Como as lâminas circulares de pré-dobragem afectam a perda de dobragem: uma análise pormenorizada

Fantigoperda de ing

No caso da dobragem mecânica, devido às diferenças nos vários parâmetros do processo, como a superfície curva e o bordo curvo da folha dobrada, a sua precisão dimensional afectará diretamente a folga de montagem da carroçaria do veículo.

A indentação do contorno é a mais comum, e o seu valor de indentação é também conhecido como perda por dobragem (FV), como se mostra na Figura 1.

Arco circular pré–faca dobrável

Atualmente, a maior parte das dobragens adopta uma faca de pré-dobragem plana.

Existe uma base de investigação madura sobre a influência das facas de pré-dobragem planas na precisão dimensional.

No processo real de formação e desenvolvimento tecnológico, a dobrável fornecedor de equipamentos começou a utilizar a faca pré-dobrável em forma de arco num pequeno número de equipamentos de dobragem, ou seja, uma superfície de trabalho já não é um plano, mas uma superfície curva com uma certa curvatura.

O diagrama do modelo é apresentado na Figura 2.

Descrição do objeto do problema

De acordo com a situação real do painel da porta, os objectos dobráveis dividem-se em 9 tipos: aresta de superfície curva, aresta de superfície reta, aresta curva de face reta, aresta reta de face reta, etc.

Para os parâmetros do processo de dobragem, após comparação com a produção real, determinar a gama de valores dos diferentes parâmetros e explorar a influência dos diferentes parâmetros nos resultados da dobragem.

Ver o quadro 1 para a gama de parâmetros.

Quadro 1 parâmetros de dobragem

Simulação experiência

Análise de sensibilidade dos parâmetros do processo

Após investigação, são seleccionados quatro parâmetros do processo para análise de sensibilidade:

dimensão da dobragem H, abertura interior e exterior da chapa G, raio de filete da chapa exterior R e ângulo de abertura da dobragem θ.

Avaliar a sua influência na perda de bainha.

Nesta publicação, a tabela de conceção de ensaios uniformes é utilizada para avaliar o método da gama.

É adoptada uma conceção uniforme. No projeto experimental, a gama de seleção de quatro parâmetros é apresentada no Quadro 2.

Quadro 2 Gama de seleção dos parâmetros do processo

É adoptada a tabela de conceção de ensaios uniformes com 4 factores e 5 níveis, e é utilizado o AutoForm para a simulação.

Se as outras condições se mantiverem inalteradas, o tipo de dobragem é selecionado como côncavo de aresta direita, a mesma faca de pré-dobragem de arco é utilizada para dobrar e o valor de perda de dobragem FV é lido.

Pode ver-se que o primeiro é o ângulo de abertura da dobragem, que tem o maior impacto na perda de dobragem, o segundo é o raio de filete da placa exterior e o terceiro é o espaço entre as placas interior e exterior.

O tamanho da dobragem tem o menor impacto na perda de dobragem.

A relação entre a alteração dos quatro parâmetros do processo e a perda por dobragem é apresentada na Figura 3.

Como se pode ver na figura:

(1) O tamanho da dobragem não tem efeito significativo no valor da perda por dobragem e o valor da perda por dobragem oscila sempre em torno de 0,19 mm.

(2) Com o aumento da distância entre as placas interior e exterior, a perda por dobragem aumenta primeiro e depois diminui, e a tendência para a diminuição é lenta;

(3) Com o aumento do raio de filete da placa exterior, a perda por dobragem aumenta primeiro e depois diminui, mas a tendência de aumento é óbvia, e o valor máximo será atingido entre 0,55 ~ 0,75 mm.

(4) Com o aumento do ângulo de abertura da dobragem, a perda de dobragem diminui gradualmente.

É de notar que o tipo de análise de sensibilidade é a reta côncava.

Para outros tipos de bainhas, os resultados da análise de sensibilidade podem mudar, e a lei de influência de vários parâmetros também pode mudar.

Resultados da superfície de resposta

Os dados de teste são processados.

