Dobramento de chapas metálicas: Explicação de tudo o que você deve saber

Alguma vez você já se perguntou sobre a arte e a ciência por trás da modelagem de chapas metálicas em formas complexas? Nesta cativante postagem do blog, mergulhamos fundo no fascinante mundo da dobragem de chapas metálicas. Nosso engenheiro mecânico especialista revela os segredos por trás de várias técnicas, materiais e equipamentos de dobra, oferecendo insights valiosos que reformularão sua compreensão desse processo de fabricação crucial.

Tudo o que você deve saber sobre dobragem de chapas metálicas

Índice

A dobra de chapas metálicas é um processo de formação fundamental que altera a geometria de uma chapa ou painel de metal criando mudanças angulares ao longo de um eixo linear. Essa técnica versátil pode produzir uma ampla variedade de perfis, incluindo formas em V, formas em U e configurações mais complexas, permitindo a fabricação de vários componentes para setores como o automotivo, aeroespacial e de construção.

Leitura relacionada: Calculadora de força de curvatura em forma de V e U

Dois métodos principais dominam as operações de dobragem de chapas metálicas: dobragem de molde e freio de prensa flexão. Cada método oferece vantagens exclusivas e é adequado a cenários de produção específicos:

  1. Flexão de molde:
    • Ideal para componentes com geometrias intrincadas e estruturas complexas
    • Adequado tanto para prototipagem de baixo volume quanto para produção de alto volume
    • Utiliza matrizes projetadas sob medida, permitindo resultados precisos e repetíveis
    • Oferece excelente estabilidade dimensional e qualidade consistente das peças
  2. Dobra por prensa de freio:
    • Ideal para estruturas e componentes de chapas metálicas maiores
    • Altamente flexível, permitindo trocas rápidas entre diferentes perfis de curvatura
    • Econômico para volumes de produção baixos a médios
    • Oferece maior controle sobre os ângulos e raios de curvatura por meio de ferramentas ajustáveis

A seleção entre esses métodos depende de fatores como a complexidade da peça, o volume de produção, as propriedades do material e as tolerâncias necessárias. Ambas as técnicas empregam princípios distintos e oferecem características exclusivas que atendem a requisitos específicos de aplicação em processos modernos de fabricação de metais.

Exemplo de peça de chapa metálica

I. Materiais e metais comuns

O dobramento de chapas metálicas é um processo crítico na fabricação moderna, com a seleção de materiais desempenhando um papel fundamental no desempenho do produto e na relação custo-benefício. Esta seção explora os metais mais comuns usados na dobra de chapas metálicas, detalhando suas propriedades, aplicações e características exclusivas que influenciam a conformabilidade e a qualidade do produto final.

Aço

O aço, uma liga de ferro e carbono, continua sendo a pedra angular da fabricação de chapas metálicas devido à sua excepcional relação resistência/custo e versatilidade. Vários tipos de aço oferecem um espectro de propriedades adequadas para diferentes aplicações de dobra:

Aço doce (aço de baixo carbono): Contém carbono de 0,05% a 0,25%, oferecendo excelente conformabilidade e soldabilidade. Sua baixa resistência ao escoamento facilita a flexão, tornando-o ideal para painéis de carroceria automotiva, componentes estruturais e fabricação em geral. Entretanto, sua suscetibilidade à corrosão exige revestimentos protetores para muitas aplicações.

Aço inoxidável: Ligado com um mínimo de 10,5% de cromo, o aço inoxidável oferece resistência superior à corrosão por meio da formação de uma camada de óxido de cromo autocicatrizante. Os tipos comuns incluem:

  • 304 (austenítico): Excelente conformabilidade e resistência à corrosão; amplamente utilizado em equipamentos de processamento de alimentos e dispositivos médicos.
  • 316 (austenítico): Maior resistência à corrosão devido ao teor de molibdênio; preferido para ambientes marinhos e de processamento químico.
  • 430 (ferrítico): Magnético com boa conformabilidade; frequentemente usado em acabamentos automotivos e eletrodomésticos.

Aço de baixa liga de alta resistência (HSLA): Oferece resistência e conformabilidade aprimoradas em comparação com o aço doce, obtidas por meio de elementos de microliga, como nióbio ou vanádio. Os aços HSLA são cada vez mais usados nos setores automotivo e aeroespacial para reduzir o peso e, ao mesmo tempo, manter a integridade estrutural.

Alumínio

As ligas de alumínio proporcionam um equilíbrio ideal entre leveza, resistência à corrosão e conformabilidade, tornando-as indispensáveis nos setores que priorizam a redução de peso e a durabilidade:

Liga 5052: excelente conformabilidade e resistência à corrosão; comumente usada em aplicações marítimas, gabinetes eletrônicos e tanques de combustível.

Liga 6061: Boa resistência e soldabilidade; amplamente utilizada em componentes estruturais, equipamentos de transporte e peças de máquinas.

Liga 3003: Alta conformabilidade e resistência moderada; ideal para trabalhos gerais com chapas metálicas, componentes de HVAC e utensílios de cozinha.

As principais vantagens do alumínio na dobragem de chapas metálicas incluem:

  • Relação resistência/peso superior, permitindo designs leves
  • Resistência natural à corrosão por meio da formação de camada de óxido
  • Compatibilidade com várias técnicas de acabamento de superfície, incluindo anodização e revestimento em pó
  • Excelente condutividade térmica e elétrica

Cobre

A combinação exclusiva de alta condutividade elétrica, propriedades de gerenciamento térmico e conformabilidade do cobre o torna insubstituível em determinadas aplicações:

  • Condutividade elétrica: 100% IACS (International Annealed Copper Standard), definindo o padrão de referência para aplicações elétricas
  • Condutividade térmica: 401 W/(m-K), permitindo a dissipação eficiente de calor em sistemas de gerenciamento térmico
  • Propriedades antimicrobianas inerentes, tornando-o adequado para aplicações na área da saúde e em espaços públicos

Os tipos comuns de cobre para dobragem de chapas metálicas incluem:

  • C11000 (Passo Resistente Eletrolítico): Alta condutividade, usado em barramentos elétricos e coberturas
  • C12200 (Cobre DHP): Excelente conformabilidade, ideal para aplicações de encanamento e HVAC

Latão

O latão, uma liga composta principalmente de cobre e zinco, oferece uma combinação exclusiva de propriedades que o tornam valioso para aplicações funcionais e estéticas:

  • Excelente usinabilidade e conformabilidade, permitindo formas complexas e detalhes finos
  • Resistência à corrosão, especialmente em ambientes de água doce
  • Aparência dourada atraente, frequentemente usada em elementos decorativos e arquitetônicos

Ligas de latão comuns para dobragem de chapas metálicas:

  • C26000 (latão para cartuchos): 70% Cu, 30% Zn; excelente formabilidade, usado em invólucros de ferragens e munições
  • C36000 (latão de corte livre): Contém chumbo para melhorar a usinabilidade; ideal para componentes de precisão

Ao selecionar materiais para dobra de chapas metálicas, as considerações devem incluir não apenas as propriedades do material, mas também os requisitos específicos de dobra, como raio de dobra, compensação de retorno elástico e potencial para rachaduras por tensão. A análise avançada de elementos finitos (FEA) e as ferramentas de simulação são cada vez mais usadas para otimizar a seleção de materiais e os parâmetros de dobra, garantindo resultados bem-sucedidos em operações complexas de formação de chapas metálicas.

