Você já se perguntou como as peças de metal são dobradas em vários formatos? Neste artigo fascinante, vamos nos aprofundar na arte e na ciência da dobra na estampagem de metais. Nosso engenheiro mecânico especialista o guiará pelos principais conceitos, desafios e técnicas envolvidos na criação de componentes curvados precisos. Prepare-se para descobrir o mundo oculto por trás das peças metálicas curvas que nos cercam todos os dias!
Definição de dobra
A dobra é um processo fundamental de formação de metal que envolve a deformação controlada de uma peça de trabalho para criar uma forma angular desejada. Normalmente, essa operação é realizada usando ferramentas especializadas em uma prensa dobradeira ou máquina semelhante. O processo aplica tensão localizada ao material, fazendo com que ele se deforme plasticamente ao longo de um eixo linear, mantendo seu perfil de seção transversal.
Os principais aspectos da flexão incluem:
Exemplo de dobra
Partes tortas da vida
Formação de peças curvas com um molde-1
Formação de peças dobradas com um molde-2
O molde usado para dobrar é chamado de molde de dobra
Processo de dobra da curva em forma de V
Alteração da seção transversal do blank curvo
Características de deformação da zona de deformação por flexão:
A trinca por flexão é um fenômeno no qual ocorrem trincas na camada externa do material na zona de deformação por flexão.
O principal motivo para a ocorrência de trincas por flexão é que o grau de deformação por flexão excede o limite de formação do material que está sendo flexionado.
As rachaduras por flexão podem ser evitadas.
r / t--Representa o grau de deformação por flexão.
Quanto menor r/t, maior o grau de deformação por flexão, há um mínimo relativo de raio de curvatura rmin /t.
O raio de curvatura mínimo relativo refere-se à relação entre o raio de curvatura da fibra mais externa e a espessura da chapa quando a chapa é curvada e quase racha.
Fatores que afetam o raio de curvatura mínimo relativo:
1) Propriedades mecânicas do material: boa plasticidade, pequeno rmin/t.
2) A direção da fibra da folha: o linha de dobra é perpendicular à direção da fibra, rmin/t é pequeno
3) A qualidade da superfície e das laterais da chapa: a qualidade da superfície e das laterais é boa, rmin/t é pequeno
4) A espessura da folha é fina: rmin/t é pequeno
(1) O raio de filete r da área de deformação por flexão é chamado de raio de flexão.
(2) A relação r/t entre o raio de curvatura e a espessura da chapa é chamada de raio de curvatura relativo.
(3) O raio de curvatura quando a fibra mais externa da folha está próxima de rasgar durante a curvatura é chamado de raio de curvatura mínimo rmin.
(4) A relação entre o raio de curvatura mínimo e a espessura da chapa é chamada de raio de curvatura relativo mínimo rmin/t.
(5) O ângulo em que a peça de trabalho é dobrada, ou seja, o ângulo complementar α1 do ângulo reto da peça de trabalho após a dobra, é chamado de ângulo de flexão.
(6) O ângulo diagonal α do ângulo reto entre as partes dobradas é chamado de ângulo central de flexão.
(7) O ângulo θ do lado reto do produto após a dobra é chamado de ângulo da parte dobrada.
(1) Selecione um material com boa plasticidade para flexão e realize uma recozimento tratamento no material endurecido por trabalho a frio antes da dobra.
(2) Flexão com r/t maior que rmin/t é usado.
(3) Ao organizar, faça com que a linha de dobra seja perpendicular à direção da estrutura da fibra da folha.
(4) Direcione o lado da rebarba para o lado do punção de dobra ou remova a rebarba antes de dobrar. Evite arranhões, rachaduras e outros defeitos na parte externa da peça bruta curvada.
O rebote de dobra refere-se ao fenômeno de que a forma e o tamanho da peça dobrada tornam-se inconsistentes com o molde quando ela é retirada do molde, o que é chamado de rebote ou springback.
O motivo do rebote é que a deformação total durante a flexão plástica é composta de duas partes: deformação plástica e deformação elástica. Quando a carga externa é removida, a deformação plástica permanece e a deformação elástica desaparece completamente.
