Dobra de metal: o guia definitivo

Definição de curvatura

Dobrar refere-se ao método de processamento para dobrar o produto em um determinado ângulo e formato usando um molde na produção da prensa.

Exemplo de dobra

Partes dobradas na vida

Formando peças curvas com um molde-1

Formando peças dobradas com um molde-2

O molde usado para dobrar é chamado de molde de dobra

Análise do processo de deformação por flexão

Processo de dobra em forma de V

1.1 Forma de flexão

1.2 Características de deformação por flexão

Mudança de seção transversal de blank curvo

Características de deformação da zona de deformação por flexão:

• A peça é dividida em duas partes, bordas retas e cantos arredondados. A deformação ocorre principalmente nos cantos arredondados. Os cantos arredondados são a principal área de deformação da deformação por flexão.
• A zona de deformação não é deformada uniformemente: a zona externa é esticada na direção tangencial; a zona interna é comprimida na direção tangencial e aparece uma camada de tensão neutra – uma camada de metal cujo comprimento não muda antes e depois da deformação.
• A espessura da zona de deformação torna-se mais fina, η= t '/ t≤1, e o grau de afinamento está relacionado ao tamanho de r.
• Mudanças na seção transversal: a placa larga permanece inalterada, a área interna da placa estreita torna-se mais larga e a área externa torna-se mais estreita.

1.3 Estado de tensão e deformação na zona de deformação por flexão

Análise e controle de qualidade de peças dobradas

2.1 Dobrando rachadura

A trinca por flexão é um fenômeno no qual ocorrem trincas na camada externa do material na zona de deformação por flexão.

A principal razão para a ocorrência de fissuras por flexão é que o grau de deformação por flexão excede o limite de formação do material que está sendo dobrado.

As fissuras por flexão podem ser evitadas.

1. Deformação por flexão

r / t —— Representa o grau de deformação por flexão.

Quanto menor r/t, maior o grau de deformação por flexão, há um raio de curvatura relativo mínimo r_min /t.

1. Raio de curvatura relativo mínimo e seus fatores de influência

O raio de curvatura relativo mínimo refere-se à relação entre o raio de curvatura da fibra mais externa e a espessura da folha quando a folha é dobrada e quase racha.

Fatores que afetam o raio de curvatura relativo mínimo:

1) Propriedades mecânicas do material: boa plasticidade, pequeno r_min/t.

2) A direção da fibra da folha: a linha de dobra é perpendicular à direção da fibra, r_min/t é pequeno

3) A qualidade da superfície e lateral da folha: a qualidade da superfície e lateral são boas, r_min/t é pequeno

4) A espessura da folha é fina: r_min/t é pequeno

1. Definição de vários parâmetros do processo de dobra:

(1) O raio do filete r da área de deformação por flexão é chamado de raio de flexão.

(2) A relação r/t entre o raio de curvatura e a espessura da chapa é chamada de raio de curvatura relativo.

(3) O raio de curvatura quando a fibra mais externa da folha está perto de rasgar durante a dobra é chamado de raio de curvatura mínimo r_min.

(4) A relação entre o raio de curvatura mínimo e a espessura da chapa é chamada de raio de curvatura relativo mínimo r_min/t.

(5) O ângulo em que a peça é dobrada, ou seja, o ângulo complementar α1 do ângulo reto da peça após a dobra, é chamado de ângulo de dobra.

(6) O ângulo diagonal α do ângulo reto entre as partes dobradas é chamado de ângulo central de flexão.

(7) O ângulo θ do lado reto do produto após a dobra é chamado de ângulo da peça dobrada.

1. Medidas para controlar a flexão

(1) Selecione um material com boa plasticidade para dobrar e execute um tratamento de recozimento no material endurecido por trabalho a frio antes de dobrar.

(2) Flexão com r/t maior que r_min/t é usado.

(3) Ao organizar, faça a linha de dobra perpendicular à direção da estrutura da fibra da folha.

(4) Direcione o lado da rebarba para o lado do punção de dobra ou remova a rebarba antes de dobrar. Evite arranhões, rachaduras e outros defeitos na parte externa da peça curva.

2.2 Recuperação

O rebote de flexão refere-se ao fenômeno em que a forma e o tamanho da peça dobrada tornam-se inconsistentes com o molde quando ela é retirada do molde, o que é conhecido como rebote ou retorno elástico.

A razão para o rebote é que a deformação total durante a flexão plástica é composta de duas partes: deformação plástica e deformação elástica. Quando a carga externa é removida, a deformação plástica permanece e a deformação elástica desaparece completamente.

