Diretrizes de projeto de chapas metálicas para fabricação: Manual do Engenheiro

A fabricação de chapas metálicas é um processo abrangente de trabalho a frio para chapas metálicas finas, normalmente com menos de 6 mm de espessura. Esse método versátil de fabricação engloba uma ampla gama de operações, incluindo cisalhamento, corte, dobra, soldagem, rebitagem, formação de matrizes e tratamentos de superfície. A característica distintiva da fabricação de chapas metálicas é a espessura uniforme mantida em cada componente.

O processo de fabricação de chapas metálicas pode ser amplamente categorizado em duas abordagens principais:

1. Processamento sem matriz: Esse método utiliza equipamentos CNC (Controle Numérico Computadorizado) avançados, como máquinas de perfuração, sistemas de corte a laser e máquinas de corte de chapas, freios de prensae máquinas de rebitagem para fabricar componentes de chapa metálica. Essa abordagem oferece alta flexibilidade e é particularmente adequada para prototipagem, produção de pequenos lotes ou geometrias complexas. Embora ofereça excelente precisão e adaptabilidade, normalmente incorre em custos mais altos por unidade em comparação com o processamento de matrizes.
2. Processamento de matrizes: Essa técnica emprega ferramentas fixas, principalmente matrizes de corte e matrizes de conformação, para moldar chapas metálicas. O processamento de matrizes é otimizado para produção de alto volume, oferecendo vantagens significativas de custo em cenários de fabricação em larga escala. O investimento inicial em ferramental é compensado pela redução dos custos por unidade e pelo aumento das taxas de produção.

Cada abordagem tem suas vantagens distintas, e a escolha entre elas depende de fatores como volume de produção, complexidade da peça, propriedades do material e considerações econômicas. A fabricação moderna de chapas metálicas geralmente integra os dois métodos, aproveitando os pontos fortes de cada um para otimizar a eficiência, a qualidade e a relação custo-benefício em vários requisitos de produção.

1. Seleção de Chapas metálicas Materiais

Os materiais de chapa metálica são os materiais mais comumente usados no projeto estrutural de produtos de comunicação.

Compreender o desempenho abrangente dos materiais e a correta seleção de materiais têm um impacto importante no custo do produto, no desempenho do produto, na qualidade do produto e na processabilidade.

Princípio de seleção de materiais de chapa metálica

1) Use materiais metálicos comuns para reduzir as especificações de materiais e controlar o máximo possível dentro do manual de materiais da empresa;

2) No mesmo produto, reduza ao máximo a variedade de materiais e as especificações de espessura da folha;

3) Sob a premissa de garantir a função das peças, tente usar materiais baratos, reduzir o consumo de materiais e reduzir o custo dos materiais;

4) Para o gabinete e algumas caixas de plugues grandes, é necessário considerar totalmente a redução do peso de toda a máquina;

5) Além da premissa de garantir a função das peças, também é preciso considerar que o desempenho de estampagem do material deve atender aos requisitos de processamento para garantir a racionalidade e a qualidade do processamento dos produtos.

Introdução de várias placas comumente usadas

Placa de aço

1) Chapa de aço laminada a frio

Chapa de aço laminada a frio é a abreviação de chapa de aço estrutural de carbono laminada a frio.

Além disso, é laminado a frio a partir de uma tira de aço estrutural de carbono laminada a quente em uma chapa de aço com espessura inferior a 4 mm.

Como é laminada em temperatura normal, não é produzida nenhuma incrustação de óxido de ferro. Portanto, a qualidade da superfície da chapa fria é boa e a precisão dimensional é alta.

Além disso, o processo de recozimento faz com que ele tenha melhores propriedades mecânicas e desempenho de processo do que o aço laminado a quente folhas.

Os tipos comumente usados são o aço de baixo carbono 08F e o aço 10#, que têm boa apagamento e propriedades de flexão.

2) Chapa de aço laminada a frio com zinco galvanizado contínuo

Chapa de aço laminada a frio com zinco eletrodepositado contínuo, ou seja, "chapa eletrolítica".

Refere-se ao processo de deposição contínua de zinco a partir de uma solução aquosa de sal de zinco em uma tira de aço pré-preparada para obter uma camada superficial galvanizada sob a ação de um campo elétrico em uma linha de eletrogalvanização.

Devido às limitações do processo, o revestimento é fino.

3) Chapa de aço galvanizada por imersão a quente contínua

A chapa de aço galvanizada por imersão a quente contínua é chamada de chapa galvanizada ou folha de flandres.

A chapa de aço galvanizada por imersão a quente contínua laminada a frio e a tira de aço com espessura de 0,25 a 2,5 mm são primeiramente submetidas a um forno de pré-aquecimento aquecido por chama para queimar o óleo residual da superfície.

Ao mesmo tempo, uma película de óxido de ferro é formada na superfície.

Em seguida, ele é aquecido a 710~920 °C em um forno de recozimento de redução contendo gases mistos de H2 e N2 para reduzir o filme de óxido de ferro a ferro esponjoso.

Depois que a tira purificada e ativada na superfície é resfriada a uma temperatura ligeiramente superior à do zinco fundido, ela entra na panela de zinco a 450-460 °C.

A espessura da superfície da camada de zinco é controlada por uma faca de ar.

Por fim, adote o tratamento de passivação com solução de cromato para melhorar a resistência à ferrugem branca.

Em comparação com a superfície da chapa eletrogalvanizada, o revestimento é mais espesso e é usado principalmente para peças de chapa metálica que exigem alta resistência à corrosão.

4) Placa de alumínio-zinco

O revestimento de liga de alumínio-zinco da placa de alumínio-zinco é composto de 55% de alumínio, 43,4% de zinco e 1,6% de silício a 600°C.

Formou uma densa camada protetora de cristal quaternário com excelente resistência à corrosão, a vida útil normal de até 25 anos, 3 a 6 vezes mais do que uma camada protetora de cristal quaternário de alta qualidade. chapa galvanizada e comparável ao aço inoxidável.

A resistência à corrosão da placa de alumínio-zinco é derivada da função de barreira do alumínio e da proteção sacrificial do zinco.