(1) O raio de curvatura muda de rp durante o carregamento para r durante o descarregamento
(2) Alteração do ângulo da peça dobrada, a quantidade de alteração:
Δα=α-αP
Quando Δα> 0, ele é chamado de recuperação positiva
Quando Δα<0, ele é chamado de rebote negativo
1) Propriedades mecânicas do material: Quanto maior for o limite de escoamento e maior for o índice de endurecimento, maior será o retorno elástico; quanto maior for o módulo de elasticidade, menor será o retorno elástico.
2) Quanto maior for o raio de curvatura relativo, maior será o rebote.
3) Quanto maior for o ângulo central de flexão, maior será o comprimento da zona de deformação e maior será a springback valor de acumulação, de modo que o retorno elástico aumentará.
4) Método de flexão: O retorno elástico da flexão de correção é bastante reduzido em comparação com a flexão livre.
5) Formato da peça de trabalho: Quanto mais complicado for o formato, quanto maior for o ângulo de uma dobra, menor será o retorno elástico.
6) Estrutura do molde: O retorno elástico da matriz inferior é pequeno.
(1) Aprimorar o design das peças dobradas e selecionar os materiais adequados
1) Evite escolher r/t muito grande.
2) Tente usar uma chapa com um limite de escoamento pequeno, um índice de endurecimento pequeno e um módulo de elasticidade grande para flexão.
(2) Adotar o processo de flexão adequado para alterar o estado de tensão-deformação da zona de deformação.
1) Use a flexão corretiva em vez da flexão livre.
2) Usando o processo de dobra
3) O material para endurecimento por trabalho a frio deve ser recozido primeiro para reduzir o ponto de escoamento σs. Para materiais com grande rebote, a dobra térmica pode ser usada, se necessário.
(3) Projetar razoavelmente a matriz de dobra
1) Método de compensação
2) Faça o molde em protuberâncias parciais
3) Molde macio método
Offset refere-se ao fenômeno em que a chapa em branco se move no molde durante o processo de dobra.
Como resultado do deslocamento, o comprimento dos dois lados retos da peça dobrada não atende aos requisitos do desenho, portanto, o deslocamento deve ser eliminado.
(1) O formato da peça bruta da parte dobrada é assimétrico à esquerda e à direita.
(2) O posicionamento do blank é instável, e o efeito da prensagem não é ideal.
(3) A estrutura do molde é assimétrica à esquerda e à direita.
1) Escolha um método confiável de posicionamento e prensagem e use uma estrutura de molde adequada
2) Para pequenas peças de dobra assimétricas, deve ser adotado o processo de dobra em pares e, em seguida, o corte
Isso dificulta a determinação precisa do tamanho da peça bruta.
A etapa de projeto da matriz de dobra é projetar primeiro a matriz de dobra e, em seguida, a matriz de corte.
A camada neutra de tensão refere-se a uma camada de metal com comprimento constante antes e depois da deformação por flexão ou uma camada de metal com tensão tangencial zero em uma região de deformação por flexão.
Volume igual antes e depois da flexão: Lbt=π(R2-r2)bα/2π
Simplificado: ρ=(r+ηt/2)η
Abreviado como: ρ=r+χt
2. o cálculo do comprimento da peça bruta da peça de flexão
(1) Peças dobradas com raio de filete r> 0,5t
1) A partir de uma extremidade da peça dobrada, divida-a em vários segmentos retos e circulares.
2) Encontre o coeficiente de deslocamento da camada neutra χ de acordo com a Tabela 4-3.
3) Determine o raio de curvatura ρ da camada neutra de cada segmento de arco de acordo com a fórmula (4-3)
4) De acordo com o raio de curvatura ρ1, ρ2 de cada camada neutra e os ângulos centrais de curvatura correspondentes α1, α2 ..., calcular o comprimento de cada segmento de arco ll, l2 ... li=πρiαi/180°
5) Calcule o comprimento total da expansão L = a + b + c + ... + l1 + l2 + l3 + …
(2) Curvas com raio de filete r <0,5t - fórmula empírica
Exemplo de cálculo do comprimento desdobrado de uma peça curva
Exemplo 4-1 Dobre a peça de trabalho mostrada na Figura 4-30 e tente calcular seu comprimento desdobrado.
Solução: (1) A peça de trabalho é dividida em segmentos de linha reta lab, lcd, lef, lgh, ljj, lkm e segmentos de arco lbc, lde, lfg, loi, ljk do ponto a.
(2) Calcule o comprimento estendido do segmento do arco.
