば:
•厚さ5mmのシート: 標準Vダイ32mm (Δ = 0.6); 長さが3000 mmに近づく場合, 55 mm Vダイを使用し、Δを0.1減らします.
•厚さ6mm≥長さ2000mmのシートの場合, 55 mm Vダイを選択し、Δを0.4に設定します (0.8から調整後).
補償係数とは、特定のプレスブレーキおよび関連金型、特定の材料に対して経験的に導き出された値です. それらは各ケースごとに新たに判断されるべきです.
2. プレスブレーキ金型の選び方
板金の曲げにおいて重要な点は、適切な金型の選択です. プレスベンディング金型, システムとして, パンチで構成されています (上部ダイス) そしてサイコロ (下ダイ). 選択は材料の性質によって決まります, その厚さ, また、ワークピースと工具の衝突を避け、V型ダイ開口部の選択が不適切に行われてダイや曲げ機の損傷を防ぐために曲げ寸法も決定されます.
2.1 ロワーダイス (V-ダイ) 選考
標準的な下部プレスブレーキダイは、単一のダイブロックに幅や角度の異なる複数のV字型開口部を持つことが多いです. 標準操作の場合, Vダイ開口部はシートの厚さの6倍から8倍程度になります. 薄いシートの場合, そして、より大きな半径の曲がりが望ましい場合, より広い開口部が選ばれます. V型ダイ開口部は標準的な形状やサイズの場合もあります, または修正されることがあります, あるいは、作られた, あるいは作られた, 特定の要件を満たすために.
表2: 推奨Bダイオープニング
| 材料の厚さ (ミリメートル) | 推奨Bダイオープニング (ミリメートル) | ゾーニングマルチプライヤー |
| 1.0 | 6 - 8 | 6歳× - 8× |
| 1.5 | 9 - 12 | 6歳× - 8× |
| 2.0 | 12 - 16 | 6歳× - 8× |
| 3.0 | 18 - 24 | 6歳× - 8× |
| 4.0 | 24 - 32 | 6歳× - 8× |
| 5.0 | 30 - 40 | 6歳× - 8× |
| 6.0 | 36 - 48 | 6歳× - 8× |
| 8.0 | 48 - 64 | 6歳× - 8× |
2.2 アッパーダイ (パンチ) 選考
1) ストレートパンチ
•厚さのシートを曲げるために使用されます
2) D ≤ 3 mm
・複数の操作を持つ曲げに有用
3)グースネックパンチ
・深さの異なるU字型部品用に設計
・浅い部品に使われる小型グースネックパンチ
・厚手の深部に使われる大型グースネックパンチ
4) パンチを平らにする
・加工部品の曲がったエッジを平らにするために使用
・独自の設計要件を満たすためのカスタム改造
図2 下部ダイ断面積図
大型曲面刃 直刃 小さい曲面刃 平坦刃
図3 上部ダイ断面積図
3. プレスブレーキ曲げ力の計算方法
すべての曲げ工具には高圧に対する安全機能が内蔵されています, しかし, 各ツールには、それを超えてはならない独自の安全限界があります. 曲げる前, 曲げ力がプレスブレーキのトン数制限を超えないことを確認しなければなりません, シートの厚さと必要な曲げ長さに基づいています.
曲げ力を計算するための方程式の一つは次の通りです。:
P = (1.6 × B × δ² × Rm) / (100 × V)
この式において:
•P = 曲げ力 (トーン)
•δ = 材料の厚さ (ミリメートル)
•B = シートの幅 (ミリメートル)
•V = Vダイ開口幅 (ミリメートル)
•Rm = 材料引張強度 (MPa)
曲げトン数の制限は、特定のプレスブレーキと使用される工具によって決まります. ほとんどの曲げ機にはフレームにトン数の定格板が取り付けられています, また、CNC曲げシミュレーションシステムを通じてトン数も検証可能です.
表3: 炭素鋼の曲げトン数制限 (参照値)
| 厚さ (ミリメートル) | V-ダイ (ミリメートル) | 最大長さ (ミリメートル) | 最大トン数 (t) |
| 0.8 | 6 | 3000 | 25 |
| 1.0 | 6 | 3000 | 39 |
| 1.5 | 9 | 3000 | 54 |
| 2.0 | 12 | 3000 | 84 |
| 2.5 | 16 | 3000 | 84 |
| 3.0 | 20 | 3000 | 98 |
| 3.5 | 20 | 3000 | 133 |
| 4.0 | 25 | 3000 | 141.3 |
| 4.5 | 25 | 2500 | 150 |
| 5.0 | 32 | 2500 / 1700 | 150 / 145 |
| 6.0* | 55 | 3000 | 150 |
| 8.0* | 55 | 1600 | 145 |
| 10.0* | 55 | 1000 | 140 |
注記:
・炭素鋼の最大曲げ長さは3100mmです; 理論上のトン数は150トンを超えてはならない.