Quando o zinco é sacrificado para aparar, riscar e arranhar o revestimento, o alumínio forma uma camada de óxido insolúvel que atua como uma barreira.

As placas de aço 2), 3) e 4) acima são chamadas coletivamente de chapas de aço revestidas e são amplamente utilizadas em equipamentos de comunicação.

Após o revestimento chapa de aço é processado, ele não pode mais ser galvanizado ou pintado.

A incisão pode ser usada diretamente sem tratamento especial, e um tratamento especial de fosfatização pode ser realizado para melhorar a resistência à ferrugem da incisão.

A partir da análise de custo, a chapa de aço eletrogalvanizada contínua é usada, e a fábrica de processamento não precisa enviar as peças para a galvanoplastia, o que economiza tempo de galvanização e custos de transporte.

Além disso, as peças não são decapadas antes da pulverização, o que melhora a eficiência do processamento.

5) Aço inoxidável placa

Devido à sua forte resistência à corrosão, boa condutividade elétrica, alta resistência, etc., ele é amplamente utilizado.

Mas também devemos considerar suas deficiências:

• O preço do material é muito caro, sendo 4 vezes maior que o de uma chapa galvanizada comum;
• A resistência do material é alta, e o desgaste da ferramenta na Máquina de perfuração CNC é grande, o que geralmente não é adequado para o processamento da máquina de puncionamento CNC;
• A porca de rebite da placa de aço inoxidável deve ser feita de uma porca de rebite de aço inoxidável especial de alta resistência, que é muito cara;
• Se a porca de rebitagem não for rebitada, geralmente é necessário soldar novamente o ponto;
• A adesão do spray de superfície não é alta e a qualidade não é adequada para o controle;
• O material sofre grandes variações, e a dobra e a estampagem não são fáceis de garantir a precisão dimensional e da forma.

Placas de alumínio e liga de alumínio

As chapas de alumínio e de liga de alumínio comumente usadas são compostas principalmente pelos três materiais a seguir:

• alumínio à prova de ferrugem 3A21
• alumínio à prova de ferrugem 5A02
• alumínio duro 2A06

O alumínio antiferrugem 3A21, que é a antiga marca LF21, é uma liga AL-Mn. É o alumínio antiferrugem mais amplamente utilizado.

A resistência dessa liga não é alta (maior apenas que a do alumínio puro industrial) e não pode ser tratada termicamente e reforçada.

Portanto, o método de trabalho a frio é frequentemente usado para melhorar suas propriedades mecânicas, e ele tem alta plasticidade no estado recozido, e a plasticidade é boa no endurecimento semicongelado.

Possui baixa plasticidade, boa resistência à corrosão e boa soldabilidade durante o endurecimento por trabalho a frio.

O alumínio antiferrugem 5A02 é a antiga marca de alumínio antiferrugem AL-Mg da série LF2.

Em comparação com o 3A21, o 5A02 tem maior resistência, especialmente alta resistência à fadigaalta plasticidade e resistência à corrosão.

O tratamento térmico não pode ser reforçado, e a soldabilidade por soldagem de contato e soldagem por átomo de hidrogênio é boa, e há uma tendência de formação de trincas de cristal durante a soldagem. soldagem a arco de argônioe a liga tende a formar rachaduras nos cristais durante o endurecimento por trabalho a frio.

A liga tem boa usinabilidade no estado de endurecimento a frio e semi-endurecimento a frio, e a usinabilidade é ruim no estado recozido, e pode ser polida.

O alumínio duro 2A06 é o antigo LY6, que é uma classe de alumínio duro comumente usada.

O alumínio duro e o alumínio superduro têm maior resistência e dureza do que as ligas de alumínio comuns e pode ser usado como alguns materiais de painel.

No entanto, a plasticidade é baixa e a flexão não pode ser realizada, e a flexão pode causar rachaduras ou trincas na parte arredondada externa.

Há novos padrões para o grau e o status da liga de alumínio. O código padrão do método de representação do grau é GB/T16474-1996, o código de status é GB/T16475-1996, e a tabela de comparação com o padrão antigo é mostrada na Tabela 1-1 abaixo:

Tabela 1-1 Tabela de comparação entre o novo e o antigo Classes de liga de alumínio

Placas de cobre e ligas de cobre

Há dois tipos principais de chapas de cobre e ligas de cobre comumente usadas: cobre T2 e latão H62.

O cobre T2 é o cobre puro mais comumente usado. Ele tem aparência roxa e também é chamado de cobre. Tem alta condutividade elétrica e térmica, boa resistência à corrosão e conformabilidade.

Mas a resistência e a dureza são muito inferiores às do latão, e o preço é muito caro.

É usado principalmente como um elemento de corrosão para condutividade, condução de calor e bens de consumo. Geralmente é usado para peças na fonte de alimentação que precisam transportar grandes correntes.

O rass H62, que é um latão com alto teor de zinco, tem alta resistência e excelente capacidade de trabalho a frio e a quente, sendo facilmente usado para várias formas de trabalho da imprensa e corte.

Usado principalmente para vários tipos de trefilação profunda e força de flexão A condutividade das peças não é tão boa quanto a do cobre, mas tem melhor resistência e dureza, e o preço é relativamente moderado.

No caso de atender aos requisitos de condutividade elétrica, o latão H62 em vez de cobre é usado o máximo possível, o que pode reduzir bastante o custo do material.

Por exemplo, os barramentos, a maioria dos barramentos atuais é feita de latão H62, que se mostrou totalmente satisfatório.

A influência dos materiais no processamento de chapas metálicas

Há três principais Tipos de chapas metálicas processamento: puncionamento e corte, dobra e estiramento.

Diferentes técnicas de processamento têm diferentes requisitos para a chapa.

A seleção da chapa metálica também deve se basear na forma geral e na tecnologia de processamento do produto.

O impacto dos materiais no apagamento

O apagamento exige que a folha seja suficientemente plástica para garantir que ela não rache quando for perfurada.