Para os arcos lbc, loi, ljk: R = 2 mm, t = 2 mm, então r/t = 2/2 = 1, e se χ= 0,3 for encontrado na Tabela 4-3, então:
Comprimento do arco lbc = loi = ljk = (2土0,3 × 2) × π/2 = 4,082 (mm)
Para o arco lde, lfg: R = 3 mm, t = 2 mm, então r/t = 3/2 = 1,5. De acordo com a Tabela 4-3, χ= 0,36, então:
Comprimento do arco lde = lfg = (2 ± 0,36 × 2) × π/ 2 = 5,84 (mm)
(3) Calcule o comprimento total da peça bruta de flexão:
L = ∑/ l borda reta + ∑l canto arredondado = lab + lcd + lef + lgh + lij + lkm + lbc + lde + lfg + loi + ljk
= 16,17-4 + 21,18-9 + 12,36-10 + 10,05-9 + 12,37-8 + 11,62-4 + 3 × 4,802 + 2 × 5,84 = 65,836 mm
Cálculo da força de pressão ou da força de ejeção
Para a dobra livre com prensagem, a seleção da tonelagem da prensa precisa considerar a força de dobra e a força de prensagem, ou seja, a força de dobra e a força de prensagem:
Fimprensa≥1.2(Fz+FY)
Para a correção da flexão, somente a correção da força de flexão pode ser considerada ao selecionar a tonelagem da prensa, ou seja:
Fimprensa≥1.2FJ
Exemplo de seleção de imprensa
Exemplo 4-2 Dobre a peça em forma de V mostrada na Figura 4-32. O material conhecido é o aço 20 e a resistência à tração é de 400 MPa. Tente calcular a flexão livre e corrigir a força de flexão, respectivamente. Ao usar o dispositivo de prensa, tente selecionar a tonelagem da prensa.
Solução: Com base na fórmula da Tabela 4-6:
Ao dobrar-se livremente: FZ = b * t2σb / (r + t) = 150 × 2 × 2 × 400 / (3 + 2) = 48000 (N)
FY = CYFZ = 0.4 × 48000 = 19200 (N)
Então, a potência total do processo é: FZ + FY = 48000 + 19200 = 67,2 (KN) e, em seguida, a tonelagem do equipamento: Fimprensa ≥ 1.2 (FZ + FY) = 1,2 × 67,2 = 80,64 (KN).
Quando a flexão é corrigida, q pode ser considerado como 50 MPa na Tabela 4-7, e pode ser obtido pela fórmula da Tabela 4-6:
FJ = q * A = 50 × 166,8 × 150 = 1251 (KN)
Em seguida, a tonelagem do equipamento: Fimprensa ≥ 1.2 * FJ = 1,2 × 1251 = 1501,2 (KN).
A capacidade de fabricação da peça de dobra refere-se ao fato de a forma, o tamanho, a precisão, os materiais e os requisitos técnicos da peça de dobra atenderem aos requisitos tecnológicos do processo de dobra, ou seja, a adaptabilidade da peça de dobra ao processo de dobra - um requisito da perspectiva do design do produto.
(1) Para evitar o deslocamento durante a flexão, é necessário que a forma e o tamanho da peça de flexão sejam os mais simétricos possíveis.
(2) Ao dobrar uma seção de borda localmente, para evitar o rompimento da raiz da dobra, uma ranhura deve ser cortada entre a parte dobrada e a parte não dobrada ou o orifício do processo deve ser perfurado antes da dobra
(3) Adicione tiras de conexão e furos de processo de posicionamento.
2. requisitos dimensionais para peças dobradas
(1) O raio de curvatura não deve ser menor do que o raio de curvatura mínimo.
(2) A altura do lado reto da parte curva deve corresponder a: h> r + 2t
(3) A distância entre a borda do furo da peça dobrada deve atender aos seguintes requisitos:
A tolerância dimensional das peças dobradas deve estar em conformidade com a norma GB / T13914-2002,
A tolerância angular está de acordo com GB / T13915-2002,
A tolerância de posição não marcada está em conformidade com GB / T13916-2002,
O desvio limite das dimensões sem tolerâncias está em conformidade com GB / T15055-2007
O material da peça de flexão deve ter boa plasticidade, uma pequena taxa de rendimento e um grande módulo de elasticidade
1) Peças curvas simples: dobra única. Dobrar peças com formas complexas: Duas ou mais formas de flexão.
