O básico do design de chapas metálicas, dicas para fabricação

Introdução ao design de chapas metálicas

Olhe ao seu redor e você perceberá que há uma abundância de produtos feitos de chapas metálicas. Sejam produtos de consumo, como latas de bebidas, utensílios de cozinha, armários de arquivo ou produtos industriais, como carrocerias, quadros e escapamentos. As chapas metálicas são um ativo valioso para as indústrias e produção de baixo volume. Portanto, este artigo é dedicado a discutir os conceitos básicos de design de chapas metálicas e algumas dicas úteis para projetistas de chapas metálicas. Muitas indústrias estão adotando o conceito de Design para Manufaturabilidade, ou mais comumente conhecido como DFM. Nas indústrias de design de chapas metálicas, o DFM ajuda a evitar erros técnicos no processo de design para melhorar os prazos de fabricação com base na tabela de espessuras de chapas metálicas e nos cálculos anteriores. É por isso que o projeto de chapas metálicas para fabricação também é um tópico importante discutido neste artigo.

O que é chapa metálica？

Antes de discutir os aspectos técnicos do projeto de chapas metálicas, é essencial entender o que é chapas metálicas. A chapa metálica é um metal como alumínio, latão, titânio, níquel, estanho e cobre processado em peças planas finas, como folhas, folhas e placas.

Uma vez que são formados para serem leves, finos, estáveis ​​e elásticos, são amplamente utilizados nas indústrias para fins de revestimento e cobertura.

Operações básicas de chapa metálica

A chapa metálica envolve operações de conformação e corte em chapas, bobinas e tiras metálicas para a fabricação de componentes e partes de produtos. Existem várias operações diferentes para projetos de chapas metálicas, algumas das quais são discutidas abaixo.

1. Dobra

A deformação de chapas de metal em torno de um eixo reto pela aplicação de uma força em uma área localizada é chamada de flexão. A peça de trabalho é colocada sobre um bloco de matriz e um punção é pressionado para baixo, formando a forma desejada da chapa de metal. Diferentes indústrias empregam ferramentas diferentes para dobrar metal, mas as ferramentas mais comuns são prensas de freio ou freios de dobra.

2. Desenho 

Outra operação de chapa de metal é o desenho, também conhecido como desenho em copo ou desenho profundo. Envolve o alongamento da chapa metálica para formar uma forma oca ou côncava. Um suporte em branco segura a peça de trabalho em uma matriz, enquanto um punção em forma de u perfura a peça de chapa de metal. A figura em anexo ilustra o processo:

3. Corte

Ao contrário das operações discutidas acima, o cisalhamento é um processo de revestimento de metal que envolve o corte da peça de trabalho aplicando força no punção, em vez de um processo de conformação de projeto de chapa metálica.

Conforme mostrado na figura, a peça de metal que é colocada primeiro na matriz sofre uma força vertical no punção para produzir um efeito de cisalhamento e cortar a peça de trabalho.

4. Processos Diversos

Existem vários outros processos para o projeto de chapas metálicas que podem ou não usar as ferramentas de matriz e punção para dobrar o metal. Esses processos incluem

• Fiação:A operação de fiação compreende a prensagem de uma peça metálica axialmente simétrica sobre um mandril ou mandril rotativo para moldar a chapa metálica.
• Formação por estiramento: A conformação por estiramento envolve esticar a chapa metálica e dobrá-la simultaneamente junto com o estiramento para formar formas com contornos.
• Gravação:cria letras ou superfícies em relevo em chapas de metal.
• Squeezing:É uma combinação de processos como dimensionamento e cunhagem para criar metais dúcteis.
• Aparar:também conhecido como barbear, aparar envolve a remoção de rebarbas nas bordas cortadas para torná-las suaves.
• Perfuração:é um processo de criação de furos moldados em chapas de metal usando um punção afiado e pontiagudo para perfurar a peça de trabalho.
• Perfuração:a perfuração cria furos circulares em uma peça de chapa de metal usando um punção e uma matriz.
• Blanking:Envolve o corte de uma determinada forma da tira de chapa metálica. Esta peça cortada é chamada de blank. O blanking é comumente usado para criar discos ou arruelas.

Diretrizes do DFM para projeto de chapas metálicas

Variações em projetos auxiliados por computador e produtos reais são inevitáveis; no entanto, seguir as diretrizes do DFM pode reduzir esses erros. O DFM ou Design for Manufacturability baseia-se no conceito de projetar componentes, peças ou produtos para que sejam fáceis de fabricar e sejam menos dispendiosos. Ele se concentra na redução do custo total de produção, reduzindo o lead time.

Pesquisas sugerem que os fabricantes gastam cerca de 40% de seu tempo corrigindo erros, 24% dos quais são erros de fabricação. Portanto, as indústrias devem resolver esses erros. Aderir às diretrizes do DFM pode reduzir significativamente os erros de projeto.