1. Formulário de recuperação

(1) O raio de curvatura muda de rp durante o carregamento para r durante o descarregamento

(2) Mudança do ângulo da peça dobrada, a quantidade de mudança:

Δα=α-α_P

Quando Δα> 0, é chamado de rebote positivo

Quando Δα<0, é chamado de rebote negativo

2. Fatores que afetam a recuperação

1) Propriedades mecânicas do material: Quanto maior o limite de escoamento e maior o índice de endurecimento, maior será o retorno elástico; quanto maior o módulo de elasticidade, menor será o retorno elástico.

2) Quanto maior o raio de curvatura relativo, maior será o ressalto.

3) Quanto maior o ângulo central de flexão, maior será o comprimento da zona de deformação e maior será o valor de acumulação de retorno elástico, de modo que o retorno elástico aumentará.

4) Método de flexão: O retorno elástico da flexão de correção é bastante reduzido em comparação com a flexão livre.

5) Formato da peça: Quanto mais complicado for o formato, maior será o ângulo de uma dobra e menor será o retorno elástico.

6) Estrutura do molde: O retorno elástico da matriz inferior é pequeno.

3. Medidas para reduzir a recuperação

(1) Melhorar o design das peças dobradas e selecionar os materiais apropriados

1) Evite escolher r/t muito grande.

2) Tente usar uma chapa com limite de escoamento pequeno, índice de endurecimento pequeno e módulo de elasticidade grande para flexão.

(2) Adote um processo de flexão adequado para alterar o estado de tensão-deformação da zona de deformação.

1) Use flexão corretiva em vez de flexão livre.

2) Usando o processo de dobra

3) O material para endurecimento a frio deve ser recozido primeiro para reduzir o ponto de escoamento σs. Para materiais com grande rebote, a flexão a quente pode ser usada, se necessário.

(3) Projete razoavelmente a matriz de dobra

1) Método de compensação

2) Faça o molde em saliências parciais

3) Método de molde macio

2.3 Deslocamento

Offset refere-se ao fenômeno de a folha em bruto se mover no molde durante o processo de dobra.

Como resultado do deslocamento, o comprimento dos dois lados retos da parte dobrada não atende aos requisitos do desenho, portanto o deslocamento deve ser eliminado.

1. Razões para compensação

(1) A forma da peça bruta da parte dobrada é assimétrica à esquerda e à direita.

(2) O posicionamento da peça bruta é instável e o efeito da pressão não é ideal.

(3) A estrutura do molde é assimétrica à esquerda e à direita.

2. Medidas para controlar o deslocamento

1) Escolha um método confiável de posicionamento e prensagem e use uma estrutura de molde adequada

2) Para pequenas peças dobradas assimétricas, o processo de dobra emparelhada e depois corte deve ser adotado

2.4 Distorção e empenamento de seções transversais de chapas

2.5 A zona de deformação torna-se mais fina e o comprimento da peça dobrada aumenta

Isso torna difícil determinar com precisão o tamanho da peça bruta.

A etapa de projeto da matriz de dobra é projetar primeiro a matriz de dobra e, em seguida, a matriz de moldagem.

Cálculo do processo de dobra

3.1 Cálculo do tamanho da peça bruta da peça dobrada

1. Posição da camada neutra de deformação

A camada de tensão neutra refere-se a uma camada de metal com um comprimento constante antes e depois da deformação por flexão ou uma camada de metal com deformação tangencial zero em uma região de deformação por flexão.

Volume igual antes e depois da flexão: Lbt=π(R²-r²)bα/2π

Simplificado: ρ=(r+ηt/2)η

Abreviado como: ρ=r+χt

2. O cálculo do comprimento da peça bruta da peça dobrada

(1) Dobrar peças com raio de filete r> 0,5t

1) Partindo de uma extremidade da peça dobrada, divida-a em vários segmentos retos e circulares.

2) Encontre o coeficiente de deslocamento da camada neutra χ de acordo com a Tabela 4-3.

3) Determine o raio de curvatura ρ da camada neutra de cada segmento de arco de acordo com a fórmula (4-3)

4) De acordo com o raio de curvatura ρ1, ρ2 de cada camada neutra e os ângulos centrais de curvatura correspondentes α1, α2…, calcule o comprimento de cada segmento de arco ll, l2… l_eu=πρ_euα_eu/180°

5) Calcule o comprimento total de expansão L = a + b + c +… + l₁ + eu₂ + eu₃ +…

(2) Curvas com raio de filete r <0,5t – fórmula empírica

Exemplo de cálculo do comprimento desdobrado de uma peça curva

Exemplo 4-1 Dobre a peça mostrada na Figura 4-30 e tente calcular seu comprimento desdobrado.

Solução: (1) A peça de trabalho é dividida em segmentos de linha reta l_abeu_cdeu_efeu_aheu_jjeu_quilômetros e segmentos de arco l_a.C.eu_deeu_fgeu_oieu_brincadeira do ponto a.

(2) Calcule o comprimento estendido do segmento de arco.