II. Técnicas de dobragem

Flexão de ar

A curvatura a ar é uma técnica versátil e amplamente adotada na fabricação de chapas metálicas. O processo envolve o posicionamento da peça de trabalho em uma matriz com uma abertura em forma de V, enquanto um punção desce para aplicar pressão controlada. À medida que o punção penetra, a chapa metálica se deforma elasticamente e plasticamente, criando uma dobra. O ângulo final da dobra é determinado pela profundidade da penetração do punção, pelas propriedades do material (como resistência ao escoamento e espessura) e pela largura da abertura da matriz. As principais vantagens da curvatura a ar incluem:

  • Baixos custos de ferramentas devido à capacidade de obter vários ângulos com um único conjunto de ferramentas
  • Maior flexibilidade, permitindo ajustes rápidos de ângulo sem a necessidade de troca de ferramentas
  • Redução do desgaste da matriz, pois a chapa metálica não se adapta totalmente ao formato da matriz
  • Requisitos mínimos de tonelagem, permitindo o uso de prensas dobradeiras de menor capacidade

Cunhagem

A cunhagem é uma técnica de dobra de precisão que emprega uma força substancial para deformar plasticamente a chapa metálica em uma cavidade da matriz. Durante o processo de cunhagem, o punção e a matriz são pressionados juntos com a peça de trabalho imprensada entre eles, fazendo com que o material flua e se adapte precisamente à geometria da ferramenta. Esse método oferece vários benefícios:

  • Precisão e repetibilidade excepcionais, com tolerâncias de até ±0,1°
  • Efeitos de retorno elástico significativamente reduzidos devido à deformação plástica completa
  • Aumento da resistência do material na área de dobra por meio de endurecimento por trabalho
  • Capacidade de criar formas complexas e recursos em relevo em uma única operação

Dobra em três pontos

A flexão de três pontos é uma técnica fundamental usada tanto para testes de materiais quanto para aplicações práticas de fabricação. Nesse método, a chapa metálica é apoiada em dois pontos, com uma força controlada aplicada em um terceiro ponto entre os suportes. Essa abordagem fornece:

  • Distribuição uniforme de tensão e deformação no corpo de prova ou na peça de trabalho
  • Informações valiosas sobre o comportamento do material sob cargas de flexão, incluindo resistência ao escoamento e módulo de elasticidade
  • Versatilidade para testar vários materiais e espessuras
  • Capacidade de criar dobras precisas e repetíveis em ambientes de produção
  • Dados úteis para análise de elementos finitos (FEA) e simulações de engenharia auxiliada por computador (CAE)

Dobramento de matriz em V

A dobra em V é uma técnica fundamental no setor de chapas metálicas, oferecendo um equilíbrio entre versatilidade e precisão. O processo utiliza um punção em forma de V e a matriz correspondente, que aplicam pressão para formar o ângulo de dobra desejado. Os principais recursos da dobra em V incluem:

  • Alta precisão e exatidão, com tolerâncias típicas de ±0,5° a ±1°
  • Consistência entre diferentes peças devido à geometria fixa da ferramenta
  • Ampla gama de raios e ângulos de curvatura possíveis, variando os tamanhos das matrizes e a penetração do punção
  • Capacidade de lidar com um amplo espectro de espessuras e tipos de materiais
  • Redução da marcação em materiais sensíveis em comparação com a cunhagem

III. Equipamento de dobra

Freio de prensa

As prensas dobradeiras são máquinas versáteis de dobragem de chapas metálicas que oferecem alta precisão e repetibilidade na produção de formas complexas. Elas utilizam um sistema de punção e matriz para aplicar força concentrada na peça de trabalho, criando curvas precisas. As dobradeiras modernas vêm em várias configurações, incluindo modelos hidráulicos, mecânicos e elétricos servo-acionados, cada um atendendo a necessidades específicas de produção.

Hidráulico: Fornece força consistente em todo o curso, ideal para aplicações pesadas.
Mecânica: Oferece operação em alta velocidade, adequada para produção de alto volume de peças mais simples.
Servo elétrico: Oferece precisão superior e eficiência energética, perfeito para componentes de precisão.

A capacidade de uma prensa dobradeira é determinada por fatores como comprimento de trabalho, tonelagem e sofisticação do sistema de controle. As prensas dobradeiras avançadas controladas por CNC podem realizar dobras complexas em vários eixos, trocas de ferramentas e monitoramento de força em tempo real para obter os melhores resultados.

Máquina de dobragem

As dobradeiras, também conhecidas como dobradeiras de painel, são equipamentos especializados projetados para a produção eficiente de peças de chapa metálica grandes e complexas. Elas empregam uma viga de fixação para prender a peça de trabalho e uma lâmina de dobragem para criar dobras precisas. Esse design permite a manipulação de chapas maiores e a criação de várias dobras sem reposicionar o material.

Manual: Operado por técnicos especializados para produção de pequenos lotes ou prototipagem.
Automatizado: Equipado com controles CNC para produção de peças complexas e de alto volume com intervenção mínima do operador.

As máquinas dobradeiras são excelentes no manuseio de uma ampla variedade de materiais, incluindo alumínio, aço inoxidável e aço galvanizado. Seu design exclusivo geralmente resulta em menos marcas em materiais sensíveis e na capacidade de produzir peças com comprimentos de flange mais curtos em comparação com as dobradeiras tradicionais.

Matrizes de dobragem

As matrizes de dobra são componentes essenciais na conformação de chapas metálicas, influenciando diretamente a geometria, a precisão e a qualidade da superfície da peça final. Elas são fabricadas com materiais de alto desempenho, como aço para ferramentas, ligas enriquecidas com carboneto ou carboneto de tungstênio, para garantir a longevidade e manter a precisão sob uso repetido.

Dies em V: Versáteis e amplamente utilizados para dobragem de ar e dobragem de fundo. Disponível em vários ângulos para obter diferentes raios de curvatura.
Matrizes de dobra rotativas: Apresentam elementos rotativos que reduzem significativamente o atrito, ideais para materiais propensos a arranhões ou ao trabalhar com superfícies pré-acabadas.
Matrizes de limpeza: Empregam uma ação de limpeza para criar curvas de raio estreito, geralmente usadas na produção de perfis e canais complexos.

Os projetos avançados de matrizes podem incorporar recursos como almofadas de pressão com mola para melhorar o controle do material ou pastilhas de metal duro para aumentar a vida útil da ferramenta em ambientes de produção de alto volume. A seleção de matrizes adequadas é fundamental para alcançar as tolerâncias desejadas, minimizar o retorno elástico e otimizar a eficiência geral da dobra.

IV. Padrões e certificações

Padrões ISO

As operações de dobragem de chapas metálicas devem aderir a padrões internacionais específicos para garantir qualidade, segurança e consistência. A International Organization for Standardization (ISO) desenvolve e mantém essas normas. Para a dobragem de chapas metálicas, os padrões relevantes incluem:

ISO 9013: Esta norma especifica os requisitos para métodos de corte térmico, incluindo corte a laser e corte a plasma, que são frequentemente usados na preparação de chapas metálicas antes da dobra. Ela define as características de qualidade, as condições técnicas de entrega e as tolerâncias para superfícies cortadas termicamente.

ISO 16630: Essa norma define os métodos de teste mecânico usados para verificar a integridade estrutural e as propriedades mecânicas dos materiais de chapa metálica. Ela descreve especificamente o procedimento para a realização de testes de achatamento de tubos, que são cruciais para avaliar a formabilidade e a ductilidade de produtos tubulares de metal.

ISO 7438: esta norma descreve o método de teste de dobramento para materiais metálicos, que é essencial para avaliar a ductilidade e a formabilidade de chapas metálicas usadas em operações de dobramento.

