Solución integral para la fabricación de chapa metálica y el mecanizado CNC - Bergek CNC
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Solución integral para la fabricación de chapa metálica y el mecanizado CNC - Bergek CNC
Este artículo describe las directrices de diseño para piezas de chapa metálica, incluyendo pliegues, agujeros avellanados, dobladillos, hoyuelos, relieves, agujeros extruidos, refuerzos, dobladillos, agujeros/ranuras, lanzas/rejillas, muescas/relieves, soldadura y chapado. Las recomendaciones clave incluyen el radio de curvatura mínimo y la longitud de la pestaña, la distancia entre elementos, la profundidad o anchura máxima de los elementos, y consideraciones sobre el utillaje y la viabilidad de fabricación.
La fabricación de chapa metálica es un proceso que permite formar diferentes piezas a partir de una lámina metálica mediante procesos como corte, estampado, conformado y punzonado. Aunque parezca un proceso rápido, implica cierta complejidad. Primero, los archivos CAD tridimensionales se traducen a código máquina; este código controla la máquina, garantizando la precisión en cada paso.
Por eso es importante seguir ciertas pautas de diseño de chapa metálica durante el proceso. Estas pautas incluyen consideraciones importantes para mejorar la maquinabilidad, optimizar el acabado general y optimizar los plazos de entrega. En esta guía de diseño de chapa metálica , descubriremos algunas de las consideraciones más importantes para optimizar su diseño . ¡Comencemos!
Estas pautas de diseño son su fuente de referencia para optimizar el proceso de fabricación de metal.
Para garantizar una fabricación fluida, moldee las piezas utilizando funciones específicas de chapa metálica en su diseño CAD, como brida base, brida de borde y conversión a chapa metálica en SolidWorks. ¿Por qué es importante? Esto ofrece mejores posibilidades de aplanamiento automático, suficiente margen de plegado y una salida DFX precisa para la fabricación.
Durante la fase de diseño, evite usar modelos de cuerpo sólido para las láminas. A veces carecen de detalles de conformado críticos.
No olvides incluir planos de ingeniería 2D con tus modelos de chapa metálica 3D. ¿Qué función cumplen estos planos? Comunican claramente:
Dimensiones críticas
Tolerancias Notas de curvatura
Llamadas de agujeros
Especificaciones del material
Instrucciones de acabado
Estas instrucciones no siempre están integradas en un archivo 3D, por lo que es importante que las compartas en un dibujo 2D separado.
La mayoría de los servicios de diseño de chapa metálica se basan en estos dibujos para una configuración e inspección precisas.
El radio de curvatura es más importante de lo que muchos creen. Su flexibilidad permite el uso de herramientas estándar, lo cual resulta rentable y ahorra tiempo. La práctica recomendada en la industria es mantener el radio de curvatura interior igual al espesor de la chapa (por ejemplo, un radio de 2 mm para una chapa de 2 mm de espesor ).
Consejo profesional: Confirme siempre las limitaciones de enfriamiento con su fabricante para evitar matrices personalizadas.
No olvide dejar suficiente espacio libre para las herramientas de la prensa plegadora durante las operaciones de plegado. Los elementos de diseño ubicados demasiado cerca de los pliegues, como agujeros, pestañas o recortes, pueden complicar el proceso de mecanizado.
Consejo profesional: Mantenga las características de diseño al menos cuatro veces el grosor de la lámina alejadas de los pliegues. Es decir, si la lámina tiene 2 mm de grosor, estas características deben estar al menos a 8 mm de los pliegues.
Esto garantiza curvas precisas y evita complicaciones durante el proceso de fabricación.
Los dobleces son cruciales; pueden determinar el éxito o el fracaso de todo el diseño. Mantenga cierta distancia entre los dobleces y los dobleces descentrados para preservar la integridad del diseño. Mantenga una distancia de al menos 3 o 4 veces el espesor del material entre los dobleces.
Las curvas desplazadas requieren más cuidado; asegúrese de que tengan suficiente espacio libre para evitar cualquier desastre con las herramientas.
Para evitar la distorsión durante el punzonado o el corte por láser, mantenga un diámetro mínimo igual al diámetro de la chapa entre agujeros y ranuras. ¿Por qué es importante? Reduce la tensión y mejora la fabricación.
Consejo profesional: para mantener la integridad de la estructura y evitar desgarros, mantenga los orificios al menos a un espesor igual al doble del espesor del material desde los bordes y al triple del espesor del material desde las curvas.
Los hoyuelos y relieves son importantes para cualquier diseño, ya que proporcionan la rigidez, la ventilación y la transparencia necesarias sin aumentar el volumen del diseño. Normalmente se utiliza un punzón o una matriz para crear hoyuelos y relieves.
El diseño final debe mantener un espesor de pared mínimo y una distancia de agujeros y curvas (normalmente 3 veces, o incluso más en algunos casos, el espesor del material).
