Comprender la tolerancia a la curvatura
Concepto de tolerancia a la curvatura
El margen de flexión es un parámetro crítico en la fabricación de láminas de metal que ayuda a determinar la longitud plana precisa del material de la lámina necesaria para lograr la dimensión deseada después del plegado. Se refiere a la longitud del arco de la curvatura medida a lo largo del eje neutro del material. El eje neutro es una línea imaginaria dentro de la región de flexión donde el material no se expande ni se comprime durante el proceso de flexión.
El cálculo de la tolerancia a la flexión depende de varios factores, como el espesor de la chapa, el radio de flexión y el ángulo de flexión. En SOLIDWORKS, los usuarios pueden definir valores de tolerancia de plegado para obtener un control preciso sobre el desarrollo de piezas de chapa metálica.
Significado de la tolerancia a la curvatura
La contabilidad del margen de curvatura es esencial en la producción de piezas de chapa dobladas con precisión. Garantiza que el tamaño desarrollado de la pieza coincida con la intención del diseño y garantiza que las curvas se realicen en los ángulos correctos. Esto reduce significativamente los errores, el desperdicio de material y los retrabajos en el proceso de fabricación.
Comprender y aplicar los valores de tolerancia de flexión permite a los diseñadores y fabricantes predecir el comportamiento del material durante el pliegue y evitar problemas comunes de la chapa metálica, como el doblado excesivo o insuficiente. El uso adecuado de la tolerancia de plegado en SOLIDWORKS aumenta la eficiencia de las simulaciones y el diseño de piezas de chapa complejas.
Factores que influyen en la tolerancia a la curvatura
Propiedades materiales
Las propiedades del material juegan un papel importante en la determinación de la tolerancia a la flexión en SolidWorks. Los diferentes materiales tienen distintos grados de flexibilidad y resistencia, lo que afecta el valor de tolerancia a la flexión. Por ejemplo, metales como el aluminio, el acero y el acero inoxidable tienen propiedades elásticas distintas, lo que da lugar a diferentes valores de tolerancia a la flexión para cada material.
Ángulo de flexión
El ángulo de flexión es otro factor crucial que influye en la tolerancia a la flexión. A medida que aumenta el ángulo, generalmente también aumenta el margen de flexión. Un ángulo de curvatura mayor requiere que se deforme más material en el proceso de curvatura, por lo que se necesita una tolerancia de curvatura mayor. En SolidWorks, el ángulo de plegado se puede ajustar para generar el valor de tolerancia de plegado deseado para el diseño.
Espesor del material
El espesor del material está directamente relacionado con la tolerancia a la flexión, ya que los materiales más gruesos requieren más deformación y por tanto una mayor tolerancia. La evaluación correcta del espesor del material es esencial en SolidWorks para realizar cálculos precisos y diseños de chapa metálica eficientes. Los materiales más gruesos también requieren mayores fuerzas para las operaciones de flexión, lo que genera mayores requisitos de equipos y herramientas.
Diferenciar el margen de curvatura y la deducción de curvatura
Definición de deducción de curvatura
La deducción de curvatura, o BD, es una terminología utilizada en la fabricación de chapa metálica. Se refiere a la diferencia entre la tolerancia de flexión y el doble de la sangría externa del material. Este valor es una consideración importante al determinar la longitud plana total de las piezas de chapa durante el proceso de doblado. Ayuda a los fabricantes a crear componentes de chapa metálica precisos que se adhieran a las dimensiones deseadas.
Tolerancia de curvatura versus deducción de curvatura
Cuando trabajan con SOLIDWORKS, los diseñadores tienen opciones para elegir entre utilizar el margen de pliegue y los valores del margen de pliegue en sus diseños de chapa. Ambos son útiles para determinar el patrón plano final de la pieza de chapa y son esenciales para una fabricación precisa.
