Cải thiện thiết kế của các bộ phận kim loại tấm – Hướng dẫn thiết kế kim loại tấm

Cải thiện thiết kế của các bộ phận kim loại tấm – Hướng dẫn thiết kế kim loại tấm

Thời gian đọc ước tính: 9 phút 48 giây.

Khi thiết kế các bộ phận của sản phẩm, điều quan trọng là phải xem xét tính dễ sản xuất.Cố gắng nghĩ cách vừa dễ gia công, vừa tiết kiệm nguyên liệu, vừa tăng cường độ mà không phế liệu.Do đó, các nhà thiết kế nên chú ý đến các khía cạnh sản xuất sau

Khả năng gia công của các bộ phận kim loại tấm đề cập đến mức độ khó khăn trong việc cắt, uốn và kéo dài các bộ phận.Một quy trình tốt phải đảm bảosử dụng vật liệu ít hơn, số lượng quy trình ít hơn, thiết kế khuôn đơn giản, tuổi thọ cao và chất lượng sản phẩm ổn định.Nói chung, ảnh hưởng đáng kể nhất đến khả năng xử lý của các bộ phận kim loại tấm là hiệu suất vật liệu, các yêu cầu về hình học, kích thước và độ chính xác của bộ phận.

Làm thế nào để xem xét đầy đủ các yêu cầu và đặc điểm của quy trình xử lý khi thiết kế cấu trúc của các thành phần kim loại tấm mỏng, một số hướng dẫn thiết kế được khuyến nghị ở đây.

1 hướng dẫn hình học đơn giản

Hình dạng hình học của bề mặt cắt càng đơn giản thì việc cắt càng thuận tiện và đơn giản, đường cắt càng ngắn và khối lượng cắt càng nhỏ.Ví dụ,đường thẳng đơn giản hơn đường cong, hình tròn đơn giản hơn hình elip và các đường cong bậc cao khác, và hình dạng thông thường đơn giản hơn hình dạng không đều(xem Hình 1).

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

(Hình 1)

Cấu trúc của Hình 2a chỉ có ý nghĩa hơn khi âm lượng lớn;nếu không, khi đấm, cắt là rắc rối;do đó, cấu trúc được hiển thị trong Hình.2b phù hợp với sản xuất khối lượng nhỏ.

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

(Hình 2)

2 Hướng dẫn tiết kiệm vật liệu (hướng dẫn cấu hình của các bộ phận đột và cắt)

Tiết kiệm nguyên vật liệu tức là giảm chi phí sản xuất.Các mảnh vụn của vết cắt thường được xử lý như vật liệu phế thải, do đó, trong thiết kế các thành phần tấm mỏng,các điểm cắt nên được giảm thiểu.Loại bỏ đục lỗ được giảm thiểu để giảm lãng phí vật liệu.Đặc biệt trong khối lượng linh kiện lớn dưới tác dụng của vật liệu là đáng kể, hãy giảm các vết cắt theo các cách sau:

1)Giảm khoảng cách giữa hai thành viên liền kề (xem Hình 3).

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình 3）

2)Sắp xếp khéo léo (xem Hình 4).

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

(Hinh 4)

3) Loại bỏ vật liệu ở các mặt phẳng lớn cho các phần tử nhỏ hơn

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình 5）

3 Hướng dẫn về độ cứng đủ cường độ

1) cạnh uốn với cạnh vát phải tránh vùng biến dạng

(Hình6)

2) nếu khoảng cách giữa hai lỗ quá nhỏ, có khả năng bị nứt trong quá trình cắt.

thiết kế củacác lỗ đục lỗ trên bộ phận cần được cân nhắc để chừa khoảng cách mép lỗ và khoảng cách các lỗ phù hợp để tránh các vết nứt do đục lỗ.Khoảng cách tối thiểu giữa mép của lỗ đột và hình dạng của bộ phận bị giới hạn bởi các hình dạng khác nhau của bộ phận và lỗ.Khi cạnh của lỗ đột không song song với cạnh của hình dạng bộ phận, khoảng cách tối thiểu không được nhỏ hơn độ dày vật liệu t;khi song song, nó không được nhỏ hơn 1,5 t.Khoảng cách cạnh lỗ tối thiểu và khoảng cách lỗ được hiển thị trong bảng.

