Mejora del diseño de piezas de chapa metálica: directrices de diseño de chapa metálica
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Al diseñar piezas de productos, es importante tener en cuenta la facilidad de fabricación.Intente pensar en formas de facilitar el procesamiento, pero también de ahorrar material y aumentar la resistencia sin desperdicios.Como resultado, los diseñadores deben prestar atención a los siguientes aspectos de fabricación
La maquinabilidad de las piezas de chapa se refiere al grado de dificultad para cortar, doblar y estirar las piezas.Un buen proceso debe asegurarmenor uso de material, menor número de procesos, diseño simple del molde, alta vida útil y calidad estable del producto.En general, la influencia más significativa en la procesabilidad de las piezas de chapa es el rendimiento del material, la geometría de la pieza, el tamaño y los requisitos de precisión.
Aquí se recomiendan varias pautas de diseño sobre cómo considerar completamente los requisitos y las características del proceso de procesamiento al diseñar la estructura de los componentes de chapa delgada.
1 pautas simples de geometría
Cuanto más simple sea la forma geométrica de la superficie de corte, más conveniente y simple será el corte, más corta será la ruta de corte y menor será el volumen de corte.Por ejemplo,una línea recta es más simple que una curva, un círculo es más simple que una elipse y otras curvas de orden superior, y una forma regular es más simple que una forma irregular(ver Figura 1).
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 1)
La estructura de la Fig. 2a tiene más sentido solo cuando el volumen es grande;de lo contrario, al perforar, el corte es problemático;por lo tanto, la estructura que se muestra en la Fig. 2b es apropiada para la producción de pequeño volumen.
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 2)
2 Pauta de ahorro de material (pauta de conformación de piezas punzonadas y cortadas)
Ahorrar materias primas significa reducir los costes de fabricación.Los desechos de los recortes a menudo se eliminan como material de desecho, por lo que en el diseño de componentes de láminas delgadas,los recortes deben minimizarse.Los rechazos de perforación se minimizan para reducir el desperdicio de material.Especialmente en el volumen de componentes grandes bajo el efecto material es significativo, reduzca los recortes de las siguientes maneras:
1) Reducir la distancia entre dos miembros adyacentes (ver Figura 3).
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 3)
2)Arreglo hábil (ver Fig. 4).
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 4)
3) Eliminación de material en planos grandes para elementos más pequeños
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 5)
3 Pautas de rigidez de resistencia suficiente
1) el borde de flexión con borde biselado debe evitar el área de deformación
(Figura 6)
2) si la distancia entre los dos orificios es demasiado pequeña, existe la posibilidad de que se agriete durante el corte.
el diseño deSe debe considerar perforar agujeros en la pieza para dejar una distancia adecuada al borde del agujero y un espacio entre agujeros para evitar perforar grietas.La distancia mínima entre el borde del orificio de punzonado y la forma de la pieza está limitada por las diferentes formas de la pieza y del orificio.Cuando el borde del orificio de perforación no es paralelo al borde de la forma de la pieza, la distancia mínima no debe ser inferior al espesor del material t;en paralelo, no debe ser inferior a 1,5 t.La distancia mínima al borde del agujero y el espacio entre agujeros se muestran en la tabla.
(Figura 7)
Elel agujero redondo es el más sólido y fácil de fabricar y mantener, y la tasa de apertura es baja.El orificio cuadrado tiene la tasa de apertura más alta, pero debido a que tiene un ángulo de 90 grados, el borde de la esquina se desgasta y colapsa fácilmente, lo que hace que el molde se repare y se detenga la línea de producción.Y el agujero hexagonal que abre su ángulo de 120 grados más de 90 grados que el agujero cuadrado que abre más sólido, pero la tasa de apertura en el borde que el agujero cuadrado es un poco más pobre.
3) los listones delgados y largos con poca rigidez también son fáciles de producir grietas al cortar, desgaste especialmente grave de la herramienta.
La profundidad y el ancho de la parte sobresaliente o empotrada de la parte punzonada, en general, no debe ser inferior a 1,5 t (t es el espesor del material), y también debe evitar cortes estrechos y largos con ranuras demasiado estrechas para aumentar la fuerza del borde de la parte correspondiente de la matriz.Ver Figura (8).