El margen de curvatura es la longitud del arco de la curvatura medida a lo largo del eje neutro del material. Representa la longitud de la hoja que se estira o comprime durante el proceso de doblado. El eje neutro se refiere a la región del material donde no hay tensión ni deformación.
| Parámetro | Descripción |
|---|---|
| Tolerancia a la curvatura | Longitud del arco de flexión a lo largo del eje neutro del material. |
| Deducción de curvatura | Diferencia entre tolerancia a la flexión y doble sangría externa |
| BD | Abreviatura de deducción de curvatura |
Al utilizar SOLIDWORKS, es esencial ingresar el margen de pliegue o el valor del margen de pliegue correcto, según el método seleccionado. Esto asegura que la pieza final de chapa tendrá las dimensiones deseadas y encajará correctamente en los conjuntos.
Ambos métodos tienen sus beneficios y consideraciones. Los cálculos de tolerancia de flexión proporcionan una representación más precisa del proceso de flexión y consideran el comportamiento del material durante la flexión. La deducción de curvatura simplifica el proceso de cálculo y es más fácil de entender para quienes son nuevos en el diseño de chapa metálica.
En conclusión, comprender las diferencias entre el margen de curvatura y el margen de curvatura es crucial para un diseño preciso de chapa metálica en SOLIDWORKS. Introducir estos valores con precisión garantiza que el componente de chapa final cumpla con las especificaciones de diseño y encaje perfectamente en el conjunto deseado.
Método para calcular la tolerancia a la flexión.
Puede utilizar directamente nuestra calculadora de tolerancia de flexión para calcular la tolerancia de flexión. Además, la calculadora de fabricación también puede ayudarle a calcular el factor K, el factor Y, el margen de flexión, la deducción de flexión, etc.
Quizás se pregunte qué es exactamente la tolerancia a la flexión si nunca antes ha trabajado con chapa de metal.
Cuando una hoja se dobla en una prensa plegadora, la parte de la hoja cercana y en contacto con el punzón se alarga para compensar la curvatura dada.
Si comparas el largo de esta pieza antes y después de doblarla, verás que son diferentes.
Como ingeniero, si no compensa esta variación, el producto final no tendrá dimensiones precisas.
Esto es más crítico para piezas en las que es necesario mantener una tolerancia o precisión más estricta.
En esta publicación, cubro algunos de los problemas y principios básicos con los que debes lidiar regularmente cuando trabajas con chapa de metal.
Antes de comenzar, quiero comentar algo: en realidad no existe ningún método o fórmula científica para determinar el cálculo exacto de la tolerancia de flexión, porque hay muchos factores en juego durante la producción de su pieza de chapa metálica.
Por ejemplo, el espesor real del material, una variedad infinita de condiciones de herramientas, métodos de conformado, etc.
Aquí hay muchas variables y, en realidad, se utilizan muchos métodos para calcular la tolerancia a la flexión.
La prueba y error es probablemente el método más popular, mientras que las mesas de plegado son otra técnica comúnmente utilizada.
Las mesas para doblar generalmente están disponibles en proveedores de metales, fabricantes y libros de ingeniería. Algunas empresas desarrollan sus propias mesas de plegado basándose en sus fórmulas estándar.
Ahora, volvamos a Solidworks. ¿Cómo calcula exactamente Solidworks la tolerancia a la flexión? Solidworks utiliza dos métodos: margen de curvatura y deducción de curvatura.
Tolerancia a la flexión
Explicaré cuáles son estos métodos y mostraré cómo se usan en Solidworks.
El método de tolerancia de flexión se basa en la fórmula que aparece en mi diagrama.
- Lf = L1 + L2 + BA
- BA = tolerancia de flexión
La longitud total de la hoja aplanada es igual a la suma de L1 (la primera longitud), L2 y el margen de flexión.
La región de tolerancia de curvatura se muestra en verde en mi diagrama. Esta es la región donde ocurre toda la deformación durante el proceso de flexión.