ISO 6892-1: essa norma especifica o método para teste de tração de materiais metálicos em temperatura ambiente, fornecendo dados valiosos sobre as propriedades do material que influenciam o comportamento de flexão.

A adesão às normas ISO garante que as operações de dobragem de chapas metálicas produzam produtos confiáveis e de alta qualidade para vários setores e aplicações, além de facilitar o comércio e a colaboração internacionais.

Normas ASTM

A American Society for Testing and Materials (ASTM) também desempenha um papel fundamental no setor de dobra de chapas metálicas, estabelecendo e mantendo padrões. Os padrões ASTM relevantes para a dobra de chapas metálicas incluem:

ASTM A6/A6M: essa norma descreve os requisitos gerais para chapas de aço laminadas, formas, estacas-pranchas e barras usadas em várias aplicações, incluindo dobragem de chapas metálicas. Ela abrange tolerâncias dimensionais, variações permitidas e procedimentos de teste.

ASTM A480/A480M: Esta norma especifica os requisitos gerais para chapas, folhas e tiras de aço inoxidável e resistente ao calor laminadas planas usadas na dobragem de chapas metálicas. Ela inclui detalhes sobre composição química, propriedades mecânicas e requisitos de acabamento de superfície.

ASTM E290: esta norma define as metodologias para a realização de testes de flexão em materiais metálicos para avaliar a ductilidade e a conformabilidade. Ela fornece diretrizes para várias configurações de testes de dobramento, incluindo testes de dobramento guiado e testes de dobramento livre.

ASTM E8/E8M: essa norma descreve os métodos de teste de tensão de materiais metálicos, o que é fundamental para determinar as propriedades mecânicas que influenciam o comportamento de flexão.

ASTM B820: Essa norma abrange a especificação de folhas metálicas para isolamento elétrico, que é relevante para a dobragem de chapas metálicas em aplicações elétricas e eletrônicas.

A conformidade com as normas ASTM garante que as operações de dobragem de chapas metálicas atendam aos requisitos do setor e mantenham um alto nível de qualidade em seus produtos. Esses padrões também fornecem uma linguagem comum para fabricantes, fornecedores e clientes, facilitando a comunicação e as expectativas claras no setor de chapas metálicas.

V. Dobramento por molde

Os fabricantes normalmente consideram o uso do dobramento de molde como um método de processamento para peças estruturais que têm uma capacidade anual de mais de 5.000 peças e são relativamente pequenas em tamanho, geralmente em torno de 300 x 300.

1. Molde de dobra comum

A Figura 1-17 mostra os moldes de dobra comumente usados. Para aumentar a longevidade do molde, é aconselhável incorporar cantos arredondados ao projetar as peças.

Figura 1-17 Molde de formação especial

Figura 1-17 Molde de formação especial

Usando um matriz de dobra com uma altura de flange muito pequena não é ideal para a formação. Normalmente, a altura do flange deve ser L ≥ 3t, considerando a espessura da parede.

2. Método de flexão por etapas

Os degraus em forma de Z feitos de chapa metálica com um perfil mais baixo são comumente dobrados usando moldes simples em prensas de perfuração ou prensas hidráulicas para lotes pequenos. Para lotes maiores, pode ser utilizada uma matriz de passo em uma máquina de dobra, mas a altura (H) deve estar normalmente entre 0 e 1,0 vezes a espessura da parede (t).

Se a altura estiver entre 1,0 e 4,0 vezes a espessura da parede, pode ser necessária uma forma de molde com uma estrutura de descarga. A altura pode ser ajustada com a adição de um espaçador, mas manter o comprimento (L) e a verticalidade do lado vertical pode ser um desafio. Se a altura for maior, deve-se considerar a possibilidade de dobrar em uma máquina de prensa dobradeira.

Figura 1-18 Flexão de degrau em forma de Z

Figura 1-18 Em forma de Z flexão de degraus

VI. Dobra por máquina de prensa dobradeira

Existem duas categorias de máquinas de dobra: máquinas de dobra comuns e máquinas de dobra de materiais. Dobra CNC máquinas. As máquinas de dobra CNC são normalmente usadas para dobragem de chapas metálicas em dispositivos de comunicação devido à necessidade de alta precisão e ao formato irregular da curva.

O princípio básico da máquina envolve a modelagem da peça de chapa metálica usando o molde superior, que é o punção de dobra, e o molde inferior, que é a matriz em forma de V.

Vantagens:

  • Conveniente fixaçãoposicionamento preciso e velocidade de processamento rápida

Desvantagens:

  • Limitada força de flexãoSe o produto for usado, apenas a formação simples pode ser realizada, e a eficiência é baixa.

1. Princípios básicos de formação

O princípio básico da conformação é mostrado na Figura 1-19:

Figura 1-19 Princípio básico de formação

Figura 1-19 Princípio básico de formação

A seguir, os dois principais componentes da dobradeira:

1. Faca de dobra (matriz superior)

A aparência das facas de dobra é mostrada na Figura 1-20. Seu formato é determinado principalmente pelo formato da peça de trabalho.

Normalmente, as ferramentas de processamento têm uma grande variedade de facas de dobra. Fabricantes especializados podem até mesmo personalizar uma variedade de formas e especificações exclusivas para lidar com tarefas de dobra complexas.

2. Matriz inferior

O formato em V da matriz inferior é normalmente determinado como V=6t (em que t representa a espessura do material).

O processo de dobra é afetado por vários fatores, como o raio do arco da matriz superior, as propriedades do material, sua espessura, a resistência da matriz inferior e o tamanho da abertura em V na matriz inferior.

Para atender aos diferentes requisitos dos produtos, os fabricantes padronizaram as matrizes de dobra e, ao mesmo tempo, garantiram a segurança da máquina de dobra.

Ter um conhecimento fundamental das matrizes de flexão disponíveis é crucial durante o processo de projeto estrutural.

A Figura 1-20 mostra a matriz superior à esquerda e a matriz inferior à direita.

Figura 1-20 Diagrama esquemático do punção e matriz de freio de prensa

O princípio básico do processo de dobra sequência:

  • Dobrando de dentro para fora.
  • Flexão de pequeno a grande porte.
  • Dobre a forma especial primeiro e, em seguida, dobre a forma geral.
  • Após a conclusão do processo anterior, ele não deve afetar ou interferir nos processos subsequentes.
Sequência de dobragem

As formas de dobra comumente vistas em fábricas de terceirização são geralmente mostradas na Figura 1-21.

Figura 1-21 Forma de dobra da máquina de prensa dobradeira

Figura 1-21 Forma de flexão de freio de prensa máquina

2. Raio de curvatura

O raio de curvatura é um fator crítico a ser considerado na curvatura de chapas metálicas. É essencial escolher um raio de curvatura adequado que não seja nem muito grande nem muito pequeno.

Se o raio de curvatura for muito pequeno, pode resultar em rachaduras durante a curvatura e, se for muito grande, é provável que ocorra rebote. A Tabela 1-9 mostra o raio de curvatura preferido (raio de curvatura interno) para diferentes materiais com espessuras variadas.

MaterialEstado recozidoEstado de endurecimento por trabalho a frio
A posição correspondente da direção da linha de flexão e a direção da fibra
verticalparaleloverticalparalelo
08,100.1t0.4 t0.4 t0.8 t
15,200.1 t0.5 t0.5 t1.0 t
25,300.2 t0.6 t0.6 t1.2 t
45,500.5 t1.0 t1.0 t1.7 t
65Mn1.0 t2.0 t2.0 t3.0 t
Alumínio0.1 t0.35 t0.5 t1.0 t
Cobre0.1 t0.35 t1.0 t2.0 t
Latão macio0.1 t0.35 t0.35 t0.8 t
Latão semiduro0.1 t0.35 t0.5 t1.2 t
Bronze fosforoso----1.0 t3.0 t

Observação: t é a espessura da folha na tabela.