Para acero general A ≥ 1,5t;para acero aleado A ≥ 2t;para latón, aluminio A ≥ 1,2t;t – el espesor del material.
Figura 8)
4 Directrices de punzonado fiables
Figura 9a mostrada enel procesamiento de punzonado de estructura tangente semicircular es difícil.Porque requiere una determinación precisa de la posición relativa entre la herramienta y la pieza de trabajo.La medición precisa del posicionamiento no solo requiere mucho tiempo, sino que, lo que es más importante, la herramienta puede desgastarse y los errores de instalación, la precisión generalmente no alcanza requisitos tan altos.Una vez que dicha estructura se desvía ligeramente del mecanizado, la calidad es difícil de garantizar y la apariencia del corte es deficiente.Por lo tanto, se debe utilizar la estructura que se muestra en la Figura 9b, que puede garantizar una calidad de procesamiento de punzonado confiable.
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 9)
5 Evite las pautas de cuchillo pegajoso (las pautas de configuración de las partes de penetración)
En medio del punzonado y el corte del componente aparecerá el problema de la unión entre herramientas y componentes.La solución:(1) dejar cierta pendiente;(2) superficie de corte conectada(ver Figura 10 y Figura 11).
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada (a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 10) (Figura 11)
Cuando la vuelta se hace en un proceso con método de punzonado y corte en un borde de flexión de 90 °, la selección de materiales debe prestar atención a que el material no debe ser demasiado duro, de lo contrario, es fácil romperlo en el ángulo recto.Debe diseñarse en la posición del corte de proceso del borde curvo para evitar la ruptura en la esquina del pliegue.
(Figura 12)
6 pautas de superficie de corte vertical de borde de flexión
Hoja en el proceso de corte después del proceso general de formación adicional, como la flexión.El borde de flexión debe ser perpendicular a la superficie de corte, de lo contrario, el riesgo de agrietamiento en la intersección es elevado..Si los requisitos verticales no se pueden cumplir debido a otras restricciones,la superficie de corte y la intersección del borde de flexión deben diseñarse como una esquina redondeada, cuyo radio es mayor que el doble del espesor de la placa.
7 Pautas para doblar suavemente
La flexión pronunciada requiere herramientas especiales y un alto costo.Además, un radio de curvatura demasiado pequeño es propenso a agrietarse y arrugarse en la cara interior (consulte la Figura 13 y la Figura 14).
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 13)
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 14)
8Directrices para evitar pequeños bordes enrollados circulares
Los bordes de los componentes de placas delgadas suelen tener una estructura de bordes enrollados, lo que tiene una serie de beneficios.(1) fortalecer la rigidez;(2) evitar los bordes afilados;(3) hermosa.Sin embargo, el borde enrollado debe prestar atención a dos puntos, uno es que el radio debe ser mayor a 1,5 veces el espesor de la placa;El segundo no es completamente redondo, por lo que el procesamiento es difícil, la Figura 15b muestra el borde enrollado que el respectivo borde enrollado fácil de procesar.
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 15)
9 Pautas para no doblar el borde de la ranura
El borde de flexión y el borde del orificio de la ranura deben estar separados por una cierta distancia, el valor recomendado es el radio de flexión más dos veces el espesor de la pared.El área de flexión se complica por el estado de la fuerza y la resistencia es baja.El efecto de muesca del orificio de la ranura también debe excluirse de esta área.Tanto el orificio de la ranura completo alejado del borde de flexión, como también el orificio de la ranura a lo largo de todo el borde de flexión (consulte la Figura 16).
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 16)
10 Directrices de fabricación de combinaciones de estructuras complejas
La estructura del espacio es componentes demasiado complejos, completamente doblando la formación es difícil.Por lo tanto,tratar de diseñar la estructura lo más simple posible, en el caso de una combinación de componentes no complicada y disponible, es decir, una serie de componentes de placa delgada simples con soldadura, pernos y otras formas de combinarse.La estructura de la figura 20b es más fácil de procesar que la estructura de la figura 17a.