Siguiendo estas pautas de diseño de chapa metálica, los ingenieros y diseñadores pueden asegurarse de que las piezas que fabrican no solo sean estructuralmente sólidas, sino también económicas y listas para la fabricación y la producción.
Tecnología de fabricación de chapa metálica
Las siguientes son seis tecnologías principales de fabricación de chapa metálica:
Doblado
El doblado se refiere principalmente al doblado de una parte específica de una placa de acero para lograr la curvatura o el ángulo deseados. Este método suele realizarse con una dobladora mecánica o una herramienta manual. Generalmente se requieren varios dobleces para obtener la forma deseada.
Corte por láser
El corte por láser es una tecnología de procesamiento que utiliza un rayo láser de alta energía para cortar láminas metálicas con precisión. El rayo láser se puede controlar y enfocar para cortar formas y contornos complejos.
Extensión
El estiramiento es un método para estirar una placa de acero. Este método se utiliza a menudo para fabricar piezas o equipos de placa delgada. En este proceso, el material debe estirarse para hacerlo más delgado y más largo. El estiramiento se realiza generalmente con una prensa y un equipo de estiramiento especial.
Soldadura
La soldadura es un método de procesamiento que une placas metálicas mediante una fuente de calor. Entre los métodos de soldadura más comunes se incluyen la soldadura por arco, la soldadura láser, la soldadura con protección de gas, etc., que se utilizan para unir diferentes piezas o placas.
Laminación
El laminado es un proceso que aplica fuerza a la chapa metálica mediante rodillos para hacerla pasar a través del espacio entre ellos, modificando así su forma y tamaño. El laminado se utiliza a menudo para adelgazar, enderezar y corregir la forma de las chapas metálicas.
Estampado
El estampado es un método para moldear láminas de acero en la forma deseada, generalmente utilizado para producir piezas de alta precisión. Este método utiliza una matriz de estampado especial para colocar la lámina de acero sobre un sustrato fijo y, posteriormente, utiliza gas a alta presión o fuerza mecánica para prensarla y darle la forma deseada.
Impacto de los materiales en el diseño de chapa metálica
Las tolerancias de material son características inherentes a las piezas de chapa metálica, caracterizadas por variaciones inherentes debido a factores como las propiedades del material y los procesos de fabricación. Estas tolerancias se ven particularmente afectadas por el espesor del material, y cada categoría de espesor tiene diferentes grados de tolerancia.
Tolerancias del material - Espesor
Seleccionar el espesor adecuado de la chapa es un paso crucial en la fabricación de chapa metálica. Esta elección afecta diversos factores, como la resistencia y el peso totales de la pieza, así como las características generales de diseño, como el radio de curvatura mínimo, el tamaño de los agujeros y las ranuras, y la longitud de la brida. Garantizar un espesor uniforme en toda la chapa metálica es fundamental para garantizar una calidad y un rendimiento consistentes.
Pautas de espesor del material
Una tendencia común en las tolerancias de materiales es la tendencia a las tolerancias negativas. Esto significa que las dimensiones reales de la pieza terminada pueden ser ligeramente menores que las especificadas en el diseño. Este es un factor crucial a considerar durante el diseño y la fabricación para garantizar la integridad funcional y estructural del producto final.
Para una comprensión detallada y específica, se recomienda consultar la tabla de tolerancias de espesor. Esta tabla proporciona una visión completa de las diferencias esperadas entre diferentes materiales y espesores, y es un recurso valioso para diseñadores y fabricantes que buscan precisión y calidad en el producto final.
Tolerancias de materiales - Propiedades
Los materiales de chapa metálica pueden variar en propiedades físicas, como tensión superficial, recuperación elástica, resistencia a la tracción, etc., dependiendo del material y del proceso utilizado para producirlos.
Al seleccionar materiales, debe considerar la variación permitida por su diseño y un factor de seguridad. Por ejemplo, el acero al carbono laminado en caliente generalmente presenta una mayor variación de material que el acero al carbono laminado en frío (aunque este último también es más costoso debido a las operaciones secundarias). Para curvas más precisas, el acero laminado en frío es una mejor opción, ya que limita la variación entre lotes de material y mejora la consistencia del curvado.