•*とマークされた項目は標準限度を超えており、プログラムの調整が必要となります; これは安全上のリスクを伴い、一般的に推奨されません.
・部品がトン数制限を超える場合, 代替的な方法としては、曲げ線に沿った工程スロットを切断したり、シートをV溝に刻んで材料の厚さを減らしたりすることが考えられます.
表4: ステンレススチールの曲げトン数制限 (参照値)
| 厚さ (ミリメートル) | V-ダイ (ミリメートル) | 最大長さ (ミリメートル) | 最大トン数 (t) |
| 0.8 | 6 | 3000 | 25 |
| 1.0 | 6 | 3000 | 39 |
| 1.5 | 9 | 3000 | 54 |
| 2.0 | 12 | 3000 | 84 |
| 2.5 | 16 | 3000 | 84 |
| 3.0 | 20 | 3000 | 98 |
| 3.5 | 20 | 3000 | 133 |
| 4.0 | 25 | 3000 | 141.3 |
| 4.5 | 25 | 2500 | 150 |
| 5.0 | 32 | 2500 | 150 |
| 6.0* | 55 | 3000 | 150 |
| 8.0* | 55 | 1600 | 145 |
| 10.0* | 55 | 1000 | 140 |
注記: 炭素鋼に似ています, ステンレス鋼の最大曲げ長は3100mmで、理論上のトン数制限は150トンです. *と表示された項目は標準限度を超え、プログラムの調整が必要です, 安全上のリスクを伴います. 部品がトン数制限を超える場合, 板金の曲げ工程を変更するのは合理的かもしれません.
4. 一般的な板金曲げ部品の種類
4.1 U字型部品
U字型には異なる板金曲げ工程の設計が必要です, Z字型, その他の複雑な部品。U字部品の場合, 一般的な指針としては、工具の干渉を避けるために曲げ高さHは曲げ幅B以下であるべきです. しかし, HがB≤であっても, 曲げ高さが過剰である場合、通常はH≥80 mmの場合、干渉が生じることがあります, 曲げ時に部品が曲げ機のハウジングに接触することがあります.
図4 曲げ成形図
図5 曲げシミュレーション図
解決策としては、以下の特徴が取り入れられる場合があります:
・まず鈍角を曲げる (フランジが曲げ機をクリアできるようにするためです), 次に直角の曲がり, そして中間の曲がりも平坦にすることができます. (注記: この方法はワークピースに目に見える跡を残す可能性が高いです。)
・グースネックパンチの使用 (H ≥ B) は使えます, しかし、このアプローチの適用は、試験シミュレーションや実際の曲げによって検証可能である必要がある場合があります.
図6 曲げシミュレーション図
4.2 Z字型部品
Z字型の曲げを組み込む可能性は主に、V型開口部から部品の端までの距離によって決まります. 受け入れられるアプローチは次のようになります:
・材料の厚さに基づく適切なV型開口部とパンチの選択.
・形成される形状の描画またはシミュレーション.
・まだ確信が持てない場合は, 物理シミュレーションを行うか、機械を曲げてテストを行う.
図7 曲げシミュレーション図
5. 一般的な板金曲げの問題と解決策
板金の曲げにはいくつかの問題が発生することがあります. 以下の表は、典型的な問題と実践的な解決策をまとめたものです.
| 子女 | 可能な緩和策 |
| ベンドフランジの高さが不十分 | ・設計上可能であればフランジの寸法を拡大する。・V型開口部を小さくする (トン数チェック) 補償を調整する。• δ ≤ 3 mmの場合: H ≈ V/2 2; δ > 3mm: H ≈ V/2 4. |
| 曲げ線における穴の変形 | ・曲げ後に穴を開ける。• 曲げ線に沿って工程スロットを切る (スロット長≈穴径).• 穴の縁は曲げ線から少なくともVダイ幅の半分以上に保つ. |
| ツール干渉 | • 曲げシーケンスを調整する—まず複素な辺を優先する, 次にシンプルなエッジを使います。• 専門的な工具を使う (例えば。。, グースネックパンチまたはオフセットダイス). |
| 曲がり角でひび割れて | • 曲げ線を転がり方向に垂直に配置する。• 曲げ部分をアニールするか、より延性のある材料を選ぶ. |
| 曲がった部分の表面痕 | • 工具改造によるパンチ半径の拡大。• 無痕の下部ダイスを使用する。• ダイとシートの間に保護フィルムを貼る。. |
| 不規則なフランジの位置決めの難しさ | • レーザー切断時に曲げ線を基準としてマークする。• 部品の輪郭に合った治具を作成する. |
| 指定された寸法と異なる形成寸法 | • 共通の基準点を使用して累積誤差を減らす。• 練習曲を行い、補償係数を算出する. |
6.板金曲げの品質に影響を与える要因
1) V-Dieオープニング:
V溝の選択は主にシートの厚さの関数です. より広いV字溝は曲げ力を低くする必要があります. 一般的に, 薄いシートはV = 6tを利用します. ここでVは下部V溝の幅、tはシートの厚さです. 板の厚さに対する下部ダイのV溝幅の標準的な選択は以下の表に示されています.