Quando a análise da superfície de resposta é efectuada utilizando o software design expert, os resultados da análise indicam que os parâmetros de termo primário que têm um impacto significativo na perda de dobragem são: raio de curvatura do contorno da peça, raio do arco da lâmina de pré-dobragem em forma de arco, ângulo de abertura da dobragem.

E os parâmetros transversais do segundo termo são o raio de curvatura do contorno da peça e o ângulo de abertura da dobragem.

O raio do arco da faca pré-dobrável em forma de arco é multiplicado pelo ângulo de abertura da dobragem.

Em primeiro lugar, são analisados os parâmetros do termo primário.

Quando os outros quatro parâmetros são fixos, o intervalo de valores de cada parâmetro é selecionado como abcissa e o valor da perda por dobragem é selecionado como ordenada, sendo desenhada a relação de variação entre a perda por dobragem e cada parâmetro, como se mostra na Figura 4.

Como se pode ver na Figura 4:

(1) Com o aumento do raio de curvatura do contorno da peça, a perda por dobragem diminui;

(2) com o aumento do raio de curvatura do arco da lâmina pré-dobrável em forma de arco, a perda de bainha aumenta;

(3) Com o aumento do ângulo de abertura da dobragem, a perda por dobragem diminui, o que é o mesmo que o resultado da análise de sensibilidade.

No nefograma da superfície de resposta, é efectuado o nefograma do valor da perda de dobragem em função do ângulo de abertura da dobragem, do raio de curvatura da lâmina de pré-dobragem em forma de arco e do raio de curvatura do contorno da peça, e os resultados são apresentados na Fig. 5.

Como se pode ver na Figura 5:

(1) quando o ângulo de abertura da dobragem não é alterado, a perda de dobragem diminui com o aumento do raio de curvatura do contorno da peça e aumenta com o aumento do raio de curvatura da faca de pré-dobragem de arco circular;

(2) Quando o raio de curvatura do contorno da peça permanece inalterado, a perda de dobragem diminui com o aumento do ângulo de abertura da dobragem;

(3) quando o raio de curvatura da lâmina de pré-dobragem de arco circular se mantém inalterado, a perda de dobragem diminui com o aumento do ângulo de abertura da dobragem.

A conclusão acima é a mesma que a tendência de influência dos parâmetros de significância anteriores.

Mas no mapa de nuvens dos parâmetros de importância secundária, perante a seleção de diferentes valores de parâmetros, a perda por dobragem pode ser obtida de forma mais precisa e conveniente.

Análise do mecanismo de perda por dobragem

Comparação da diferença entre a faca pré-dobrável de arco circular e a faca plana

Utilizando o software AutoForm, ler o valor da perda de dobragem após o processo de pré-dobragem e o valor da perda de dobragem após a dobragem final no processo de dobragem da faca de pré-dobragem do arco e da faca plana.

Como mostrado na Figura 6 e na Figura 7, pode ser visto que após o processo de pré-dobragem estar concluído, ou seja, quando a superfície de dobragem está no mesmo ângulo, o valor da perda de dobragem da faca de pré-dobragem de arco circular é de 0,15 mm, e a altura da flange da placa exterior é de 6,2 mm.

O valor da perda de dobragem da faca plana é de 0,32 mm e a altura da flange da placa exterior é de 5,9 mm.

Após a conclusão do processo de dobragem final, o valor da perda de dobragem da faca de pré-dobragem em forma de arco é de 0,33 mm, a altura da flange da placa exterior é de 2,41 mm, o valor da perda de dobragem da faca plana é de 0,39 mm e a altura da flange da placa exterior é de 2,39 mm.

Fig. 6 Processo de dobragem da faca de pré-dobragem de arco circular

Fig. 7 Processo de dobragem da faca plana

Em comparação com a faca de pré-dobragem plana, a razão pela qual a faca de pré-dobragem de arco circular pode reduzir a perda de dobragem é que quando a faca de pré-dobragem de arco circular é utilizada, a placa exterior está sempre em contacto com o ponto da superfície de trabalho do arco circular.

E o ponto de contacto desloca-se para cima ao longo da superfície de trabalho do arco circular com a pré-dobragem.