Observe que os dados apresentados na Tabela 1-9 são fornecidos apenas para fins de referência e não devem ser considerados definitivos. Na prática real, a maioria dos fabricantes usa facas de dobra com um canto arredondado de 0,3, e apenas alguns empregam um canto arredondado de 0,5.

Portanto, o raio interno de curvatura de nossas peças de chapa metálica é normalmente de 0,2. Embora esse raio seja suficiente para chapas de aço comuns de baixo carbono, à prova de ferrugem placas de alumínioSe for adequado para aço com alto teor de carbono, placas de latão e placas de cobre, pode não ser adequado para aço com alto teor de carbono, alumínio duro e alumínio superduro. Nesses casos, um canto arredondado de 0,2 pode fazer com que a dobra se rompa ou que o canto externo se quebre.

3. Rebote de flexão

Figura 1-22 Diagrama de flexão e rebote

Figura 1-22 Diagrama de flexão e rebote

1) Ângulo de rebote Δα=b-a

Na fórmula:

  • b - o ângulo real da peça de trabalho após o rebote;
  • a - o ângulo do molde.

2) O tamanho do ângulo de rebote

O ângulo de rebote em uma curva de ar de 90° é mostrado na Tabela 1-10.

Tabela 1-10 Ângulo de rebote em uma curva de ar de 90 graus

Materialr/tEspessura t (mm)
<0.80.8~2>2
Aço com baixo teor de carbono<1
Latão σb=350MPa1~5
Alumínio, zinco>5
Aço carbono médio σb=400-500MPa<1
Cobre amarelo duro σb=350-400MPa1~5
Bronze duro σb=350-400MPa>5
Aço de alto carbono σb>550Mpa<1
1~5
>512°
  • Fatores que afetam o rebote e medidas para reduzi-lo.

A magnitude do ângulo de ressalto é diretamente proporcional ao ponto de escoamento do material e inversamente proporcional ao seu módulo de elasticidade, E. Portanto, ao lidar com peças de chapa metálica que exigem alta precisão, é aconselhável usar aço de baixo carbono em vez de aço de alto carbono ou aço inoxidável para reduzir o ressalto.

É fundamental compreender que o grau de deformação diminui à medida que a raio de curvaturar/t, aumenta. Por outro lado, o ângulo de rebote, Δα, aumenta à medida que o raio de curvatura relativo, r/t, diminui.

Para obter maior precisão, recomenda-se optar por um raio de curvatura pequeno ao projetar cantos arredondados de curvas de chapas metálicas. Evite usar arcos grandes o máximo possível, como mostrado na Figura 1-23, pois eles são difíceis de produzir e controlar a qualidade.

Figura 1-23 O arco da chapa metálica é muito grande

Figura 1-23 O arco da chapa metálica é muito grande

4. Cálculo da borda mínima de uma curva

O estado inicial da curva da curva em forma de L é mostrado na Figura 1-24:

Figura 1-24 Curvatura em L

Figura 1-24 Curvatura em L

Um fator crucial aqui é a largura "B" do molde inferior.

O processo de dobra e a resistência do molde exigem uma largura mínima do molde para diferentes espessuras de material. Se a largura for menor do que esse valor, podem surgir problemas como dobras desalinhadas ou moldes danificados.

A experiência prática mostrou que a relação entre a largura mínima do molde e a espessura do material pode ser expressa pela seguinte equação:

Bmin = kT ①

Onde Bmin é a largura mínima do molde, T é a espessura do material e k = 6 ao calcular a largura mínima do molde.

As especificações de largura de molde comumente usadas pelos fabricantes atualmente são:

4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25

Com base na relação acima, é possível determinar a largura mínima do molde necessária para diferentes espessuras de material durante a dobra. Por exemplo, ao dobrar um material de 1.5 mm de espessura placa, B = 6 * 1,5 = 9. Da série de larguras de molde acima, você pode escolher uma largura de molde inferior de 10 mm ou 8 mm.

A partir do diagrama de estado da dobra inicial, fica claro que a borda da dobra não pode ser muito curta. Combinada com a largura mínima do molde, a equação para determinar a borda da dobra mais curta é:

Lmin = 1/2 (Bmin + Δ) + 0.5 ②

Onde Lmin é a borda de curvatura mais curta, Bmin é a largura mínima do molde, e Δ é o coeficiente de flexão da chapa.

Ao dobrar uma placa de 1,5 mm de espessura, a borda de dobra mais curta, Lmin = (8 + 2,5) / 2 + 0,5 = 5,75 mm (incluindo a espessura da placa).

Figura 1-25 Largura mínima da matriz

Figura 1-25 Largura mínima da matriz

Tabela 1-11: Raio de curvatura interno de chapa de aço laminada a frio material R e tabela de referência de altura mínima de flexão

Não.EspessuraAbertura VRaio de perfuração RAltura mínima de flexão
10.540.23
20.640.23.2
30.850,8 ou 0,23.7
4161 ou 0,24.4
51.28(ou 6)1 ou 0,25,5(ou 4,5)
61.510(ou 8)1 ou 0,26,8(ou 5,8)
72121,5 ou 0,58.3
82.516(ou 14)1,5 ou 0,510,7(ou 9,7)
93182 ou 0,512.1
103.520213.5
11425316.5

Observação:

A altura mínima da dobra é determinada pela espessura do material.

Para curvas em V agudas, a curva mais curta deve ser aumentada em 0,5.

Quando dobragem de alumínio ou de aço inoxidável, a altura mínima de dobra pode variar um pouco. Especificamente, a placa de alumínio exigirá uma altura de dobra menor, enquanto a placa de aço inoxidável exigirá uma altura de dobra maior. chapa de aço exigirá um maior. Consulte a tabela acima para obter detalhes.

5. Altura mínima da curva para curvas em Z  

A Figura 1-26 mostra o estado inicial da dobra em Z. Os processos de dobra em Z e de dobra em L compartilham uma semelhança e se deparam com o problema da borda de dobra mínima. Entretanto, a borda mais curta da dobra em Z é maior do que a da dobra em L, devido à estrutura da matriz inferior. A fórmula usada para calcular a borda mínima da dobra em Z é a seguinte

Lmin=1/2(Bmin+Δ)+D + 0.5 + T   

Lmin refere-se à borda de dobra mais curta, enquanto Bmin é a largura mínima do molde. Δ representa o coeficiente de curvatura da chapa, T refere-se à espessura do material e D é o tamanho estrutural da matriz inferior até a borda, que normalmente é maior que 5 mm.

Figura 1-26 Curva em Z

Figura 1-26 Curva em Z

O tamanho mínimo de dobra L para dobras em Z de chapas metálicas de diferentes espessuras de material é mostrado na Tabela 1-12 abaixo:

Tabela 1-12 Altura mínima de Curva Z

NãoEspessuraAbertura VRaio de perfuração RAltura da curva Z L
10.540.28.5
20.640.28.8
30.850,8 ou 0,29.5
4161 ou 0,210.4
51.28(ou 6)1 ou 0,211,7(ou 10,7)
61.510(ou 8)1 ou 0,213,3(ou 12,3)
72121,5 ou 0,514.3
82.516(ou 14)1,5 ou 0,518,2(ou 17,2)
93182 ou 0,520.1
103.520222
11425325.5

Interferência durante a flexão

No caso de dobra secundária ou de ordem superior, a interferência entre a peça de trabalho e a ferramenta é uma ocorrência comum. A Figura 1-27 mostra a área de interferência, representada em preto, que pode impedir o sucesso da dobra ou causar deformação devido à interferência.

