Пресс для клёпки и пробивки на пневмогидроцилиндре: усилие

Краткий ответ: усилие пробивки отверстия в листе оценивают по периметру контура, толщине и пределу прочности материала: F = 0,7 × t × L × σв, где t — толщина, L — периметр отверстия, σв — предел прочности листа. Полученную силу делят на коэффициент K цилиндра-усилителя и получают давление за регулятором: p = F / K. Пример: круглое отверстие Ø12 мм в стали 3 мм с σв = 400 МПа требует около 31,7 кН (≈ 3 230 кгс); цилиндр Ø80 исполнения 5T (K = 1 000) настраивают на 3,3 кгс/см², то есть около 0,32 МПа.

Подобрать и купить пневмоцилиндры в каталоге →

Чем клёпка отличается от пробивки с точки зрения усилия?

Пробивка — это срез: пуансон проходит лист насквозь, усилие растёт до момента среза и резко падает. Клёпка — это пластическая деформация: хвостовик заклёпки расплющивается и формирует замыкающую головку, усилие нарастает и удерживается до конца хода. Для усилителя это две разные задачи.

листайте таблицу вбок →

Формулу для клёпки по периметру мы не приводим: расчёта усилия клёпки по пути нет в источниках, которые мы проверили. Берите усилие из паспорта заклёпки или подбирайте пробой, меняя давление за регулятором.

Как посчитать усилие пробивки?

Оценка из справочной формулы: F = 0,7 × t × L × σв. В ней t — толщина листа, L — полная длина среза (периметр контура), σв — предел прочности материала на растяжение. Результат — оценка, а не гарантия: на реальное усилие влияют зазор между пуансоном и матрицей, острота кромки и состояние листа.

1. Периметр. Для круглого отверстия L = π × d. Для прямоугольного — сумма сторон. Если пробиваете несколько отверстий за один ход, периметры складываются.
2. Предел прочности σв. Берите из сертификата на лист. Для расчёта нужен именно σв, а не твёрдость и не марка «на глаз».
3. Усилие. F = 0,7 × t × L × σв. При t в мм, L в мм, σв в МПа результат получается в ньютонах.
4. Перевод. Килограммы-силы: делим ньютоны на 9,81; тонны-силы — ещё на 1 000.

Влияние размеров видно на примере: усилие растёт пропорционально и толщине, и периметру. Лист вдвое толще при том же отверстии потребует вдвое большего усилия, а отверстие вдвое большего диаметра — тоже вдвое.

Как подобрать цилиндр-усилитель на реальном артикуле?

Исходные данные примера: пробить отверстие Ø12 мм в листовой стали толщиной 3 мм, предел прочности 400 МПа (допущение примера, в вашей операции берите из сертификата), сеть 10 бар, полный ход 100 мм.

1. Периметр. L = π × 12 ≈ 37,7 мм.
2. Усилие. F = 0,7 × 3 × 37,7 × 400 ≈ 31 670 Н ≈ 3 230 кгс.
3. Исполнение. Таблицу усилий SNS печатает на странице MPTF; для MPT того же диаметра и номинала в тоннах берём её как оценку, точное значение уточняйте при заказе. По этой таблице для Ø63 исполнения 3T коэффициент K = 500, наибольшее усилие при 7 кгс/см² — 3 500 кгс. Запас всего около 8 %, для инструмента с износом это мало. Берём Ø80 исполнения 5T: K = 1 000, при 7 кгс/см² до 7 000 кгс.
4. Давление. p = F / K = 3 230 / 1 000 = 3,23 кгс/см², то есть 3,23 / 10,2 ≈ 0,32 МПа. Это выше нижней границы рабочего давления серии 0,2 МПа и ниже верхней 0,8 МПа.
5. Проверка узлов. Регулятор ARG работает в диапазоне 0,1–0,85 МПа, распределители 4V и 3V (с пилотом, 3V100–400) — 0,15–0,8 МПа. Давление 0,32 МПа входит во все диапазоны.
6. Ход. Участок среза листа 3 мм укладывается в ход усиления 5–20 мм; остальные до 100 мм цилиндр проходит на подводе.
7. Артикул. MPT-80-1~100, 331 740 ₸. Исполнение 5T в артикуле не кодируется: назовите его при заказе.