| シート厚 t / mm | V溝幅 |
| 0.5–2.6 | 6t |
| 3–8 | 8t |
| 9–10 | 10トン |
2) パンチ半径:
ワークピースの外側曲げ半径は主に下部ダイのV溝幅によって決まります, また、上部パンチの半径Rも一定の役割を果たします. 上部パンチの半径Rは一般的に次のように等しい。, またはやや小さい, シートの厚さ. 硬いアルミニウムを曲げるとき, または塑性の低い他の材料, 破損やひび割れを防ぐために、上部と下部のダイにはより大きなパンチ半径とV字溝サイズを用いるべきです. さらに, 部品の曲げ線の端には亀裂止め溝を形成すべきです.
3) プレスブレーキの精度:
たわみ変形は一般的に不均一な荷重の結果です. 作動距離3200mmのプレスブレーキを持ち、両側に100tの荷重で油圧シリンダーを配置したものを考えてみてください. 上下の梁は荷重によってたわみます. その結果, ラムの実際の変量はビームの全長より小さい, そのため、曲げ角が異なる. 曲げ角は中心部で大きくなり、端に向かって小さくなります, そして、ワークピースの全体サイズに影響を与えます.
4) 原材料:
原材料の均一性の欠如: 異なるグレードの材料は、異なる厚さや不均一なシートを含むことがあります, 硬度, さらには公演ごとの差異も含まれます. 大きなバリ, 大きな継ぎ目, 曲げ過程による膨張も起きません, これらすべてが曲げの精度低下につながる可能性があります. ローリング工程の変動は不均一なスプリングバックや精度の低下を引き起こすことがあります. 材料の局所的な違いが、材料温度の変動による寸法の不正確さを引き起こすことがあります.
5) スプリングバック:
スプリングバック: 材料は弾性変形と塑性変形の両方で曲がります. スプリングバック角は降伏強度と正の相関関係を持ち、弾性率とは負の相関を示します. さまざまな曲げ技法について, スプリングバックは空気曲げが最も強く、コイン作成は最も少ないです, 一方、ボトムベンドは中間的なものだ. 板金曲げ時にシートの厚さが増す, スプリングバックは減少します.
結びの言葉
成功した 板金曲げ工程 正確な折りたたみ長さの計算が必要です, 適切な工具選択, 正しい曲げ力推定, およびスプリングバック制御.
板金曲げ工程を継続的に最適化することで, 製造業者は曲げの精度を向上させることができます, 生産コストを削減します, そして、より一貫した製品品質を実現しています.
よくある質問
Q1: ベンド手当とは何か?
曲げ許容度とは、曲げによって引き伸ばされる板金の量のことです. この値は材料によって影響を受けます, シートの厚さ, そして曲げ道具.
曲げ許容度は、鋼板の起始点やプレスブレーキの種類によっても異なる場合があります. したがって, 実際の価値は現場で測定されるべきです.
曲げ許容度の計算は通常、90°の曲げに対して行われます. 具体的な値はプレスブレーキダイの開口部や板金の種類によっても異なります.
ベンディング手当とベンド控除, DK, これは板金曲げの関連用語であり、異なる定義があります. 使用される定義に関わらず, フラットパターンの長さは変わらず.
Q2: ベンド控除とは何か?
板金設計プロセス中, 多くのエンジニアが同じジレンマを経験しています: なぜ板金部品は, SolidWorksで正確に設計され、適切に展開される, 製造に送られた際の必要な測定値と相関しない?
1〜2 mmの曲げ測定偏差は小さく見えるかもしれません, 実際には, わずかな寸法の差でも、組み立てが満足できない原因となることがあります. これにより、資材やリードタイムの無駄遣い、生産コストの増加が起こります.
この広範な問題の原因は、ベンド控除の定義に対する理解不足や誤りに起因することが多いです, Kファクター, および曲げ許容度. これらのパラメータはデジタル設計を物理世界と結びつけます. これらのパラメータは正確な板金設計の基礎を形成し、製品の品質や製造能力に大きな影響を与えます.