Materiais macios (como alumínio puro, alumínio à prova de ferrugem, latão, cobre, aço de baixo carbono etc.) têm bom desempenho de perfuração, e peças com seção transversal suave e pequena inclinação podem ser obtidas após a perfuração;

Materiais duros (como aço de alto carbonoaço inoxidável, alumínio duro, alumínio superduro, etc.) têm baixa qualidade após a perfuração, e a irregularidade da seção é grande, especialmente para chapas grossas.

No caso de materiais frágeis, é provável que ocorra rasgo após a perfuração e, principalmente, no caso de pequenas larguras, é provável que ocorra rasgo.

O efeito dos materiais na flexão

As placas que precisam ser dobradas e formadas devem ter plasticidade suficiente e um limite de escoamento baixo.

Uma folha altamente plástica que é menos propensa a rachaduras quando dobrada.

As chapas com limite de elasticidade e módulo de elasticidade mais baixos têm menos springback deformação após a flexão, e é fácil obter uma forma curva precisa.

Materiais plásticos, como aço de baixo carbono, latão e alumínio, com um teor de carbono de <0,2% são facilmente dobrados e formados;

Materiais mais frágeis, como bronze fosforoso (QSn6.5 ~ 2.5), aço para molas (65Mn), alumínio duro, alumínio superduro, etc., devem ter uma grande relação raio de curvatura (r / t) durante a flexão, caso contrário, é provável que ocorram rachaduras durante a flexão.

Deve-se dar atenção especial à escolha do estado duro e macio do material, que tem grande influência sobre as propriedades de flexão.

Em muitos materiais frágeis, a flexão pode fazer com que o raio externo se rache ou até mesmo se quebre.

Há também algumas chapas de aço com maior teor de carbono.

Se você escolher um estado duro, a flexão também causará rachaduras ou até mesmo fratura do raio externo.

Elas devem ser evitadas o máximo possível.

Efeito dos materiais no processamento do desenho

O estiramento da folha, especialmente o estiramento profundo, é difícil na processamento de chapas metálicas processo.

Não apenas a profundidade do alongamento deve ser a menor possível, como também o formato deve ser o mais simples possível e suave. Além disso, é necessário que o material tenha boa plasticidade.

Caso contrário, a peça inteira será facilmente deformada, parcialmente enrugada ou até mesmo puxada na parte de estiramento.

O limite de escoamento é baixo e o coeficiente direcional da espessura da placa é grande.

Quanto menor for o índice de elasticidade σs/σb da chapa, melhor será o desempenho da perfuração e maior será o limite da deformação primária.

Quando o coeficiente de diretividade da espessura da placa é >1, a deformação na direção da largura é mais fácil do que a deformação na direção da espessura.

Quanto maior for o valor do raio de estiramento R, menor será a probabilidade de afinamento e fratura durante o processo de estiramento, e melhores serão as propriedades de tração.

As propriedades de tração comuns são: chapa de alumínio puro, 08Al, ST16, SPCD.

Impacto do material na rigidez

No projeto da estrutura de chapa metálica, a rigidez das peças estruturais de chapa metálica geralmente não é atendida.

Os projetistas estruturais geralmente usam aço de baixo carbono ou aço inoxidável em vez de aço de baixo carbono, ou substituem a liga de alumínio comum por uma liga de alumínio duro com alta resistência e dureza, e espera-se que isso aumente a rigidez da peça.

Na verdade, não há nenhum efeito óbvio.

Para materiais do mesmo substrato, a resistência e a dureza do material podem ser bastante aprimoradas por meio de tratamento térmico e ligas.

Mas a mudança na rigidez é pequena.

Para melhorar a rigidez da peça, somente alterando o material e o formato da peça é possível obter um determinado efeito.

Consulte a Tabela 1-2 para obter o módulo de elasticidade e o módulo de cisalhamento de diferentes materiais.

Tabela 1-2 Módulo elástico e módulo de cisalhamento de materiais comuns

Comparação de desempenho de placas comumente usadas

Tabela 1-3 Comparação do desempenho de várias placas comumente usadas

Observação:

1. Os dados da tabela estão relacionados ao grau específico do material e ao fabricante, e são usados apenas como referência qualitativa.
2. As chapas de liga de alumínio e de liga de cobre são extremamente pobres em corte a lasere o processamento a laser geralmente não está disponível.

2. Piercing e Blanking

A forma comum de perfuração e apagamento

Piercing e apagamento por Prensa de punção CNC

A puncionadeira e a blanqueadora CNC usam o microcomputador de chip único na puncionadeira CNC para inserir o programa de usinagem (tamanho, caminho de usinagem, ferramenta de processamento etc.) da peça de chapa metálica com antecedência, o que faz com que a puncionadeira CNC adote várias ferramentas e uma grande variedade de comandos NC para obter uma variedade de formas de processamento, como puncionamento, corte, conformação etc.

Em geral, a punção CNC não consegue realizar perfurações e cortes com formas muito complicadas.

Características:

• Alta velocidade
• Molde Salvo
• Processamento flexível
• Conveniente

Basicamente, ele é capaz de atender às necessidades de produção de amostras em branco.

Problemas e requisitos de atenção:

• O material fino (t<0,6) não é fácil de processar, e o material é fácil de deformar;
• A faixa de processamento é limitada por ferramentas, garras, etc.
• A dureza e a resistência moderadas têm melhor desempenho de perfuração;
• Uma dureza muito alta aumentará a força de perfuração e terá uma influência negativa sobre a cabeça de perfuração e a precisão;
• A dureza é muito baixa, o que causa deformação grave durante a perfuração e a precisão é muito limitada;
• A alta plasticidade é vantajosa para a conformação, mas não é adequada para perfuração contínua e invasiva, e não é adequada para perfuração e corte;
• A resistência adequada é benéfica para a perfuração, que suprime o grau de deformação durante a perfuração;
• Se a resistência for muito alta, o rebote será severo após a perfuração, o que afetará a precisão.

A perfuração CNC é geralmente adequada para perfurar aço de baixo carbono, chapa eletrolítica, chapa de alumínio-zinco, chapa de alumínio, chapa de cobre com T=3,5~4 mm ou menos e chapa de aço inoxidável com T=3 mm ou menos.