O DFM se concentra na simplificação de projetos de peças para facilitar a fabricação e a reprodutibilidade. Sugere a padronização de peças para reduzir o número de peças e produzir produtos de qualidade com boa relação custo-benefício.

Alguns fatores básicos para o projeto de chapas metálicas 

O Sheet Metal Design for Manufacturability concentra-se em pontos que são críticos no processo geral de design. As seguintes diretrizes ajudam a melhorar o design:

• Raio do furo

A criação de pequenos furos na peça metálica deve ser evitada, pois requerem pequenos punções, que podem quebrar durante a operação. Portanto, os furos devem ter um diâmetro igual ou maior que a espessura da peça.

• Alívio de dobra

Um recuo nos desenhos da chapa é chamado de alívio de dobra para que o processo de dobra seja suave durante o processo de desenho da chapa metálica. Ajuda a evitar quebras durante a operação de dobra.

• Orifício para dobrar a folga

Recomenda-se que a distância entre furos e uma dobra seja 1,5 vezes a espessura da chapa com o raio da dobra adicionado a ela.

• Raio de dobra da chapa metálica

Um raio mínimo de curvatura da chapa metálica deve ser adaptado. Este raio mínimo de dobra depende das ferramentas usadas para dobrar o metal. Quanto mais flexível for o metal, mais fácil se torna ter um raio pequeno.

• Largura do flange

Em um projeto de chapa metálica, a largura mínima do flange deve, idealmente, ser quatro vezes a espessura da chapa metálica. Este fator é vital quando se trata de estética e limpeza do seu design.

Dicas do DFM para projeto de chapas metálicas

Aqui são mencionadas algumas dicas de design de chapas metálicas para fabricar seu design.

1. É necessário ter diâmetros de furo maiores em comparação com a espessura da chapa metálica.

2. A distância entre dois furos é o que mais importa. Recomenda-se que esta distância seja o dobro da espessura da chapa. Este fator irá ajudá-lo a evitar a deformação do metal de furos perfurados.

3. Se os furos perfurados estiverem muito próximos da borda externa da chapa, é recomendável ter um espaço mínimo igual à espessura da chapa entre o furo e a borda.

4. Deve haver pelo menos 1,5 vezes o espaço da espessura do material entre a dobra e os furos.

Benefícios do DFM

O DFM oferece uma opção de mercado aos fabricantes para melhorar a qualidade de seus produtos e ao mesmo tempo reduzir os custos de produção. Possui uma lista interminável de benefícios, alguns dos quais estão listados abaixo:

• Altamente econômico
• Diminui os custos de mão de obra
• Melhora a qualidade do produto
• Melhora a satisfação do cliente
• Reduz o tempo de desenvolvimento do produto
• Simplifica e padroniza o design para facilitar a fabricação

Erros a serem evitados ao projetar peças de chapa metálica

Existem certos problemas que ocorrem com frequência em um projeto de chapa metálica. Abaixo estão listados alguns dos problemas que devem ser evitados no projeto da peça em chapa:

1. Evite o uso de modelos 3D sem curvas

2. Restringir os cantos perfeitamente perpendiculares e afiados da chapa de metal

3. Impedir a colocação de recursos perto das linhas de dobra

4. Pesquise bem antes de escolher um padrão plano para as peças de chapa metálica projetadas

5. Evite selecionar o tipo errado de fabricação de chapa metálica para o projeto de um produto

6. Deve incluir especificações detalhadas no arquivo de design CAD, dependendo da tabela de espessura da chapa metálica

7. Fique de olho nos requisitos de soldagem, certifique-se de não torná-los irreais

8. Sempre considere a força do canal em U em seu processo de seleção de material

Prototipagem de chapa metálica

A prototipagem de chapas metálicas envolve a modelagem de uma amostra de um produto metálico para testar um conceito. Ele ajuda as empresas a testar uma ideia antes de lançar a produção em massa. Ao contrário da prototipagem tradicional, os protótipos de chapas metálicas são projetados em menos tempo.

Diferentes empresas empregam métodos diferentes para a produção de protótipos de chapas metálicas, alguns dos quais são mencionados abaixo:

• A estampagem de metal de protótipo de precisão usa uma prensa de estampagem para desenvolver peças de alta precisão.
• A prototipagem rápida fabrica o modelo usando um desenho virtual 3D.
• A conformação incremental de chapas metálicas usa uma fresadora para formar o produto sem matriz.

Conclusão

As chapas metálicas têm um significado inegável em nossas vidas. Eles têm vastas aplicações que vão desde indústrias de eletrodomésticos, indústrias automotivas, indústrias robóticas e produtos de consumo. Portanto, é essencial entender os fundamentos do projeto de chapas metálicas e as diretrizes de projeto de chapas metálicas DFM consideradas no processo de fabricação.