Figura 1-27 Interferência de flexão

Figura 1-27 Interferência de flexão

O problema de interferência na dobragem de chapas metálicas não é complexo. Basta entender a forma e o tamanho da matriz de dobra e evitá-la ao projetar a estrutura. A Figura 1-28 exibe as formas da seção transversal de várias matrizes de dobra típicas, que são detalhadas no manual do molde de chapa metálica e têm entidades de ferramentas correspondentes na biblioteca intralink.

Se houver incerteza no projeto, um teste de interferência de montagem direta pode ser realizado usando a ferramenta com base no princípio mostrado na figura.

Figura 1-28 Faca de dobragem

Figura 1-28 Faca de dobragem

Ao realizar o rosqueamento do furo de giro, é importante evitar projetar D (conforme mostrado na Figura 1-29) muito pequeno. O valor mínimo de D pode ser calculado ou plotado com base em vários fatores, incluindo a espessura do material, o diâmetro externo do furo passante, a altura do furo do flange e os parâmetros selecionados da ferramenta de dobra.

Por exemplo, se você estiver executando um rosqueamento de furo invertido M4 em uma chapa de 1,5 mm, D deverá ser maior que 8 mm para evitar que a ferramenta de dobra entre em contato com o flange.

Figura 1-29 Dobramento do furo, flangeamento e rosqueamento

Figura 1-29 Flexão do flangeamento de furos e rosqueamento

6. Distância mínima entre o furo e o furo oblongo

A Figura 1-30 ilustra que, se a borda do furo for posicionada muito perto da linha de dobra, o processo de dobra poderá fazer com que o formato do furo mude, pois não poderá ser acomodado. Para evitar que isso aconteça, é fundamental garantir que a distância entre a borda do furo e a linha de dobra seja maior ou igual à margem mínima do furo, que é X ≥ t + R.

Figura 1-30 Distância mínima do furo redondo até a borda da dobra

Figura 1-30 Distância mínima do furo redondo até a borda dobrada

Tabela 1-13 Distância mínima do furo redondo até a borda dobrada

Espessura0.6~0.811.21.522.5
Distância mínima X1.31.51.7233.5

A Figura 1-31 revela que o furo alongado está localizado muito próximo da linha de dobra. Consequentemente, durante o processo de dobra, o material não pode ser acomodado adequadamente, resultando em deformação no formato do furo. Portanto, é fundamental garantir que a distância entre a borda do furo e a linha de dobra é maior do que a margem mínima do furo especificada na Tabela 1-14. Além disso, o raio de curvatura pode ser encontrado na Tabela 1-9.

Figura 1-31 Distância mínima do furo redondo longo até a borda da dobra

Figura 1-31 Distância mínima do furo redondo longo até a borda dobrada

Tabela 1-14 Distância mínima do furo redondo longo até a borda dobrada

L<2626~50>50
Distância mínima X2t+R2,5t+R3t+R

Para furos sem importância, eles podem ser expandidos para linha de dobraconforme ilustrado na Figura 1-32. No entanto, isso tem a desvantagem de afetar a aparência.

Figura 1-32 Projeto de flexão aprimorado

Figura 1-32 Melhoria projeto de flexão

7. Processamento especial quando o furo está próximo à dobra

Se a distância entre o furo mais próximo da linha de dobra e a borda dobrada for menor do que a distância mínima exigida, poderá ocorrer deformação após a dobra. Para atender aos requisitos do produto, você pode consultar a Tabela 1-15 para obter possíveis soluções. No entanto, é fundamental observar que esses métodos não têm precisão técnica, e o projeto estrutural deve ser evitado sempre que possível.

Tabela 1-15 Processamento especial quando o furo está próximo à dobra

Pressionar a ranhura antes de dobrar

1) Pressione a ranhura antes de dobrar. No projeto real, devido às necessidades do projeto estrutural, a distância real é menor do que a distância acima. O fabricante de processamento geralmente realiza a pressão da ranhura antes da dobra, conforme mostrado na Figura 1-31. A desvantagem é: é necessário um processo extra para o processamento da dobra, a eficiência é menor, a precisão é menor e, em princípio, isso deve ser evitado ao máximo.
Corte o orifício ou a linha ao longo da linha de dobra
2) Corte de furo ou linha ao longo da linha de dobra: quando a linha de dobra não afeta a aparência da peça de trabalho ou é aceitável, use o corte de furo para melhorar suas técnicas. E ao cortar uma linha ou uma ranhura estreita, geralmente é necessário cortar com uma máquina a laser.
Conclusão do tamanho do projeto após a dobra na borda do furo próximo à linha de dobra
3) Conclusão do tamanho do projeto após a dobra na borda do furo perto da linha de dobra. Quando a margem do furo é necessária, ela pode ser tratada dessa maneira. máquina de corte a laserO posicionamento é problemático e o custo de processamento é alto.
Após a dobragem
4) Após a dobra, o processo de alargamento do furo tem apenas um ou vários furos de pixel para a linha de dobra e a distância é menor do que a distância mínima do furo. Quando a aparência do produto é rigorosa, para evitar o desenho durante a dobra, o pixel pode ser realizado nesse momento. Tratamento de encolhimento, ou seja, corte de um pequeno círculo concêntrico (geralmente Φ1.0) antes da dobra e alargamento para o tamanho original após a dobra.
largura mínima da matriz superior
5) A largura mínima da matriz superior da máquina de dobra é de 4,0 mm (atual). Devido a essa limitação, o orifício na parte de dobra da peça de trabalho não deve ser inferior a 4,0 mm. Caso contrário, a abertura deve ser ampliada ou usar uma matriz fácil de formar para realizar a dobra.

Furos de processo, ranhuras de processo e processo notches para peças curvas

Ao projetar a dobra, é recomendável adicionar um furo de processo de puncionamento, uma ranhura de processo ou um entalhe de processo antes do corte, caso a dobra precise ser feita no lado interno da peça bruta, conforme ilustrado na Figura 1-33.

Figura 1-33 Adição de furo de punção, processo de processo ou entalhe de processo

Figura 1-33 Adição de furo de punção, processo ou entalhe de processo

  • D- diâmetro do orifício do processo, d ≥ t;
  • Largura do entalhe do processo K, K ≥ t.
  • A rachadura evita ranhuras ou cortes:

Ao projetar uma peça dobrada, para evitar rasgos e distorções nas bordas, normalmente é necessário criar uma ranhura para evitar rachaduras ou uma fenda de corte. Isso é especialmente importante quando o raio de curvatura interno é menor que 60 graus. A largura da fenda deve ser maior do que a espessura do material (t), e a profundidade da fenda deve ser de pelo menos 1,5 vez a espessura do material. Conforme mostrado na Figura 1-34, a Figura b é considerada uma opção de projeto melhor do que a Figura a.

Figura 1-34 Dobramento da chapa com ranhura ou fenda de rachadura

Figura 1-34 Dobramento da chapa com a ranhura ou fenda de trinca

As ranhuras e os furos do processo devem ser processados adequadamente. Se a aparência das peças de trabalho for uma preocupação e elas forem visíveis no painel, os furos do processo de canto para dobra podem ser omitidos (por exemplo, o entalhe do processo não é adicionado durante o processamento do painel para manter um estilo uniforme). Entretanto, outras dobras devem incluir um furo de processo de canto, conforme mostrado na Figura 1-35.