(Hình7)

Cáclỗ tròn là loại chắc chắn nhất, dễ sản xuất và bảo trì, tỷ lệ mở thấp.Lỗ vuông có tỷ lệ mở cao nhất, nhưng vì là góc 90 độ nên mép góc dễ bị mòn và xẹp khiến khuôn phải sửa chữa và dây chuyền sản xuất phải dừng lại.Và lỗ lục giác mở góc 120 độ lớn hơn 90 độ so với lỗ vuông mở chắc chắn hơn, nhưng tỷ lệ mở ở cạnh so với lỗ vuông kém hơn một chút.

3) thanh mỏng và dài độ cứng thấp cũng dễ sinh ra vết nứt khi cắt, hao mòn đặc biệt nghiêm trọng trên dụng cụ.

Nói chung, độ sâu và chiều rộng của phần nhô ra hoặc lõm của phần đột dập không được nhỏ hơn 1,5 tấn (t là độ dày của vật liệu), đồng thời cũng nên tránh các đường cắt hẹp và dài có rãnh quá hẹp để tăng cường độ cạnh của phần tương ứng của khuôn.Xem Hình (8).

Đối với thép tổng hợp A ≥ 1,5t;đối với thép hợp kim A ≥ 2t;đối với đồng thau, nhôm A ≥ 1,2t;t – độ dày của vật liệu.

Hình(8)

4 Nguyên tắc đột lỗ đáng tin cậy

Hình 9a thể hiện trongviệc xử lý cú đấm cấu trúc tiếp tuyến hình bán nguyệt rất khó.Vì nó đòi hỏi phải xác định chính xác vị trí tương đối giữa dụng cụ và chi tiết gia công.Việc đo đạc định vị chính xác không chỉ tốn thời gian mà quan trọng hơn là dụng cụ có thể bị mòn và lỗi lắp đặt, độ chính xác thường không đạt yêu cầu cao như vậy.Một khi cấu trúc như vậy bị sai lệch một chút so với gia công, chất lượng khó đảm bảo và hình thức cắt kém.Do đó, nên sử dụng cấu trúc như trong Hình 9b để có thể đảm bảo chất lượng xử lý đột dập đáng tin cậy.

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình 9）

5 Tránh hướng dẫn dao dính (hướng dẫn cấu hình của các bộ phận thâm nhập)

Ở giữa quá trình đục lỗ và cắt thành phần sẽ xuất hiện vấn đề liên kết chặt chẽ giữa công cụ và thành phần.Giải pháp:(1) để lại một độ dốc nhất định;(2) bề mặt cắt được kết nối(xem Hình 10 và Hình 11).

(a) Cơ cấu không hợp lý (b) Cơ cấu cải tiến (a) Cơ cấu không hợp lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình10） （Hình11）

Khi vòng được thực hiện trong một quá trình với phương pháp đục lỗ và cắt thành cạnh uốn 90 °, việc lựa chọn vật liệu nên chú ý đến vật liệu không được quá cứng, nếu không rất dễ bị gãy ở góc uốn bên phải.Nên thiết kế ở những vị trí mép cong được cắt theo quy trình để tránh bị vỡ ở các góc gấp.

(Hình12)

6 hướng dẫn bề mặt cắt dọc cạnh uốn

Tấm trong quá trình cắt sau quá trình hình thành chung, chẳng hạn như uốn.Cạnh uốn phải vuông góc với bề mặt cắt, nếu không sẽ tăng nguy cơ nứt tại giao lộ.Nếu không thể đáp ứng các yêu cầu theo chiều dọc do các hạn chế khác,bề mặt cắt và giao điểm của cạnh uốn phải được thiết kế một góc tròn, bán kính của nó lớn hơn hai lần độ dày của tấm.