Для станка с частой работой в линии смотрите быстрый тип MPTF, от 442 200 ₸: чем он отличается, описано в статье про MPTF и MPT. Если высота заготовок меняется, ставьте MPTD с регулируемым полным ходом, от 357 900 ₸.

Что поставить рядом с цилиндром в пневмолинии?

Усилие задаёт давление, поэтому перед усилителем нужен регулятор с манометром: ARG, от 20 520 ₸. Подвод и возврат ведёт однокатушечный распределитель 5/2 4V210, от 4 920 ₸. Узел усиления включает отдельный нормально закрытый 3/2 3V, от 3 600 ₸, только после касания листа: так ход усиления тратится на работу, а не на пустой путь. Скорость подвода и возврата настраивают дросселями AS на портах цилиндра, с дросселированием на выпуск, от 1 080 ₸, шум сброса убирает глушитель PSL, от 180 ₸. Присоединительная резьба распределителей 4V и 3V — внутренняя G; дроссели AS бывают с цангой под трубку и с резьбой.

Полный состав схемы и порядок цикла разобраны в статье про схему управления пневмогидравлического пресса. Как устроен сам цилиндр и откуда берутся тонны — в статье про пневмогидравлический цилиндр.

Что учесть в оснастке для пробивки и клёпки?

• Упор под листом. На подводе цилиндр даёт малое усилие: заготовка должна лежать на матрице, а не на весу.
• Съём листа с пуансона. После пробивки пуансон может «унести» лист вверх; нужен съёмник или прижим, иначе цикл сорвётся.
• Удар после среза. В момент среза усилие падает, шток проскакивает остаток хода. Ограничьте ход упором, чтобы пуансон не бил в матрицу.
• Выдержка при клёпке. Заклёпке нужно время на течение металла; выдержку подбирают пробой, а не выбирают по памяти.
• Заготовка по размеру. Ход усиления короткий, поэтому высота пакета и вылет хвостовика должны попадать в рабочий участок.

Типичные ошибки

• Берут σв «из головы». Усилие пропорционально σв: ошибка на 20 % в материале даёт ошибку на 20 % в усилии. Берите значение из сертификата листа.
• Считают отверстие без запаса. Притуплённый пуансон и неверный зазор поднимают усилие, расчёт по формуле это не учитывает. Берите исполнение с запасом по усилию и снижайте давление регулятором.
• Включают усиление до касания. Ход усиления 5–20 мм тратится в пустоту.
• Подают сеть 10 бар напрямую. Рабочий предел наших серий — 0,8 МПа, регулятор обязателен.
• Усилия выше 0,7 МПа берут из таблицы. Таблица изготовителя доведена до 7 кгс/см²; выше усилия не приводим.

Пуск двумя кнопками и ограждение зоны — обязательный минимум для пресса, где в зону могут попасть руки. Соответствие требованиям безопасности подтверждают отдельной оценкой рисков; эту статью как такую оценку использовать нельзя.

Рубрики каталога

• Пневмоприводы — цилиндры и усилители;
• Регуляторы давления AR;
• Калькулятор усилия цилиндра;
• Калькулятор скорости цилиндра.

Частые вопросы

Как оценить усилие пробивки отверстия?

По формуле F = 0,7 × t × L × σв: толщина листа, периметр отверстия и предел прочности материала. Результат — оценка, запас по усилию нужен.

Можно ли пробивать листы на пневмогидравлическом цилиндре?

Да, если усилия цилиндра с запасом хватает на срез, а оснастка имеет упор и съёмник. Усилие задаётся давлением воздуха за регулятором.

Как подобрать давление под нужное усилие?

p = F / K, где K берут из таблицы изготовителя для диаметра и исполнения цилиндра. Для Ø80 5T по таблице SNS K = 1 000 кгс на 1 кгс/см².

Подходит ли усилитель для клёпки?

Подходит: заклёпку формируют на ходе усиления с выдержкой. Усилие берут из паспорта заклёпки или подбирают пробой.

Зачем нужен упор после пробивки?

В момент среза усилие падает, и шток проскакивает остаток хода. Упор защищает пуансон и матрицу от удара.

Какое давление допустимо для наших усилителей?

Для серий MPT, MPTF и MPTD — 0,2–0,8 МПа. Усилия выше 0,7 МПа из таблицы изготовителя не приводим.