Uma vez que a direção da força sobre o chapa metálica pela face de trabalho da faca de pré-dobragem é sempre perpendicular à face de trabalho da faca de pré-dobragem, e o ponto de contacto aponta para o centro do círculo, quando a faca de pré-dobragem em forma de arco é adoptada, a direção da força na chapa metálica é sempre paralela à direção normal do arco do ponto de contacto.

Com a mudança do ponto de contacto na superfície de trabalho da faca pré-dobrável, a direção da força da placa exterior muda constantemente.

A direção da mudança de força é propícia ao abrandamento da tendência da aproximação interior da face de dobragem da placa exterior e, finalmente, propícia à redução do valor da perda de dobragem.

Análise da influência do raio da lâmina de pré-dobragem de arco circular na perda de dobragem

Na análise da equação da superfície de resposta, pode ser obtido que a perda de dobragem diminui com o aumento do raio de curvatura do arco da lâmina de pré-dobragem de arco circular.

Explora-se a razão para esta mudança de tendência.

Alterar o raio de curvatura do arco da faca pré-dobrável em forma de arco para 6 mm, 6,5 mm, 7 mm, 7,5 mm e 8 mm, e desenhar a forma correspondente da faca pré-dobrável em forma de arco no UG, como se mostra na Figura 8.

Pode ver-se que, quando as posições inicial e final da lâmina de pré-dobragem em forma de arco são fixas, o centro do círculo correspondente ao segmento de arco move-se de dentro para fora com o aumento do raio do arco.

Na análise de tensão do processo de pré-dobragem da faca de pré-dobragem de arco circular no resumo anterior, a força na superfície de dobragem da placa exterior aponta sempre para o centro da secção do arco circular a partir do ponto de contacto, ou seja, a extremidade superior da superfície de dobragem.

Por conseguinte, quando a força no processo de pré-dobragem é constante, com o aumento do raio do arco, a componente horizontal da força na placa exterior aumentará.

E o aumento do componente nesta direção aumentará a tendência de a face de dobragem da placa exterior se aproximar para dentro, resultando no aumento do valor da perda de dobragem.

A fim de verificar a exatidão da análise acima referida, com base nos valores dos parâmetros do processo, são utilizadas cinco facas de pré-dobragem em forma de arco para a simulação de dobragem e são medidas as perdas por dobragem após o processo de pré-dobragem e o processo de dobragem final. Ver Tabela 3.

Tabela 3 perda de dobragem da pré-dobragem e da dobragem final

Pode ver-se que quando o raio do arco da faca de pré-dobragem em forma de arco aumenta, a perda de dobragem após o processo de pré-dobragem também aumenta.

O processo de dobragem final aumenta a perda de dobragem quase da mesma forma.

Por conseguinte, pode inferir-se que a influência do raio de curvatura do arco da faca de pré-dobragem em forma de arco no valor da perda de dobragem ocorre na fase de pré-dobragem, de modo a alterar a direção da força na superfície de dobragem da placa exterior e afetar o valor final da perda de dobragem.

Conclusão

Nesta publicação, tomando a lâmina de pré-dobragem de arco circular como objeto de investigação, os factores que podem afetar a perda de dobragem são analisados através do software AutoForm, obtendo-se as seguintes conclusões:

• O raio de filete da placa exterior, o ângulo de abertura da dobragem, o raio do arco do contorno da peça e o raio do arco da lâmina de pré-dobragem em forma de arco têm um impacto significativo na perda de dobragem;
• quando o raio do arco da lâmina de pré-dobragem em forma de arco aumenta, a perda de dobragem da peça aumenta;
• quando o raio de curvatura do contorno da peça aumenta, a perda de dobragem da peça aumenta;
• quando o ângulo de abertura da dobragem aumenta, a perda de dobragem das peças aumenta;
• quando a faca de pré-dobragem em forma de arco funciona, com a mudança do ponto de contacto na superfície de trabalho da faca de pré-dobragem, a direção da força na placa exterior muda constantemente. A direção da mudança de força é propícia a abrandar a tendência da aproximação interior da face dobrável da placa exterior e, em última análise, a reduzir o valor da perda de dobragem.