7 Hướng dẫn uốn nhẹ nhàng

Uốn dốc đòi hỏi các công cụ đặc biệt và chi phí cao.Ngoài ra, bán kính uốn quá nhỏ dễ bị nứt và nhăn mặt trong (xem Hình 13 và Hình 14).

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình13）

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình14）

số 8Hướng dẫn tránh các cạnh cuộn tròn nhỏ

Các cạnh của các thành phần tấm mỏng thường là cấu trúc cạnh cuộn, có một số lợi ích.(1) tăng cường độ cứng;(2) tránh các cạnh sắc;(3) xinh đẹp.Tuy nhiên, khi cán cạnh cần chú ý hai điểm, một là bán kính phải lớn hơn 1,5 lần độ dày của tấm;thứ hai không hoàn toàn tròn, do đó việc xử lý khó khăn, Hình 15b cho thấy cạnh được cán hơn so với cạnh được cán tương ứng dễ xử lý.

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình15）

9 Hướng dẫn không uốn mép rãnh

Cạnh uốn và cạnh lỗ khe phải cách nhau một khoảng nhất định, giá trị khuyến nghị là bán kính uốn cộng với hai lần độ dày thành.Khu vực uốn phức tạp bởi trạng thái của lực và cường độ thấp.Hiệu ứng notch của lỗ rãnh cũng nên được loại trừ khỏi khu vực này.Cả khe lỗ cách toàn bộ mép uốn, nhưng cũng có khe lỗ xuyên toàn bộ mép uốn (xem Hình 16).

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình16）

10 Hướng dẫn sản xuất tổ hợp kết cấu phức tạp

Kết cấu không gian là những cấu kiện quá phức tạp, uốn tạo hình hoàn toàn bằng phương pháp uốn rất khó.Vì thế,cố gắng thiết kế cấu trúc càng đơn giản càng tốt, trong trường hợp không phức tạp, có sẵn sự kết hợp của các thành phần, nghĩa là một số thành phần tấm mỏng đơn giản với hàn, bắt vít và các cách khác để kết hợp với nhau.Cấu trúc của Hình 20b dễ gia công hơn cấu trúc của Hình 17a.

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình17）

11 Tránh các đường thẳng xuyên qua các hướng dẫn thành phần

Kết cấu tấm mỏng có nhược điểm là độ cứng uốn ngang kém.Kết cấu phẳng lớn dễ uốn cong mất ổn định.Hơn nữa cũng sẽ uốn cong gãy xương.Thường sử dụng rãnh áp lực để cải thiện độ cứng của nó.Sự sắp xếp của rãnh có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả cải thiện độ cứng.Nguyên tắc cơ bản của bố trí rãnh là tránh đi thẳng qua khu vực không có rãnh.Các dải hẹp có độ cứng thấp xuyên qua rất dễ trở thành trục quán tính của toàn bộ tấm mất ổn định.Sự mất ổn định luôn xoay quanh một trục quán tính, do đó, việc bố trí rãnh áp lực nên cắt đứt trục quán tính này và làm cho nó càng ngắn càng tốt.Trong cấu trúc thể hiện trong Hình 18a, nhiều dải hẹp được hình thành trong khu vực không có khe áp suất.Xung quanh các trục này, độ cứng chống uốn của toàn bộ tấm không được cải thiện.Cấu trúc thể hiện trong Hình 18b không có các trục quán tính gây mất ổn định được kết nối tiềm năng và Hình 19 cho thấy hình dạng và cách sắp xếp rãnh chung, với hiệu ứng tăng cường độ cứng tăng dần từ trái sang phải và cách sắp xếp không đều là một cách hiệu quả để tránh đi thẳng qua .