A espessura recomendada da chapa para puncionamento CNC é de:

• O alumínio placa de liga metálica e a placa de cobre é de 0,8～0mm
• A placa de aço de baixo carbono é de 0,8～5 mm
• Placa de aço inoxidável de 0,8 a 2,5 mm

O processo de perfuração CNC apresenta uma grande deformação na placa de cobre, enquanto o PC de processamento e a placa de PVC apresentam grandes rebarbas nas bordas de processamento e baixa precisão.

Ao perfurar, o diâmetro e a largura da ferramenta usada devem ser maiores do que a espessura do material. Por exemplo, uma ferramenta com diâmetro de Φ1,5 não pode perfurar um material de 1,6 mm.

Materiais abaixo de 0,6 mm geralmente não são processados pela NCT.

Materiais de aço inoxidável geralmente não são processados por NCT. (É claro que o material de 0,6 a 1,5 mm pode ser processado por NCT, mas o desgaste da ferramenta é grande, e a probabilidade de taxa de refugo no processamento em campo é muito maior do que a de outros materiais GI).

É desejável que a perfuração e o apagamento de outras formas sejam tão simples e uniformes quanto possível.

O tamanho do punção CNC deve ser normalizado, como furos redondos, furos hexagonais, e a largura mínima da ranhura do processo é de 1,2 mm.

Piercing e apagamento por cold punch die

Para a punção e o corte de peças com grande produção e tamanho pequeno, são fabricadas e usadas matrizes de estampagem de chapas metálicas especialmente projetadas para aumentar a eficiência da produção.

Geralmente consiste em um punção e uma matriz.

A matriz geralmente inclui: tipo prensado e tipo embutido.

Os perfuradores geralmente incluem: tipo redondo, que pode ser substituído; tipo combinado; tipo de carga e descarga rápida.

As matrizes mais comuns são:

• Matriz de corte (principalmente: matriz de corte aberto, matriz de corte fechado, matriz composta de perfuração e corte, matriz contínua de corte aberto, matriz contínua de corte fechado)
• Matriz de dobragem
• Pressionando o dedo

Características:

Porque o perfuração e corte em branco com matriz fria pode ser concluída basicamente com uma única estampagem, a eficiência é alta, a consistência é boa e o custo é baixo.

Portanto, para as peças estruturais com uma capacidade de processamento anual de mais de 5.000 peças e o tamanho da peça não é muito grande, a planta de processamento geralmente realiza o processamento de matriz a frio.

No projeto da estrutura, é necessário considerar o projeto do características do processo do processamento da matriz a frio.

Por exemplo, as peças não devem ter cantos afiados (exceto para uso). Elas devem ser projetadas para serem arredondadas a fim de melhorar a qualidade e a vida útil do molde e tornar a peça de trabalho bonita, segura e durável.

Para atender aos requisitos funcionais, a forma estrutural da peça pode ser projetada para ser mais complicada.

Perfuração com o furador denso

O punção de furo denso pode ser considerado um tipo de punção de controle numérico. Para peças com um grande número de furos densos, a eficiência e a precisão da punção podem ser aprimoradas.

Uma matriz de perfuração especialmente fabricada pode perfurar um grande número de furos densos para processar a peça de trabalho.

Tais como: estêncil de ventilação, defletor de entrada e saída de ar.

Consulte a Figura 1-1.

A parte sombreada na figura é um molde de furo denso, e o furo denso da peça pode ser rapidamente perfurado pelo molde de furo denso. Em comparação com uma punção, isso aumenta muito a eficiência.

Problemas e requisitos para projetos de arranjos de orifícios densos

O projeto do furo denso no produto deve considerar que as características de processamento da matriz de perfuração de furo denso são repetidas várias vezes, de modo que o seguinte princípio deve ser adotado ao projetar a disposição do furo denso:

• Ao projetar o arranjo de furos densos, considere primeiro a matriz de furos densos planejada para reduzir o custo do molde;
• O mesmo tipo de arranjo de orifício denso deve ser uniforme, o espaçamento entre linhas deve ser definido por um valor constante e o espaçamento entre colunas também define um valor constante, de modo que o mesmo tipo de molde de orifício denso possa ser usado universalmente, reduzindo o número de aberturas de molde e reduzindo o custo do molde;
• O tamanho do mesmo tipo de furo deve ser o mesmo. Por exemplo, o furo hexagonal pode ser unificado em um furo hexagonal com o círculo inscrito Φ5. Esse furo hexagonal é o tamanho comum do furo hexagonal da empresa, representando mais de 90% do furo hexagonal.
• Quando o número de furos nas duas fileiras não for igual, dois requisitos deverão ser atendidos: 1. O passo do furo é maior, a distância entre as bordas dos dois furos é maior que 2t (t é a espessura do material); 2. O número total de fileiras deve ser organizado uniformemente. A estrutura do furo é a seguinte, conforme mostrado na Figura 1-2;

• Se o passo do furo do furo denso for pequeno, o número de furos em cada fileira deverá ser par. Conforme mostrado na Figura 1-3, quando a distância D entre dois furos densos é menor que 2t (t é a espessura do material), os moldes de furos densos devem ser espaçados devido à resistência do molde. A parte sombreada na figura é um molde de furo denso. É possível observar que o número de furos por fileira deve ser um número par. Se o passo do furo na Figura 1-2 também for muito pequeno, porque o número de furos em cada fileira não é igual (7 vazios, 8 furos), ele não poderá ser perfurado uma vez com um molde de furo denso.

O molde de orifício denso da Figura 1-1 a pode ser projetado conforme mostrado na Figura 1-4.

O molde de furo denso da Figura 1-1 b só pode ser projetado conforme mostrado na Figura 1-5.

Ao projetar a disposição dos furos densos, tente projetar de acordo com os requisitos acima, de forma contínua e com certa regularidade, o que é conveniente para abrir o molde do furo e reduzir o custo de estampagem.

Caso contrário, apenas alguns punções ou vários conjuntos de moldes podem ser usados para concluir o processamento.