Generalmente, la tolerancia de flexión será diferente para cada combinación de tipo de material, espesor del material, radio de flexión, ángulo de flexión y diferentes procesos, tipos, velocidades de mecanizado, etc. La lista de variables potenciales es extensa.
El valor del margen de flexión de proveedores, fabricantes y libros de texto de ingeniería de chapa se proporciona en tablas de flexión. Una tabla de plegado se parece a la siguiente hoja de cálculo de Excel.
El método de la tabla de plegado es probablemente el método más preciso para calcular la tolerancia de plegado.
Puede ingresar sus datos manualmente en una matriz de radio y ángulo de curvatura. Si no está seguro del valor de tolerancia de flexión, puede realizar algunas pruebas.
Debe tomar una pieza exactamente de la misma chapa que usará para fabricar su pieza y luego doblarla usando los mismos procesos que usará durante el mecanizado. Simplemente tome algunas medidas antes y después del plegado y, basándose en la misma información, podrá ajustar el margen de plegado requerido.
Deducción de curvatura
Otro método utilizado por Solidworks es el método de deducción de curvatura.
La fórmula es la siguiente:
- Lf = D1 + D2 – BD
- BD = Doble Deducción
La longitud aplanada de las piezas, Lf, es igual a D1 más D2 menos la deducción por curvatura.
Al igual que la tolerancia a la flexión, la deducción de flexión proviene de las mismas fuentes: tablas y pruebas manuales.
Como puede ver, es fácil entender cómo se relacionan estos valores entre sí según la información proporcionada por estas fórmulas.
- L1 + L2 + BA = D1 + D2 – BD
factor k
Otro método para calcular la tolerancia a la flexión utiliza el factor K.
K representa el desplazamiento del eje neutro.
El principio general de esta fórmula es el siguiente: el eje neutro (que se muestra en rojo en mi diagrama) no cambia durante el proceso de flexión. Durante el proceso de doblado, el material dentro del eje neutro se comprimirá y el material fuera del eje neutro se estirará. El eje neutro estará más cerca de la curva interior (indicada en azul en el diagrama). Cuanto más se doble la pieza, más cerca estará el eje neutro del interior de la pieza.
La fórmula de cálculo de la tolerancia de flexión con factor K se muestra a continuación:
BA = 2πA(R+KT)/360
- π=3,14
- A=Ángulo (grados)
- R = radio de curvatura
- K=Desplazamiento del eje neutro (factor K) t/T
- T = Espesor del material
- BA=Longitud del margen de flexión
El factor K es igual a t, que es la distancia recorrida hasta el eje neutro, dividida por T grande, que es el espesor del material.
En esta fórmula, la tolerancia de curvatura es igual a 2 veces pi multiplicado por A (el ángulo) multiplicado por la suma de R (el radio de curvatura) y el factor K multiplicado por T (el espesor del material). Entonces, divides todo esto por 360.
En teoría, el factor K puede estar entre 0 y 1, pero a efectos prácticos suele estar entre 0,25 y 0,5.
- Factor K = 0 – 1 (en teoría)
- Factor K = 0,25 – 0,5 (práctico)
Por ejemplo, los materiales duros como el acero tienen un factor K más alto, como 0,5, mientras que los materiales blandos como el cobre o el latón tendrán un factor K más bajo, más cercano a 0.
Y no te preocupes, esta es la última fórmula que veremos en esta lección. Puede parecer un poco confuso ahora, pero con un poco de práctica se convertirá en algo natural.
Un último punto: echemos un vistazo al ejemplo. Hay una funda en esta parte que tiene un factor K de aproximadamente 0,3. Por otro lado, una curva suave, como la curva gradual del otro lado de esta pieza, tiene un factor K más alto, de aproximadamente 0,5. Y con esto concluye nuestra lección sobre la tolerancia a la flexión.
Otras lecturas:
- ¿Cómo calcular la tolerancia a la flexión, la deducción de flexión y el factor K?