Figura 1-35 Furo do processo de dobragem de canto

Figura 1-35 Furo do processo de dobragem de canto

Ao projetar desenhos, recomenda-se evitar marcar o espaço entre as interseções de dobra na direção de 90 graus, a menos que haja um requisito específico. A marcação incorreta do espaço pode afetar o projeto do processo de fabricação. Normalmente, os fabricantes projetam o processo com uma folga de 0,2 a 0,3, conforme ilustrado na Figura 1-36.

Figura 1-36 O espaço entre a dobra de lapidação

Figura 1-36 O espaço entre a dobra lapidação

8. Flexão de uma mudança repentina de posição

A área de dobra de um componente dobrado deve ser mantida longe de áreas com mudanças bruscas no formato do componente. A distância L da linha de flexão até a zona de deformação deve ser maior do que o raio de flexão (r), ou seja, L ≥ r, conforme mostrado na Figura 1-37.

Figura 1-37 A zona de dobra deve evitar o local da mudança repentina da peça

Figura 1-37 A zona de dobra deve evitar o local da mudança repentina da peça

9. Bainha única

O método de bainha: Primeiro, a folha é dobrada em um ângulo de 30 graus usando uma matriz de dobra de 30 graus, conforme mostrado na Figura 1-38, e, em seguida, o lado dobrado é achatado.

Figura 1-38 Método de bainha

Figura 1-38 Método de bainha

A dimensão mínima da borda de dobra, "L", na Figura 1-38 é 0,5t, em que "t" representa a espessura do material, de acordo com o tamanho mínimo da borda de uma dobra descrito acima. A técnica de "borda morta pressionada" é comumente usada para materiais como o aço inoxidável, chapa galvanizadae chapa de alumínio-zinco. Entretanto, as peças revestidas não devem ser usadas, pois isso pode resultar no aprisionamento de ácido no local da bainha.

10. Flexão de 180

O método de dobra de 180 graus: Conforme mostrado na Figura 1-39, primeiro dobre a placa em um ângulo de 30 graus usando uma faca de dobra de 30 graus. Em seguida, endireite a borda da dobra e, por fim, remova a almofada de apoio.

Figura 1-39 Método de curvatura de 180 graus

Figura 1-39 Método de curvatura de 180 graus

A dimensão mínima da borda da dobra (L) na figura é igual à dimensão mínima da borda da dobra de uma única dobra mais a espessura do material (t). A altura (H) deve ser selecionada entre os tamanhos de placa comumente usados, como 0,5, 0,8, 1,0, 1,2, 1,5 ou 2,0. Em geral, não é recomendável escolher uma altura maior do que essas opções.

11. Dobra tripla bainha

Conforme demonstrado na Figura 1-40, primeiro dobre a forma e depois dobre a borda. Ao projetar, tenha em mente as dimensões de cada componente para garantir que cada etapa do processo atenda ao tamanho mínimo da dobra, evitando assim a necessidade de pós-processamento adicional.

Figura 1-40 Embainhamento com dobra tripla

Figura 1-40 Embainhamento com dobra tripla

Tabela 1-16 Tamanho mínimo da borda do rolamento necessário para o achatamento final da borda de dobra

Espessura0.50.60.81.01.21.52.02.5
Tamanho da borda do rolamento L4.04.04.04.04.54.55.05.0

VII. Dicas de segurança e práticas recomendadas

Ao trabalhar com dobragem de chapas metálicas, priorizar a segurança e aderir às práticas recomendadas do setor é fundamental para minimizar os riscos de acidentes e garantir a eficiência operacional. As diretrizes abrangentes a seguir abordam aspectos cruciais de segurança no local de trabalho, manuseio de materiais e otimização de processos:

Equipamento de Proteção Individual (EPI): Exija o uso de EPIs adequados, incluindo óculos de segurança com proteção lateral, luvas resistentes a cortes, sapatos de segurança com biqueira de aço e proteção auditiva. Para operações que envolvam materiais pesados ou trabalho suspenso, os capacetes são essenciais. Ao trabalhar com metais galvanizados ou revestidos, pode ser necessário usar proteção respiratória para se proteger contra vapores nocivos.

Sistemas de segurança e proteção de máquinas: Certifique-se de que todas as prensas dobradeiras e dobradeiras estejam equipadas com mecanismos de proteção adequados, incluindo cortinas de luz, controles bimanuais ou dispositivos de detecção de presença. Teste e faça a manutenção regular desses sistemas de segurança para garantir sua eficácia na prevenção de acidentes.

Considerações ergonômicas: Implemente soluções ergonômicas para reduzir o risco de lesões por esforço repetitivo. Isso pode incluir estações de trabalho com altura ajustável, auxílios para manuseio de materiais e treinamento adequado sobre técnicas de elevação. Para peças de trabalho grandes ou pesadas, utilize dispositivos de elevação mecânica ou procedimentos de elevação em equipe.

Manutenção de ferramentas e equipamentos: Estabeleça um cronograma rigoroso de manutenção preventiva para todos os equipamentos de dobra, matrizes e ferramentas. Inspeções, limpezas e lubrificações regulares são essenciais para evitar problemas de funcionamento que podem levar a acidentes ou problemas de qualidade. Mantenha registros detalhados de manutenção e resolva prontamente quaisquer problemas identificados.

Treinamento abrangente de funcionários: Desenvolver e implementar um programa de treinamento completo que abranja:

  • Operação segura de equipamentos de dobra e ferramentas associadas
  • Técnicas e limitações de manuseio de materiais
  • Reconhecimento e atenuação de perigos potenciais
  • Procedimentos de emergência e primeiros socorros
  • Uso e manutenção adequados de EPIs

Seleção e manuseio de materiais:

  • Escolha os materiais com base em suas propriedades mecânicas, conformabilidade e adequação à aplicação pretendida. Considere fatores como resistência ao escoamento, resistência à tração e alongamento ao selecionar chapas metálicas para operações de dobra.
  • Para materiais desafiadores, como aços de alta resistência ou ligas de titânio, consulte as diretrizes de dobra específicas do material para evitar problemas de retorno elástico ou rachaduras.
  • Implemente procedimentos adequados de armazenamento e manuseio para evitar danos ou degradação do material que possam afetar o desempenho da flexão.

Otimização de processos:

  • Utilize softwares de projeto auxiliado por computador (CAD) e de análise de elementos finitos (FEA) para simular operações de dobra e otimizar as sequências de dobra, minimizando as concentrações de tensão e os possíveis defeitos.
  • Para dobrar com precisão, considere o uso de prensas dobradeiras CNC com sistemas de medição de ângulo para garantir a precisão e a repetibilidade.
  • Implementar princípios de manufatura enxuta para agilizar o fluxo de trabalho, reduzir o manuseio de materiais e minimizar os possíveis riscos à segurança.

Organização do espaço de trabalho:

  • Aplicar os princípios 5S (Classificar, Colocar em ordem, Brilhar, Padronizar, Sustentar) para manter um espaço de trabalho limpo e organizado.
  • Marque claramente as passarelas, as áreas de armazenamento e as estações de trabalho para evitar congestionamentos e riscos de tropeços.
  • Garanta a ventilação e a iluminação adequadas em todas as áreas de trabalho para aumentar a visibilidade e reduzir a fadiga.