Conforme mostrado na Figura 1-6,

• Figura a, furos escalonados, o número de fileiras não é uniforme;
• Figura b, o furo está faltando no meio;
• Na figura c, a distância entre os furos densos é muito próxima, o número de furos por linha e o número de furos por coluna é ímpar;
• Figura d&e, a distância do orifício denso é muito próxima e o número de orifícios em cada linha do orifício denso não é igual. Isso não pode ser concluído apenas pela perfuração da matriz de orifício denso e deve ser concluído por outros métodos de processamento complementares.
• Figura f, se for usinado com um molde de furo denso, precisará ser completado por outros métodos de processamento suplementares. Mesmo que o molde de corte de material seja feito, são necessários vários moldes de perfuração para completá-lo, e a processabilidade é ruim.

Corte a laser

O corte a laser é uma tecnologia de corte sem contato que usa descarga de elétrons como fonte de energia para focalizar um laser como fonte de calor, usando um grupo de espelhos refletores. Essa energia luminosa de alta densidade é usada para obter puncionamento e corte de peças de chapa metálica.

Características:

• Formas de corte diversificadas
• A velocidade de corte é maior do que corte de fios
• Pequeno zona afetada pelo calor
• O material não será deformado
• Pequena incisão
• Alta precisão e qualidade
• Pequeno ruído
• Sem desgaste da ferramenta
• Não há necessidade de considerar a dureza do material de corte
• Ele pode processar grandes volumes, formas complexas e peças que são difíceis de usinar por outros métodos.

No entanto, o custo é alto e, ao mesmo tempo, a mesa de apoio da peça de trabalho é danificada, e a superfície cortada pode facilmente depositar uma película de óxido, que é difícil de manusear.

Geralmente adequado apenas para processamento de lotes únicos e pequenos.

Atenção: geralmente usado apenas para chapas de aço.

As placas de alumínio e cobre geralmente não são usadas porque a transferência de calor do material é muito rápida, causando derretimento ao redor da incisão, o que não garante a precisão e a qualidade do processamento.

O corte a laser A face da extremidade de corte tem uma camada de escala de óxido que não pode ser lavada, e a face da extremidade de corte com requisitos especiais deve ser polida;

Os furos densos de corte a laser são mais deformados, portanto, geralmente não se usa o laser para cortar furos densos.

EDM de fio

O corte a fio é um método de processamento no qual uma peça de trabalho e um fio (fio de molibdênio, fio de cobre) são usados como pólo e mantidos a uma certa distância, e uma centelha é formada quando a tensão é alta o suficiente, e a peça de trabalho é submetida à gravação eletrolítica. O material removido é levado pelo fluido de trabalho.

Características: alta precisão de processamento, mas baixa velocidade de processamento, alto custo e alteração das propriedades da superfície do material.

Geralmente usado para o processamento de moldes, não é usado para o processamento de peças de produção.

Alguns orifícios quadrados dos painéis de perfil não têm cantos arredondados que não possam ser fresados e, como as ligas de alumínio não podem ser cortadas a laser, se não houver espaço para perfuração, elas só poderão ser perfuradas por EDM de fio.

A velocidade é muito lenta, a eficiência é muito baixa e não é adequada para a produção em massa. O projeto deve evitar essa situação.

Comparação entre os três tipos de blanking e piercmétodos de controle

Tabela 1-4 Comparação de três características comuns de processamento de puncionamento e corte em branco

Observação: Os dados a seguir são dados para chapas de aço laminadas a frio.

O projeto do processo de perfuração e corte

Tprojeto técnico de o arrangement

Na produção de grande e médio volume, o custo do material das peças representa uma grande proporção.

O uso completo e eficaz dos materiais é um importante indicador econômico para a produção de chapas metálicas.

Portanto, sob a condição de que os requisitos de projeto não sejam afetados, o projetista estrutural deve se esforçar para adotar o método de arranjo sem desperdício ou com menos desperdício.

Conforme mostrado na Figura 1-7, não há arranjo de resíduos.

Algumas peças têm um formato ligeiramente alterado, o que pode economizar muito material.

Conforme mostrado na Figura 1-8, a Figura 2 usa menos material do que a Figura 1.

Capacidade de processamento de peças de corte

Para que a máquina de puncionamento CNC processe o raio externo, é necessária uma ferramenta externa especial. Para reduzir a ferramenta do círculo externo, o arredondamento de canto padrão deste manual, conforme mostrado na Figura 1-9, é:

1) Série de arredondamento de ângulo reto de 90 graus, o raio é r2.0, r3.0, r5.0, r10

2) O raio do canto chanfrado de 135 graus é uniforme para R5.0

A perfuração é preferível para usar furos redondos.

Os furos redondos devem ser selecionados de acordo com a série de furos redondos especificada no manual do molde de chapa metálica.

Isso pode reduzir o número de ferramentas de furo redondo e o tempo de troca de lâmina na perfuração CNC.

Devido às limitações de resistência do punção, a abertura não pode ser muito pequena. Sua abertura mínima está relacionada à espessura do material.

O diâmetro mínimo do furo não deve ser menor do que o valor mostrado na Tabela 1-5 abaixo.

Tabela 1-5 Tamanho mínimo para perfuração com um punção comum

A distância entre os furos e entre o furo e a borda não deve ser muito pequena. O valor é mostrado na Figura 1-10:

A precisão entre o furo e a forma, o furo e o furo processados pelo molde composto é fácil de garantir durante o processo de fabricação. processo de estampagem do molde.

Além disso, a eficiência do processamento é alta, e o custo de manutenção do molde é conveniente para a manutenção.

Considerando os motivos acima, a distância entre o furo e o furo, se a distância entre o furo e a forma puder atender ao requisito de espessura mínima da parede do molde composto, o processo será melhor, conforme mostrado na Figura 1-11:

Tabela 1-6 Tamanho mínimo da borda do corte da matriz composta

Conforme mostrado na Figura 1-12, primeiro a perfuração e depois a flexão. Para garantir que o furo não seja deformado, a distância mínima entre o furo e o flange X≥2t+R

Ao fazer furos nas peças de repuxo profundo, consulte a Figura 1-13, para garantir a precisão da forma e da posição dos furos e a resistência do molde, a parede do furo e a parede reta das peças devem ser mantidas a uma certa distância, ou seja, as distâncias a1 e a2 devem atender aos seguintes requisitos:

• a1 ≥R1+0,5t
• a2≥R2+0,5t

Na fórmula, R1, R2 é o raio do canto e t é a espessura.