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 17)
11 Evite las líneas rectas para penetrar las guías de los componentes
La estructura de placa delgada tiene la desventaja de una escasa rigidez a la flexión transversal.Gran estructura plana es fácil de doblar la inestabilidad.Además también doblará la fractura.Por lo general, use ranuras de presión para mejorar su rigidez.La disposición de la ranura tiene una gran influencia en el efecto de mejorar la rigidez.El principio básico de la disposición de ranuras es evitar el paso directo en el área sin ranuras.Es fácil que la banda estrecha de baja rigidez se convierta en el eje de inercia de toda la inestabilidad de pandeo de la placa.La inestabilidad siempre gira en torno a un eje de inercia, por lo que la disposición de la ranura de presión debe cortar este eje de inercia y hacerlo lo más corto posible.En la estructura que se muestra en la Figura 18a, se forman múltiples tiras estrechas en el área sin ranuras de presión.Alrededor de estos ejes, la rigidez a la flexión de toda la placa no mejora.La estructura que se muestra en la Fig. 18b no tiene ejes de inercia desestabilizadores conectados potenciales, y la Fig. 19 muestra las formas y disposiciones comunes de las ranuras, con el efecto de mejora de la rigidez aumentando de izquierda a derecha, y la disposición irregular es una forma efectiva de evitar directamente .
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 18)
(Figura 19)
12 Directrices para la disposición de continuidad de la ranura de presión
La resistencia a la fatiga del extremo de la ranura de presión es débil, y si la ranura de presión está conectada, se eliminará parte de su extremo.La Figura 20 es una caja de batería en un camión, está sujeta a carga dinámica, la Figura 20 es una estructura en el extremo de la ranura de presión dañada por fatiga.La estructura de la Figura 20b no tiene este problema.Deben evitarse los extremos empinados de la ranura de presión y, cuando sea posible, la ranura de presión debe extenderse hasta el límite (consulte la Figura 21).La penetración de la ranura de presión elimina el extremo débil.Sin embargo, la intersección de las ranuras de presión debe ser lo suficientemente grande para que se reduzca la interacción entre las ranuras (consulte la Figura 22).
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 20)
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 21)
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 22)
13 Criterio del surco de presión espacial
La inestabilidad de la estructura espacial no se limita a un cierto aspecto, por lo tanto, establecer la ranura de presión solo en un plano no puede lograr el efecto de mejorar la capacidad antidesestabilización de toda la estructura.Por ejemplo, en las estructuras en forma de U y Z que se muestran en la Figura 23, su inestabilidad ocurrirá cerca de los bordes.La solución a este problema es diseñar la ranura de presión como un espacio (ver la estructura de la Fig. 23b).
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 23)
14 Pauta de aflojamiento parcial
Las arrugas se producen cuando la deformación parcial se ve gravemente obstaculizada en la placa delgada.La solución es colocar varias pequeñas ranuras de presión cerca del pliegue, para reducir la rigidez local y reducir la obstrucción de la deformación (ver Figura 24).
(a) Estructura irracional (b) Estructura mejorada
(Figura 24)
15 Pautas de configuración para piezas punzonadas
1) Diámetro mínimo de punzonado o longitud lateral mínima del agujero cuadrado
El punzonado debe estar limitado por la fuerza del punzón, yel tamaño del punzón no debe ser demasiado pequeño, de lo contrario, el punzón se dañará fácilmente.El diámetro mínimo de punzonado y la longitud lateral mínima se muestran en la tabla.
* t es el grosor del material, el tamaño mínimo del punzón generalmente no es inferior a 0,3 mm.
2) Principio de muesca de punzonado
La muesca de perforación debe tratar de evitar las esquinas afiladas, como se muestra en la figura.La forma puntiaguda es fácil de acortar la vida útil del troquel, y la esquina afilada es fácil de producir grietas.Debe cambiarse a como se muestra en la figura b.
R ≥ 0.5t (t – espesor del material)
a Fig. b Fig.
Deben evitarse las esquinas afiladas en la forma y el diámetro interior de la pieza perforada.En la conexión de una línea recta o curva para tener una conexión de arco circular, el radio del arco R ≥ 0.5t.(t es el espesor de la pared del material)
Doblado de chapa usandoTECNOLOGÍA PROLEAN.
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Hora de publicación: 30-mar-2022