2) Dobrar peças com lotes grandes e tamanhos pequenos: Use matriz progressiva ou matriz composta o máximo possível.
3) Quando forem necessárias várias dobras: dobre primeiro as duas extremidades e, em seguida, dobre a parte do meio. A curvatura anterior deve levar em conta o posicionamento confiável da última curvatura.
4) Quando o formato da peça dobrada não for simétrico: dobre o máximo possível e, em seguida, corte-a.
Arranjo do processo de peças de dobra típicas
Uma dobra
Dobrar duas vezes
Curva tripla
Quatro curvas
Arranjo flexível das peças de dobra
De acordo com o grau de combinação do processo, a matriz de dobra pode ser dividida em:
De acordo com o formato da peça de trabalho, a matriz de dobra pode ser dividida em:
Matriz de dobragem de precisão em forma de V
Matriz de dobragem de precisão em forma de V
3. matriz de dobra em forma de U
Matriz de dobra para peças de ângulo fechado
Matriz de flexão de ângulo fechado-1
Matriz de dobragem de ângulo fechado-2
1-matriz macho 2-matriz fêmea rotativa 3-mola
4．Matriz de flexão quadrilateral
Matriz de dobra de formação quadrilateral de uma só vez
Matriz de dobra para formação de dois quadriláteros
Matriz de dobragem composta para quadrilátero
Matriz de dobragem composta para quadrilátero
Matriz de flexão quadrilateral com pêndulo
Matriz de dobra de matriz côncava quadrilateral oscilante
Matriz de dobra única em forma de Z
Matriz de dobra para dobrar peças em forma de Z em duas etapas
Matriz de dobra redonda - dobra duas vezes
Matriz de dobra redonda - uma dobra
Dobra única matriz de formação para peça circular com matriz oscilante
Matriz de formação de dobra única para peças redondas grandes com matriz oscilante
Dois processos que dobram um grande círculo
Três passos dobrando o círculo grande
Peça da dobradiça para dobrar duas vezes
Peça da dobradiça com matriz de dobra única
(1) Corte e dobra do molde composto
(2) Matriz de flexão progressiva
(1) Raio de filete do punção
(2) Raio de filete da matriz
(3) Profundidade da matriz
(4) Folga da matriz convexa e côncava
(5) Largura da matriz convexa e côncava em forma de U
（1）Raio do filete de perfuração
1) Quando r≥rmin, pegue rp = r, onde rmin é o raio de curvatura mínimo permitido pelo material.
2) Quando r <rmin, pegue rp> rmin. O raio de filete r da peça de trabalho é obtido pela modelagem, mesmo que o raio de filete rz do punção de modelagem é igual ao raio de filete r da peça de trabalho.
3) Quando r/t> 10, o retorno elástico deve ser considerado e o raio do raio de filete do punção deve ser corrigido.
4) A parte inferior da matriz de dobra em forma de V pode ser aberta ou retraída com uma ranhura ou um raio de filete: r'p = (0.6-0.8) (rp + t).
(2) Raio de filete da matriz
O tamanho do raio do canto da matriz afeta a força de dobra, a vida útil da matriz de dobra e a qualidade da peça de dobra durante o processo de dobra.
（3）Profundidade da matriz
（4）Convexo e côncavo folga da matriz c
O tamanho da folga entre a matriz macho e a fêmea afeta a força de dobra, a vida útil da matriz de dobra e a qualidade da peça de dobra.
Quando a precisão da peça dobrada é alta, o valor da folga deve ser adequadamente reduzido, e c = t pode ser adotado.
A folga da matriz da peça de dobra em forma de V não precisa ser projetada. Ela pode ser obtida com o ajuste da altura de fechamento da prensa.
（5）Largura da matriz curvada convexa e côncava em forma de U
2. projeto de peças de posicionamento
Como a chapa alimentada na matriz de dobra é uma chapa única, as peças de posicionamento usadas na matriz de dobra são placas ou pinos de posicionamento.
3. projeto de peças de prensagem, descarga e alimentação
4. projeto de peças fixas
Incluindo: alça da matriz, assento superior da matriz, assento inferior da matriz, coluna de guia, luva de guia, placa de apoio, placa de fixação, parafusos, pinos, etc., consulte a apagamento desenho da matriz.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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