Precisão de processamento de peças de corte

Tabela 1-7 Tabela de tolerância da distância do centro do furo (Unidade: mm)

Observação: Todos os furos devem ser perfurados uma vez ao usar os valores desta tabela.

Princípio de seleção do tamanho do projeto da peça de estampagem

1) A referência dimensional do projeto da peça estampada é a mais próxima possível da referência de posicionamento fabricada, de modo que o erro de fabricação da dimensão possa ser evitado.

2) A referência do tamanho do furo da peça estampada deve ser selecionada o mais longe possível do início ao fim do processo de estampagem e não deve estar associada à peça que participa da deformação.

3) Para peças que são dispersas e estampadas em diferentes moldes em várias etapas, a mesma referência de posicionamento deve ser usada o máximo possível.

Tabela 1-8 Tabela de tolerância do centro do furo e da distância da borda

Observação: Essa tabela é adequada para perfuração após o apagamento.

Corte secundário

O corte secundário também é chamado de blanking secundário ou corte adicional (processo muito ruim, que deve ser evitado durante o projeto).

O corte secundário é que o estiramento provoca uma deformação do material. Quando a deformação por flexão é grande, o corte é aumentado. Primeiro a formação, depois o corte de furos ou contornos para remover o material reservado e obter o tamanho correto completo da estrutura.

Aplicação: quando o ressalto de tensionamento estiver próximo à borda, um corte adicional deverá ser realizado.

Tome como exemplo o escareador, conforme mostrado na Figura 1-16.

3. Dobramento de peças de chapa metálica

Você pode leia esta postagem para aprender todos os detalhes sobre dobragem de chapas metálicas.

4. Forma estrutural de porcas e parafusos em peças de chapa metálica

Porca rebitada

As formas mais comuns de porcas rebitadas são: suporte autofixante, porca autofixante, porca de rebite de ancoragem, porca de rebite de tração e porca de rebite flutuante.

Sempate entre elfos

A rebitagem por pressão significa que, na processo de rebitagemSob a pressão externa, a parte rebitada deforma plasticamente o material de base e é espremida na ranhura pré-fabricada especialmente projetada na estrutura de parafuso e porca rebitados, realizando assim a conexão confiável das duas partes.

Há dois tipos de porcas não padronizadas para rebitagem: uma é um suporte autofixante e a outra é uma porca autofixante.

A conexão com o substrato é obtida por meio de uma forma rebitada.

Essas formas de rebitagem normalmente exigem que a peça rebitada tenha uma dureza maior do que a dureza do substrato.

O aço comum de baixo carbono, a placa de liga de alumínio e a placa de cobre são adequados para a crimpagem do suporte autocravante.

Para chapas de aço inoxidável e de aço com alto teor de carbono, devido à dureza do material, é necessária uma coluna especial de porca de rebite de alta resistência, que não só é cara, mas também é difícil de cravar, e a cravação não é confiável, além de ser fácil de cair após a cravação.

Para garantir a confiabilidade, os fabricantes geralmente precisam adicionar solda na lateral da coluna da porca, o que não é bom para o processo.

Portanto, as peças de chapa metálica com a coluna da porca do rebite e a porca do rebite não são tão inoxidáveis quanto possível.

Esse também é o caso dos parafusos e porcas de rebite, que não são adequados para uso em chapas de aço inoxidável.

O processo de crimpagem da coluna da porca do rebite é mostrado na Figura 1-41:

Sapertando os elfos porca de rebite

O processo de crimpagem do parafuso do rebite é mostrado na Figura 1-42:

Aporca de rebite nchor

A rebitagem de âncora significa que, durante o processo de rebitagem, parte do material do parafuso ou da porca rebitada é deformada plasticamente sob a ação de uma força externa, e um ajuste apertado é formado com o material de base, o que permite uma conexão confiável das duas partes.

O ZRS comumente usado é conectado ao substrato por esse tipo de rebitagem.

O processo de rebitagem é relativamente simples e a resistência da junta é baixa, sendo geralmente usado para limitar a altura do fixador e suportar um pequeno torque. Conforme mostrado na Figura 1-43:

Puxar porca de rebite

A rebitagem por tração significa que o membro de rebitagem é deformado plasticamente sob a ação de tensão externa durante o processo de rebitagem.

A posição da deformação geralmente está em uma peça especialmente projetada, e o substrato é fixado pela parte da deformação para obter uma conexão confiável.

As porcas de rebite comumente usadas são conectadas ao substrato por esse tipo de rebitagem.

A rebitagem é feita com uma pistola de rebites especial, que é frequentemente usada em locais onde o espaço de instalação é pequeno e não é possível usar ferramentas de rebitagem universais, como em tubos fechados. Conforme mostrado na Figura 1-44:

Fporca de rebite de fixação

Algumas das porcas de rebite na estrutura de chapa metálica, porque a estrutura geral do chassi é complexa, o erro de acumulação da estrutura é muito grande, de modo que o erro de posição relativa dessas porcas de rebite é grande, o que dificulta a montagem de outras peças.

Essa é uma boa melhoria após o uso de uma porca flutuante rebitada na posição da porca do rebite correspondente.

Conforme mostrado na Figura 1-45: (Observação: deve haver espaço suficiente na posição de rebitagem)

Âncora rporca ivet ou autoatarraxante porca de rebite até a distância lateral

A porca do rebite de ancoragem ou a porca do rebite autocravante são rebitadas junto com a chapa, apertando-a.

Quando a rebitagem de ancoragem ou a rebitagem autocravante está muito próxima da borda, é fácil deformar essa parte.

Quando não houver nenhum requisito especial, a distância mínima entre a linha central do fixador rebitado e a borda da chapa deve ser maior que L, veja a Figura 1-46.

Caso contrário, devem ser usados grampos especiais para evitar que as bordas da chapa sejam deformadas pela força.

Fatores que afetam a qualidade da rebitagem

Há muitos fatores que afetam a qualidade da rebitagem. Em resumo, são principalmente os seguintes: desempenho do substrato, tamanho do furo inferior e método de rebitagem.