Controle de qualidade e melhoria contínua:

  • Implemente um sistema robusto de controle de qualidade, incluindo inspeções durante o processo e verificação do produto final.
  • Incentivar uma cultura de melhoria contínua, em que os funcionários tenham autonomia para identificar e relatar possíveis riscos à segurança ou ineficiências de processos.
  • Revisar e atualizar regularmente os protocolos de segurança e as práticas recomendadas com base nos padrões do setor, nos avanços tecnológicos e nas lições aprendidas com incidentes ou acidentes que quase causaram acidentes.

Ao aderir meticulosamente a essas diretrizes de segurança e práticas recomendadas, as operações de dobra de chapas metálicas podem ser conduzidas com um alto grau de profissionalismo, eficiência e, o mais importante, segurança. Essa abordagem abrangente não apenas protege os trabalhadores, mas também contribui para melhorar a qualidade do produto e a excelência operacional geral.

VIII. Desenvolvimento e aplicação da tecnologia de dobragem de chapas metálicas

Com o rápido desenvolvimento do setor global de equipamentos industriais, cada vez mais equipamentos de automação de alto desempenho entraram no campo de processamento de chapas metálicas, fornecendo garantias fundamentais de produtividade para o desenvolvimento de alta qualidade do setor de processamento de chapas metálicas. O desenvolvimento da globalização industrial também trouxe mais concorrência e desafios, e as demandas do mercado estão mudando constantemente. Isso não só exige que o equipamento principal tenha um alto nível de produtividade, mas também impõe maiores exigências quanto à flexibilidade e aos recursos de troca rápida de todo o sistema de produção.

Como uma das principais tecnologias de processo no campo do processamento de metais, a dobra de chapas metálicas desempenha um papel indispensável na produção de produtos de metal. O método tradicional de produção de operação de dobra em uma única máquina tende a causar tempo de inatividade do equipamento durante a troca de pedidos. Há uma intervenção manual excessiva na verificação de desenhos, programação de dobra, ajuste de parâmetros do equipamento, desmontagem e montagem de moldes de dobra e manuseio de materiais. Portanto, o equipamento precisa parar e aguardar a troca e o transporte de material, o que resulta em altos custos de produção.

Para abordar os problemas mencionados acima no processo de dobra de chapas metálicas, a pesquisa pode ser conduzida a partir das perspectivas de projeto de processo, inovação de molde, automação, informatização e tecnologia inteligente. Isso envolve a integração e a introdução de tecnologias avançadas no processo de dobragem de chapas metálicas. Por exemplo, otimizar o projeto da estrutura do processo do produto, melhorar a capacidade de controle dos materiais do molde e a velocidade de comutação da estrutura, usar a tecnologia da Internet industrial para transmissão e comunicação de informações, integrar sistemas de controle interativo PLC e aplicar sistemas de gerenciamento de informatização da produção.
O sistema de gerenciamento de informações permite a coleta, o processamento e a análise de dados em tempo real durante o processo de produção de dobragem de chapas metálicas. Por meio da plataforma de computação em nuvem, é possível realizar o monitoramento e o gerenciamento remotos dos dados, otimizando os processos de produção. Além disso, a aplicação de linhas de produção automatizadas que integram equipamentos como máquinas-ferramentas e robôs industriais, sistemas automatizados de carregamento e descarregamento e sistemas de inspeção on-line aumenta muito a capacidade de controle de todo o processo de produção. A aplicação da tecnologia de controle interativo automatizado reduz efetivamente a intervenção manual e permite a produção contínua, melhorando a eficiência da produção e resultando em produtos de dobra mais estáveis e confiáveis.

Desenvolvimento da tecnologia de processo de dobra

O desenvolvimento da tecnologia de dobragem de chapas metálicas depende da atualização e da aplicação de tecnologia em automação, informatização e sistemas inteligentes no setor. Como um elo fundamental no setor de metalurgia, a evolução dos processos de dobra de chapas metálicas reflete o aprimoramento dos recursos de fabricação industrial e indica direções futuras para o setor de fabricação. Desde as operações manuais iniciais até a moderna integração da automação CNC, o processo de dobra de chapas metálicas passou por várias transformações significativas. Cada salto tecnológico foi acompanhado por melhorias substanciais na eficiência da produção e na qualidade do produto.

Nos estágios iniciais da dobragem manual, as placas de metal eram dobradas com o uso de ferramentas simples e experiência. Embora o processo de dobragem manual fosse altamente adaptável, ele era limitado pela precisão e estabilidade das operações humanas. Isso resultou em baixa eficiência de produção e dificultou o atendimento às necessidades de produção padronizada e em larga escala. Com a aceleração da industrialização, o setor metalúrgico começou a introduzir gradualmente equipamentos de dobragem por máquina, como as dobradeiras manuais e as dobradeiras mecânicas. Esses dispositivos forneciam força estável por meio de princípios mecânicos, melhorando significativamente a eficiência da produção e a consistência do produto.

As modernas linhas de produção de dobra de chapas metálicas geralmente são equipadas com avançadas máquinas de dobra CNC, que podem controlar com precisão os ângulos e as posições de dobra, aumentando significativamente a precisão e a repetibilidade da dobra de chapas metálicas.

Por meio da programação por computador, as ações das dobradeiras podem ser controladas com precisão, permitindo a fabricação rápida de peças metálicas com formatos complexos. Com a adoção do projeto assistido por computador (CAD) e da manufatura assistida por computador (CAM), a produção de moldes se torna mais eficiente e precisa. A aplicação da tecnologia de prototipagem rápida facilita as modificações e otimizações do molde, reduzindo o tempo entre o projeto e o mercado. O desenvolvimento de moldes modulares inteligentes permite trocas rápidas e manutenção oportuna durante o uso, melhorando a eficiência da produção das operações de dobra.

Projeto da estrutura do processo de produtos para dobra de chapas metálicas

O projeto estrutural de produtos de dobragem de chapas metálicas precisa incorporar a aplicação de conhecimentos multidisciplinares, como as propriedades de processamento de materiais metálicos, os princípios de engenharia mecânica relacionados e os processos de fabricação. Os requisitos funcionais e o ambiente de uso do produto também influenciarão a seleção do material e o projeto estrutural. É necessário escolher materiais metálicos de alta resistência e resistentes à corrosão e projetar as estruturas de reforço correspondentes. Além disso, considerando a espessura do material, a capacidade de processamento das estruturas do produto e as características de deformação plástica dos materiais, é fundamental definir áreas de dobra razoáveis para evitar alongamento ou compressão excessivos, garantindo a precisão dimensional e a resistência estrutural do produto. Um diagrama esquemático do processo de dobra de chapas metálicas é mostrado na figura abaixo.

Diagrama esquemático do processo de dobragem de chapas metálicas

Além disso, as restrições de produção, como o raio de curvatura e os ângulos de curvatura, devem ser consideradas durante a fase de projeto. É importante seguir os princípios da sequência de dobra: dobrar de dentro para fora, dobrar de pequeno para grande, dobrar primeiro formas especiais e depois dobrar formas gerais, garantindo que o processo de formação inicial não afete ou interfira nos processos subsequentes.

O projeto do processo é uma etapa fundamental para garantir que os produtos sejam produzidos de acordo com os padrões de qualidade predeterminados e com a eficiência da produção. Isso inclui a seleção do equipamento de dobra apropriado, o estabelecimento de projetos detalhados do fluxo do processo e o projeto de moldes precisos. Ao selecionar o equipamento de dobra, é essencial considerar a precisão e a estabilidade do equipamento e sua adequação a materiais de diferentes espessuras e níveis de dureza.