| Materiales | Densidad (g/cm³) | Coeficiente de expansión térmica | Módulo (GPa) | Dificultad de procesamiento | Propiedad física | Solicitud |
| Aluminio | 2.7 | 23-24 | 70 | Fácil de procesar | Ligero, buena conductividad térmica y conductividad. | Piezas de aeronaves, componentes de automoción, carcasas de equipos electrónicos. |
| Acero inoxidable | 7.9 | 16-18 | 193 | Moderado | Resistencia a la corrosión, alta resistencia. | Menaje de cocina, componentes de barcos, equipos químicos |
| Cobre | 8.9 | 16-18 | 120 | Moderado | Buena conductividad y resistencia a la corrosión. | Piezas eléctricas, tuberías, decoraciones. |
| Titanio | 4.5 | 8-10 | 110-130 | Fácil de procesar | Ligero, de alta resistencia. | Componentes aeroespaciales, dispositivos médicos |
| Latón | 8.4-8.7 | 19-20 | 100-125 | Difícil de procesar | Buena conductividad y resistencia a la corrosión. | Instrumentos musicales, decoraciones, tubos. |
Guía de tolerancias para la fabricación de chapa metálica
Las tolerancias son las desviaciones permitidas en las dimensiones u otras características de un producto. Al diseñar un producto de chapa metálica, es importante considerar las tolerancias aceptables para el uso previsto. Algunas aplicaciones pueden requerir tolerancias más estrictas, como aquellas que requieren un ajuste o alineación precisos.
Tabla de tolerancias generales para el procesamiento de chapa metálica
| Conformado o doblado | +/- 0,508 mm (0,020") |
| Doblar para hacer un agujero o una característica | +/-0,254 mm (0,010") |
| Diámetros con insertos | +/-0,0762 mm (0,003") |
| Angularidad | +/- 1° |
| Agujeros | +/-0,127 mm (0,005") |
| De borde a borde | ±0,127 mm (0,005") |
| Del borde al agujero | ±0,127 mm (0,005") |
| De hoyo a hoyo | ±0,127 mm (0,005") |
| Agujero para hardware | ±0,254 mm (0,010") |
| Del borde al hardware | ±0,254 mm (0,010") |
| De hardware a hardware | ±0,381 mm (0,015") |
| Doblar hasta el agujero | ±0,381 mm (0,015") |
| Doblar hacia el hardware | ±0,381 mm (0,015") |
| Doblar hasta el borde | ±0,254 mm (0,010") |
| Curva a curva | ±0,381 mm (0,015") |
Incluso con años de experiencia en diseño de chapa metálica, se cometen errores. Siga estos consejos prácticos para obtener diseños listos para fabricar en cada ocasión:
Diseñar bridas en función del espesor del material
Evite las características demasiado cercanas a las curvas
Utilice materiales y estándares comunes
Redondea las esquinas afiladas para evitar que se agrieten.
Deje espacio para el acceso de las herramientas durante el conformado.
Los errores son inevitables, pero si sigues estos consejos de diseño, hay muchas posibilidades de que puedas salirte con la tuya en algunos de ellos.
El diseño es probablemente la fase más importante de cualquier proyecto de fabricación. Un solo error puede acarrear serios problemas. Sin embargo, al seguir las pautas de diseño de chapa metálica descritas en este artículo, la probabilidad de errores se reduce prácticamente a cero.
No importa qué software de diseño de chapa metálica utilice; seguir las mejores prácticas de la industria siempre le ayudará. Si busca el mejor servicio de diseño de chapa metálica , solo hay un nombre que le viene a la mente: BERGEK . Con años de experiencia en el sector, BERGEK sin duda será su socio de diseño y fabricación durante muchos años.
Preguntas frecuentes
¿Qué importancia tiene el espesor del material en el diseño de chapa metálica?
En el diseño de chapa metálica, es fundamental mantener un espesor de pared uniforme. El espesor de las piezas de chapa metálica suele oscilar entre 0,9 mm y 20 mm. La guía enfatiza que los punzones (orificios) y otras características (como los orificios avellanados) deben tenerse en cuenta al determinar el espesor, ya que algunas características pueden requerir posprocesamiento.
¿Cuáles son las consideraciones clave para el doblado en el diseño de chapa metálica?
El doblado es un proceso crítico en la fabricación de chapa metálica. Esta guía detalla la importancia de factores como el radio de curvatura, el ángulo de curvatura y la recuperación elástica. La guía recomienda que el radio interior de la curvatura sea al menos igual al espesor del material y que se mantenga una tolerancia de +/- 1 grado para todos los ángulos de curvatura. Además, la guía explica la importancia de mantener guías uniformes y una longitud mínima de pestaña durante el proceso de doblado.
¿Puede explicar el papel del factor K en el diseño de chapa metálica?
El factor K es crucial al calcular vistas en planta en el diseño de chapa metálica. Está relacionado con el estiramiento del material durante el plegado. Esta guía proporciona una gama de factores K (0-0,5) y una tabla con valores básicos para diferentes materiales y métodos de plegado.
¿Cómo afectan las tolerancias al diseño de chapa metálica?
Las tolerancias son fundamentales para garantizar la precisión de las piezas de chapa metálica. Esta guía proporciona tolerancias comunes para todos los aspectos de la fabricación de chapa metálica, incluyendo el conformado, el plegado y las dimensiones lineales. La guía enfatiza la importancia de la precisión para cumplir con las especificaciones de diseño y los requisitos funcionales.
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