1) Propriedades do substrato.

Quando a dureza do substrato é adequada, a qualidade da rebitagem é boa e a força do membro de rebitagem é boa.

2) Tamanho do furo inferior.

O tamanho do orifício inferior afeta diretamente a qualidade da rebitagem; se a abertura for grande, o espaço entre o substrato e o rebite será grande.

Para a rebitagem, não deve haver deformação suficiente para preencher a ranhura na peça de rebitagem, de modo que a força de cisalhamento seja insuficiente, o que afeta diretamente a resistência ao empuxo da porca de rebitagem (prego).

No caso do parafuso de rebite, o orifício inferior é muito grande, e a força de pressão gerada pela deformação plástica durante o processo de rebitagem torna-se pequena, o que afeta diretamente a resistência ao empuxo e a resistência à torção do parafuso de rebite (fêmea).

O mesmo acontece com a rebitagem: o furo inferior é muito grande, de modo que o atrito efetivo entre as duas peças após a deformação plástica é reduzido, afetando a qualidade da rebitagem.

O tamanho do furo inferior é pequeno e, embora a força da rebitagem possa ser aumentada até certo ponto, a qualidade da aparência da rebitagem provavelmente será ruim.

A força de rebitagem é grande, a instalação é inconveniente e a deformação da placa inferior é facilmente causada, o que afeta a eficiência da produção do trabalho de rebitagem e a qualidade da rebitagem.

3) Método de rebitagem.

Ele foi apresentado na seção anterior. Os parafusos e porcas de rebitagem devem prestar muita atenção às ocasiões no processo de uso. Situações diferentes e requisitos de força diferentes exigem tipos diferentes.

Se não for usado corretamente, ele reduzirá a faixa de força dos parafusos e porcas rebitados, causando falha na conexão.

Aqui estão alguns exemplos para ilustrar o uso correto da situação normal.

1) Não instale fixadores rebitados de aço ou aço inoxidável antes que a placa de alumínio seja anodizada ou tratada na superfície.

2) Se houver muita rebitagem na mesma linha reta, não haverá lugar para o material extrudado fluir, o que gerará uma grande tensão e dobrará a peça de trabalho em um formato curvo.

3) Tente garantir que a superfície da placa seja revestida antes de instalar os fixadores rebitados.

4) As porcas M5, M6, M8 e M10 são geralmente soldadas. Porcas muito grandes geralmente exigem alta resistência. Soldagem a arco pode ser usada. Abaixo de M4 (incluindo M4), deve ser usada a porca de rebite de ancoragem. Se for galvanizada, a porca do rebite com galvanização pode ser usada.

5) Ao rebitar a porca no lado dobrado, a fim de garantir a qualidade da rebitagem da porca rebitada, é necessário prestar atenção a: 1.

A distância da borda do furo de rebitagem até a lateral da dobra deve ser maior do que a zona de deformação da peça dobrada. 2.

A distância L do centro da porca rebitada até a parte interna do lado dobrado deve ser maior do que a soma do raio cilíndrico externo da porca rebitada e do raio interno da dobra. Ou seja, L>D/2+r.

Porca de solda de projeção

O solda por projeção (porca de solda a ponto) é amplamente utilizada no projeto de peças de chapa metálica.

No entanto, em muitos projetos, o tamanho do pré-furo não está de acordo com o padrão e não pode ser posicionado com precisão.

O tipo estrutural e as dimensões são mostrados na Figura 1-47 e na Figura 1-48. Os valores recomendados para o diâmetro do furo D0 e a espessura H antes de soldar a chapa de aço para soldagem são os especificados na Tabela 1-17.

Tabela 1-17 Dimensões da porca sextavada soldada e espessura da abertura da placa de aço correspondente (mm)

Observação: Não use as especificações entre parênteses tanto quanto possível.

Flangeamento e rosqueamento de furos

Tamanho comum de mandrilamento com rosca grossa

A distância mínima entre o rosqueamento e a borda de dobra

Tabela 1-19 Distância entre o centro de rosqueamento e a borda de dobra Tabela de comparação de valores H

Comparação de porcas de rebite, porca autoblocante, rebitagem e flangeamento e rosqueamento de furos

Tabela 1-20: Comparação entre a porca de rebite, a porca autocravante, a rebitagem de tração e o rosqueamento

5. Desenho de chapas metálicas

Formas de alongamento comuns e considerações de design

A extensão da chapa metálica é mostrada na Figura 1-50.

Considerações sobre estiramento de chapas metálicas:

1. O raio mínimo do filete entre a parte inferior e a parede do membro de tração deve ser maior do que a espessura da placa, ou seja, r1>t; para tornar o alongamento mais suave, geralmente se usa r1=(3~5)t, o raio máximo do filete deve ser menor do que 8 vezes a espessura da placa, ou seja, r1 < 8t.
2. O raio mínimo do filete entre o flange e a parede do membro de tração deve ser maior do que 2 vezes a espessura da placa, ou seja, r2>2t; para tornar o alongamento mais suave, geralmente r2=5t, o raio máximo do filete deve ser menor do que 8 vezes a espessura da placa, ou seja, r1 < 8t.
3. O diâmetro da cavidade interna das peças circulares de tração deve ser D≥d+12t, para que a placa de pressão não seja pressionada quando for esticada.
4. O raio mínimo do canto entre as paredes adjacentes das peças de tração retangulares deve ser r3 ≥ 3t. Para reduzir o número de alongamentos, considere r3 ≥ 1/5H o máximo possível para concluir o alongamento.
5. A resistência à tração das peças muda após serem esticadas. Geralmente, o centro da parte inferior é mantido com a espessura original, o material nos cantos da parte inferior é afinado, o material na parte superior próximo ao flange é engrossado e o material nos cantos arredondados das peças de tração retangulares torna-se espesso. Ao projetar um produto esticado, é claramente indicado no desenho que as dimensões externas ou as dimensões internas e externas devem ser garantidas, e as dimensões internas e externas não podem ser marcadas ao mesmo tempo.
6. A espessura do material do membro de tração geralmente considera a regra de que as espessuras superior e inferior da parede não são iguais no processo de deformação (ou seja, a espessura superior é mais fina).
7. Quando as peças de tração circulares sem flange são formadas de uma só vez, a relação entre a altura H e o diâmetro d deve ser menor ou igual a 0,4.