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình18）

（Hình19）

12 Hướng dẫn bố trí tính liên tục của rãnh áp lực

Độ bền mỏi của phần cuối của rãnh áp suất yếu và nếu rãnh áp suất được nối với nhau, một phần của phần cuối của nó sẽ bị loại bỏ.Hình 20 là hộp ắc quy trên xe tải, nó chịu tải trọng động, Hình 20a kết cấu ở rãnh áp suất bị mỏi cuối.Cấu trúc trong Hình 20b không có vấn đề này.Cần tránh các đầu rãnh áp suất dốc và nếu có thể, rãnh áp suất được mở rộng đến ranh giới (xem Hình 21).Sự thâm nhập của rãnh áp suất giúp loại bỏ điểm yếu.Tuy nhiên, giao điểm của các khe áp suất phải đủ lớn để giảm tương tác giữa các khe (xem Hình 22).

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình20）

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình21）

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình22）

13 Tiêu chí rãnh áp suất không gian

Tính mất ổn định của kết cấu không gian không giới hạn ở một khía cạnh nào đó nên chỉ đặt rãnh áp lực trên một mặt phẳng không thể đạt được hiệu quả nâng cao khả năng chống mất ổn định của cả kết cấu.Ví dụ, trong các cấu trúc hình chữ U và chữ Z trong Hình 23, sự mất ổn định của chúng sẽ xảy ra gần các cạnh.Giải pháp cho vấn đề này là thiết kế rãnh áp lực như một khoảng trống (xem cấu trúc Hình 23b.)

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình23）

14 Hướng dẫn nới lỏng một phần

Nếp nhăn xuất hiện khi biến dạng cục bộ bị cản trở nghiêm trọng trên tấm mỏng.Giải pháp là thiết lập một số rãnh áp suất nhỏ gần nếp gấp, để giảm độ cứng cục bộ và giảm cản trở biến dạng (xem Hình 24).

(a) Cơ cấu phi lý (b) Cơ cấu cải tiến

（Hình24）

15 Hướng dẫn cấu hình cho các bộ phận đục lỗ

1) Đường kính đục lỗ tối thiểu hoặc chiều dài cạnh tối thiểu của lỗ vuông

Cú đấm nên được giới hạn bởi sức mạnh của cú đấm, vàkích thước của cú đấm không nên quá nhỏ, nếu không cú đấm sẽ dễ bị hư hỏng.Đường kính đục lỗ tối thiểu và chiều dài cạnh tối thiểu được hiển thị trong bảng.

* t là độ dày của vật liệu, kích thước tối thiểu của cú đấm thường không nhỏ hơn 0,3mm.

2) Nguyên tắc đục lỗ

Khe đục lỗ nên cố gắng tránh các góc nhọn, như thể hiện trong hình.Dạng nhọn dễ rút ngắn tuổi thọ của khuôn và góc nhọn dễ tạo ra các vết nứt.Nên thay đổi thành như thể hiện trong hình b.

R ≥ 0,5t (t – độ dày vật liệu)

a Hình b Hình.

Cần tránh các góc nhọn trong hình dạng và lỗ khoan của phần đột lỗ.Tại chỗ nối đường thẳng hoặc đường cong để có nối một cung tròn bán kính cung tròn R ≥ 0,5t.(t là độ dày thành vật liệu)

Tấm kim loại uốn bằng cách sử dụngCÔNG NGHỆ PROLEAN'.

 Tại PROLEAN TECH, chúng tôi tâm huyết với công ty và các dịch vụ mà chúng tôi cung cấp cho khách hàng.Do đó, chúng tôi đầu tư rất nhiều vào những tiến bộ mới nhất trong công nghệ của mình và có các kỹ sư tận tâm sẵn sàng phục vụ bạn.

Tầm nhìn của Prolean là trở thành nhà cung cấp giải pháp hàng đầu về Sản xuất theo yêu cầu.Chúng tôi đang nỗ lực để làm cho việc sản xuất trở nên dễ dàng, nhanh chóng và tiết kiệm chi phí từ khâu tạo nguyên mẫu đến sản xuất.