O projeto dos moldes de dobra também é uma parte importante do projeto do processo, pois afeta diretamente a qualidade do produto e a eficiência da produção. Um bom projeto de molde deve garantir o fluxo suave do metal durante a dobra, reduzir o risco de rachaduras e divisões e considerar a durabilidade e os custos de manutenção do molde. Com o desenvolvimento das tecnologias de projeto auxiliado por computador e manufatura auxiliada por computador, o projeto moderno do molde pode ser mais preciso e eficiente, permitindo até mesmo a simulação e a otimização na fase de projeto. Ao desenvolver fluxos de processo, também é necessário considerar a eficiência da produção e o controle de custos, garantindo que cada etapa atinja os resultados de processamento esperados.

Desenvolvimento da tecnologia de processamento de dobra automática de chapas metálicas

Os processos tradicionais de dobragem de chapas metálicas dependem muito dos operadores, e a qualidade do produto é facilmente influenciada pelo estado do operador. Normalmente, essa é uma etapa de gargalo no processo de processamento de produtos de metal. Portanto, o desenvolvimento e a adoção da tecnologia de processamento automatizado para substituir gradualmente as operações de dobra manual são de grande importância para aumentar a eficiência da produção. O processamento de peças por equipamentos de dobra operados manualmente é mostrado na Figura 2.

O processamento de dobragem automática de chapas metálicas é uma representação típica da aplicação de tecnologia avançada na produção durante a era industrial, com a aplicação de unidades de processamento automatizadas de alta eficiência, alta qualidade e altamente flexíveis se tornando cada vez mais maduras.

A partir do desenvolvimento do processamento automatizado de dobra de chapas metálicas, há principalmente três tipos de tecnologias de processamento automatizado: processamento de dobra com manipulador fixo, processamento de dobra com robô industrial e processamento automático de unidades de dobra com várias bordas. Cada tipo de método de processamento de dobra automatizado tem suas vantagens, e os gerentes de fábrica precisam considerar os benefícios abrangentes ao introduzi-los simultaneamente.

1. Unidade de dobra automática de braço mecânico

A unidade de dobra automática do braço mecânico pode ser dividida em unidade de dobra integrada com manipulador de três eixos X, Y e unidade de dobra integrada com robô industrial, de acordo com os diferentes dispositivos de integração de automação. A dobradeira com manipulador de três eixos é usada principalmente para produção em massa e produtos de chapa metálica com estrutura espacial relativamente simples, como peças em forma de caixa, peças de fenda, peças de caixa etc. Sua principal vantagem é o baixo custo de investimento e a alta eficiência para peças produzidas em massa, mas, devido às limitações de sua pista de rolamento espacial e à baixa flexibilidade estrutural, ele não consegue lidar com a troca frequente de produção.

Por outro lado, a unidade de dobra automática integrada com robôs industriais é mais vantajosa no processo de desenvolvimento da demanda do mercado moderno. Para romper as limitações da faixa de operação do robô de seis eixos existente, a integração do trilho móvel inferior pode realizar operações flexíveis de movimentação do robô em diferentes estações de trabalho, aumentando ainda mais a compatibilidade da unidade de dobra para o processamento de produtos.

O robô se desloca para a posição da máquina de dobra, coloca o material em folha sobre a matriz inferior da máquina de dobra e, por meio do sensor de retrocesso da máquina de dobra, realiza um posicionamento preciso. Após a conclusão do posicionamento, o robô envia o sinal de dobra para a máquina de dobra e conclui a ação de dobra em coordenação com a máquina de dobra.

A precisão de dobra da unidade de dobra do robô industrial depende da precisão da própria máquina de dobra, da precisão do posicionamento do robô e do controle coordenado do robô e da máquina de dobra. A unidade de processamento de dobra do robô padrão é centralizada no robô industrial e na máquina de dobra, equipada com acessórios mecânicos, racks de matéria-prima, pilhas de descarga, bancadas de posicionamento, racks de inversão, dispositivos de troca de mãos e vários sensores de detecção. A unidade de dobra integrada ao robô industrial é mostrada na Figura 3.

O manipulador é a "mão" que o robô usa para substituir os humanos na coleta e no posicionamento das peças de trabalho. O manipulador do robô de dobra geralmente é composto de várias ventosas instaladas em uma estrutura metálica e pode ajustar de forma flexível a posição e a estrutura de ramificação das ventosas para obter compatibilidade com diferentes tamanhos de peças e ângulos de dobra. As mesas de carga e descarga geralmente usam paletes empilhados, mas também podem ser usadas esteiras transportadoras ou esteiras para transportar matérias-primas e produtos acabados.

A bancada de trabalho de posicionamento é uma plataforma inclinada com bordas elevadas, com esferas levemente elevadas distribuídas na superfície da mesa. O robô transfere a placa de aço para a mesa de posicionamento, onde a placa desliza livremente até a borda elevada devido à gravidade. Quando o robô pega a placa novamente, a posição da placa e da garra foi ajustada com precisão, fornecendo uma referência para a próxima etapa da dobra.

2. Unidade de dobra automática integrada de vários lados

A unidade de dobra automática integrada de vários lados se diferencia do método em que o manipulador segura as peças para dobrar. Em vez disso, ela usa o manipulador para mover as peças em coordenação com a máquina de dobra para concluir o processo de dobra. Em geral, o molde de dobra configurado nessa unidade também tem alta flexibilidade. A aplicação bem-sucedida da unidade de dobra automática integrada de vários lados no setor de manufatura melhorou significativamente os recursos de usinagem e fabricação dos equipamentos de máquinas-ferramenta da China.

A unidade de dobra automática integrada de vários lados inclui um dispositivo de carregamento, um dispositivo transportador de vaivém, um manipulador da máquina de dobra principal e um dispositivo de descarga, conforme mostrado na Figura 4. O manipulador está localizado diretamente na frente da dobradeira principal, com os sistemas de carregamento e descarregamento automáticos localizados nos lados esquerdo e direito da dobradeira, respectivamente.

Os dispositivos automáticos de carregamento e descarregamento e o dispositivo de transporte se conectam automaticamente com o depósito vertical para posicionar as matérias-primas, substituindo o trabalho manual para posicionar as chapas ou peças de trabalho no local de processamento e permitindo a entrada e saída automática de peças para a bancada de trabalho. O manipulador pressiona e dobra as placas para processamento; a máquina de dobra principal conclui o trabalho de dobra e conformação da placa de acordo com os códigos de linguagem de máquina do programa. Por meio do controle de processamento de peças de alta precisão, do tratamento especial da superfície do molde e do controle especial sobre a pista de execução do molde, a dobradeira de vários lados garante o processamento eficiente e de alta qualidade de peças de chapa metálica.

Durante o processo de dobra, o sistema de servoacionamento elétrico controla o movimento do molde de dobra, possibilitando uma resposta de alta velocidade e um movimento rápido da curva do molde, obtendo ações de dobra rápidas e precisas e realizando o processamento de dobra em alta velocidade. Ao controlar a lógica de ação e a trilha de execução de um conjunto de moldes, é possível realizar o processamento de peças complexas. Esse conjunto de moldes é chamado de molde universal.

A máquina de dobrar, usando um único conjunto de moldes versáteis, pode executar vários processos, como dobra de ângulo positivo e negativo, arcos grandes e bordas planas complexas, alcançando alta flexibilidade no processamento. O dispositivo automático de troca de molde consiste em peças como o molde de folga intermediário, o molde de seção padrão, o dispositivo de movimentação da embreagem e o dispositivo rotativo de inserção de peças. Ele tem duas funções principais: retração da folga para bordas e ajuste automático do comprimento, para facilitar as operações de dobra em diferentes dimensões direcionais.

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Shane
Autor

Shane

Fundador do MachineMFG

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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