Tamanho do processo convexo

Na forma e no tamanho da chapa metálica convexa, vários tamanhos de série são especificados no manual do molde de chapa metálica. Há um modelo de formulário correspondente na biblioteca da Intralink.

O projeto deve ser selecionado de acordo com o tamanho especificado no manual, e o molde do formulário na biblioteca é usado diretamente.

Limitar o tamanho da inclinação convexa e da margem convexa

Tabela 1-21 Dimensões limite do passo convexo e da margem convexa

Esquema	L	B	D
	6.5	10	6
	8.5	13	7.5
	10.5	15	9
	13	18	11
	15	22	13
	18	26	16
	24	34	20
	31	44	26
	36	51	30
	43	60	35
	48	68	40
	55	78	45

Depressão local e linha de pressão

Conforme mostrado em 1-52, um relevo de meio corte de 0,3 polegada em uma chapa metálica pode ser usado como um adesivo para uma etiqueta ou algo semelhante para aumentar a confiabilidade da etiqueta.

Em um côncavo semicortado, a deformação é muito menor do que o alongamento normal, mas ainda há uma certa deformação para uma placa de cobertura de grande área e uma placa inferior que não é dobrada ou tem uma pequena altura de dobra.

Método alternativo: Duas linhas em ângulo reto podem ser perfuradas na faixa de rotulagem para melhorar a deformação.

No entanto, a confiabilidade da fixação do rótulo é reduzida.

Esse método também pode ser usado para processamento, como codificação de produto, data de produção, versão e até mesmo padrão.

Reforço

Pressionar as nervuras nas peças de metal em forma de placa, veja a Figura 1-53, ajuda a aumentar a rigidez estrutural.

Ao marcar as dimensões relevantes da peça curva, considere a capacidade de processamento

Conforme mostrado na Figura 1-54,

1. a) Após a perfuração e a dobra, a precisão da dimensão L é fácil de garantir e o processamento é conveniente.
2. b) e c) Se a precisão da dimensão L for alta, é necessário usinar o furo após a dobra. O processamento é muito problemático, e é melhor não usá-lo.

6. Outras técnicas de processo

Perfuração e rebitagem

O perfuração rebitagem é um método de rebitagem entre chapas metálicas, usado principalmente para a conexão de chapas de aço revestidas ou chapas de aço inoxidável.

Uma das partes é perfurada, e a outra parte é perfurada e cortada para torná-la um conector não destacável.

Vantagens: o flange é combinado com o furo reto e tem a função de posicionamento propriamente dita. A resistência da rebitagem é alta, e a eficiência da rebitagem por meio do molde também é alta.

A maneira específica é mostrada na Figura 1-55:

Tabela 1-22 Dimensões de rebitagem de perfuração

Observação: Com o princípio geral H=T+T'+(0,3~0,4)

D = D'-0.3;

D-d=0,8T

Quando T≧0,8 mm, a espessura da parede do orifício flangeado é de 0,4 T.

Quando T<0,8 mm, a espessura da parede do flange geralmente é de 0,3 mm. H geralmente é de 0,46±0,12

TOX fascinante

No método de rebitagem de chapas metálicas, há também um método de rebitagem que é a rebitagem Tox.

O princípio é que duas pilhas sejam colocadas juntas, conforme mostrado na Figura 1-56.

Estamparia e desenho usando um molde, usado principalmente para a conexão de chapas de aço revestidas ou chapas de aço inoxidável.

Ele tem as vantagens da economia de energia, da proteção ambiental e da alta eficiência.

No passado, o chassi do setor de comunicação usava mais rebitagem, mas o controle de qualidade da produção em massa era difícil. Ela tem sido menos aplicada e não é recomendada.

7. Tamanho uniforme da cabeça escareada

Tamanho do escareador do parafuso

As dimensões estruturais do rebaixo do parafuso são selecionadas conforme mostrado na tabela a seguir.

No caso da cabeça escareada do parafuso escareado, se a placa for muito fina, será difícil garantir a via d2 e o rebaixo D ao mesmo tempo, e a via d2 deverá ser garantida preferencialmente.

A cabeça escareada e a via para parafusos escareados: (A espessura da chapa selecionada t é preferencialmente maior que h)

Tabela 1-23 Dimensões do escareador do parafuso

	d1	M2	M2.5	M3	M4	M5
	d2	Φ2.2	Φ2.8	Φ3.5	Φ4.5	Φ5.5
	D	Φ4.0	Φ5.0	Φ6.0	Φ8.0	Φ9.5
	h	1.2	1.5	1.65	2.7	2.7
	Espessura mínima preferida	1.2	1.5	1.5	2	2
	α	90°

Uniformidade do tamanho do escareador do rebite de cabeça escareada

Tabela 1-24 Dimensões dos furos de escareação para rebites de escareação

	d1	Φ2	Φ2.5	Φ3	Φ4	Φ5
	d2	Φ2.2	Φ2.7	Φ3.3	Φ4.3	Φ5.3
	D	Φ4.0	Φ5.0	Φ5.5	Φ7.0	Φ9.0
	h	1	1.1	1.2	1.6	2
	α	120°

Tratamento especial de placas finas com parafusos de cabeça escareada

A conexão da chapa metálica é concluída com parafusos M3 de cabeça escareada.

Se a espessura do furo revestido for de 1 mm, será problemático de acordo com o método convencional.

Entretanto, no projeto real, um grande número desses problemas é encontrado.

A porca do rebite é usada abaixo, e o diâmetro do rebaixo é de 6 mm, o que pode efetivamente completar a conexão, conforme mostrado na figura.

Esse tamanho é usado em um grande número de caixas de inserção.

É importante observar que esse tipo de conexão exige que a porca inferior seja uma porca de rebite de ancoragem.

A porca de rebite autoatarraxante e o macho de rosca não podem completar a conexão de aperto.

Para padronizar essas dimensões, o d/D deve ser o seguinte:

Tabela 1-25 Unificação do escareador de placa fina