三つの中でベンドデローは最も理解しやすいかもしれません. この推定は、曲げ過程で外層が伸び、内層が圧縮されるためです, ただし、シートの中性層は変わらないままです.
ベンド控除は以下の要因を考慮します。 "長さ" しかし、シートの伸びや圧縮によりその部分が欠けています.
ベンド導除 = (OSSB × 2) - 学士号
ここで:
OSSB = 外部セットバック
BA = ベンド許容度
曲げ控除値は、板金メーカーが実務経験に基づいて特定の材料や厚さ、曲げ半径についてほぼ常に提供します.
Q3: エアベンディングとは何か?
ギャップによる曲げや自由曲げとも呼ばれます, エアベンディングの工程では、パンチを使って下部の金型に3つの接触点を形成し、板金部品を作り出します.
手術中, ブレーキプレスの上部パンチと下部ダイは完全に閉じません. 板金が下部ダイに完全に押し付けられていません. むしろ, 曲げの過程で, 板金は部分的に支えが取れずに残されています, 又は, "空中で".
曲げ角は上部パンチの下部ダイに対する移動深度によって決まります, また、 はシートの厚さにも依存します。. 経験則として, 上部パンチの走行深度が増すと, 曲げ角は減少します. 逆に、移動の深さが減るとそうです.
空気で曲がった部分は跳ね返りがちです, 曲げ角はおおよそであり、正確ではありません. 異なるワークピースごとに, 工程は検査され、必要な公差まで調整されなければなりません.
Q4: ボトムベンディングとは何か?
例えば空気曲げの過程, ボトムベンディングもパンチとV字型の下部ダイスを使用します. しかし, 板金は完全に接触し、上部パンチと下部ダイの間に押し付けられます.
ボトムベンディング, 板金が下部ダイに完全に接触します. したがって, 曲げ角はダイの角度によって決まります.
成形力の増加とスプリングバックの減少による, ボトムベンディングはより精密で、大規模な生産に適しています.
Q5: 板金曲げにおけるスプリングバックとは何か?
スプリングバックは、指定された力が除去された後に材料が元の形態に戻る傾向を指します. シートを曲げる過程で, 材料は反対側の両端で引張応力と圧縮応力の両方を受けます. 曲げ力が取り除かれた後, シートは応力によって元の形状に戻ろうとします. この回復はスプリングバックと呼ばれます.
スプリングバックは一般的に角度寸法で記述されます. スプリングバックは材料の種類を含む多くの変数の複雑な関数です, シート厚, 曲げ圧力, および曲げ半径.
曲げられた材料に変化する圧力をかけた場合, 反作用が変化します. 加えられた圧力が除去された後, 角度は逆方向に跳ね返ります. これをベンドスプリングバックと呼びます.
スプリングバックは以下に影響を受けます。:
・同じダイスを使用した場合, 曲げ条件, 厚さ: SPCC < AL < 彼の
・同じ金型と材料を使用する場合, 薄いシートほど、一般的にスプリングバックが大きくなります.
・同じ材料に対して, 内側の曲がりの半径が大きくなる, R, 一般的には、より大きなスプリングバックが起こります.
一般的に, 曲げ圧力が大きいほど, スプリングバックは少なくなるほど.
Q6: どの素材が一番曲げやすいか?
曲げやすい素材の中で, SPCCの冷間圧延鋼板は、板材の中で最も曲げやすいものです.
さまざまなシート素材について, SPCC冷間圧延鋼は、板金製造で最も一般的に使われる材料の一つです, この素材を曲げるのも簡単で、曲げるのも容易です.
SPCCは脆さが低く、延性が高いです, これにより曲げや板金の曲げ成形作業においてより有利に使われています. SPCC製の部品は通常、表面を改善するために仕上げが必要です. これには塗装や電気めっきも含まれます. 表面の小さな欠陥や曲げによる小さな傷は通常、仕上げ工程で覆われます.
SPCCは板金用途の曲げに最も使いやすい材料の一つとされています.
Q7: パンチ半径はどのように決定されるのですか?
ある板金の曲げに対して, ダイの角度は曲げ角より小さいはずです. その例として、90度の曲げ角の場合が挙げられます, ダイ角88度が一般的に使われます.
3mm以下のシートの場合, パンチ先端の半径はR0.6が使用されます, しかし、必要な処理には独自の仕様がある場合, 半径R0.2が使用されることもあります.
ダイが加工に必要な範囲があるか、また耐圧性の基準があるかを点検すべきです.
ダイは曲げ作業に必要な形状であるか確認する必要があります.