Para os arcos l_a.C.eu_oieu_brincadeira: R = 2mm, t = 2mm, então r/t = 2/2 = 1, e se χ= 0,3 for encontrado na Tabela 4-3, então:

Comprimento do arco l_a.C. = eu_oi = eu_brincadeira = (2土0,3 × 2) × π/2 = 4,082 (mm)

Para o arco l_deeu_fg: R = 3 mm, t = 2 mm, então r/t = 3/2 = 1,5. De acordo com a Tabela 4-3, χ= 0,36, então:

Comprimento do arco l_de = eu_fg = (2 ± 0,36 × 2) × π/ 2 = 5,84 (mm)

(3) Calcule o comprimento total da peça bruta dobrada:

eu = ∑/ eu _{borda reta} + ∑eu _{canto arredondado} = eu_ab + eu_cd + eu_ef + eu_ah + eu_{eu j} + eu_quilômetros + eu_a.C. + eu_de + eu_fg + eu_oi + eu_brincadeira

= 16,17-4 + 21,18-9 + 12,36-10 + 10,05-9 + 12,37-8 + 11,62-4 + 3 × 4,802 + 2 × 5,84 = 65,836 mm

3.2 Cálculo da força do processo de flexão

1. Cálculo da força de flexão

Cálculo da força de pressão ou força de ejeção

• Força de pressão: F_S=C_SF_Z
• Força de ejeção: F_D=C_DF_Z

2. Determinação da pressão nominal da prensa

Para flexão livre com prensagem, a seleção da tonelagem da prensa precisa considerar a força de flexão e a força de prensagem, ou seja:

F_imprensa≥1,2(Fz+F_S)

Para a correção da flexão, apenas a correção da força de flexão pode ser considerada na seleção da tonelagem da prensa, ou seja:

F_imprensa≥1,2F_J.

Exemplo de seleção de imprensa

Exemplo 4-2 Dobre a peça em forma de V mostrada na Figura 4-32. O material conhecido é o aço 20 e a resistência à tração é de 400 MPa. Tente calcular a flexão livre e corrija a força de flexão respectivamente. Ao usar o dispositivo de prensa, tente selecionar a tonelagem da prensa.

Solução: Da fórmula da Tabela 4-6:

Ao dobrar livremente: F_Z = b * t²σ_b / (r + t) = 150 × 2 × 2 × 400 / (3 + 2) = 48.000 (N)

F_S =C_SF_Z = 0,4 × 48.000 = 19.200 (N)

Então a potência total do processo é: F_Z +F_S = 48.000 + 19.200 = 67,2 (KN) então a tonelagem do equipamento: F_imprensa ≥ 1,2 (F_Z +F_S) = 1,2 × 67,2 = 80,64 (KN).

Quando a flexão é corrigida, q pode ser considerado como 50MPa na Tabela 4-7 e pode ser obtido a partir da fórmula na Tabela 4-6:

F_J. = q * A = 50 × 166,8 × 150 = 1251 (KN)

Então a tonelagem do equipamento: F_imprensa ≥ 1,2*F_J. = 1,2 × 1251 = 1501,2 (KN).

Projeto de processo de dobra

4.1 Análise do processo de dobra

A capacidade de fabricação da peça dobrada refere-se a se a forma, tamanho, precisão, materiais e requisitos técnicos da peça dobrada atendem aos requisitos tecnológicos do processo de dobra, ou seja, a adaptabilidade da peça dobrada ao processo de dobra – um requisito sob a perspectiva do design de produto.

1. Requisitos de formato para peças curvas

(1) Para evitar deslocamento durante a flexão, é necessário que a forma e o tamanho da peça dobrada sejam tão simétricos quanto possível.

(2) Ao dobrar uma seção da borda localmente, para evitar rasgar a raiz da dobra, uma ranhura deve ser cortada entre a parte dobrada e a parte não dobrada ou o furo do processo deve ser perfurado antes de dobrar

(3) Adicione tiras de conexão e furos de processo de posicionamento.

2. Requisitos dimensionais para peças dobradas

(1) O raio de curvatura não deve ser menor que o raio de curvatura mínimo.

(2) A altura do lado reto da parte curva deve atender: h> r + 2t

(3) A distância entre a borda do furo da peça dobrada deve atender aos seguintes requisitos:

1. Requisitos de precisão para peças dobradas

A tolerância dimensional das peças dobradas deve estar em conformidade com GB/T13914-2002,

Tolerância de ângulo de acordo com GB/T13915-2002,

A tolerância de posição não marcada está em conformidade com GB/T13916-2002,

O desvio limite das dimensões sem tolerâncias está em conformidade com GB/T15055-2007

1. Requisitos de material para peças curvas

O material da peça dobrada deve ter boa plasticidade, uma pequena relação de escoamento e um grande módulo de elasticidade

1. Requisitos para dimensionamento

4.2 Arranjo do processo de peças dobradas

1) Peças curvas simples: flexão única. Dobrar peças com formas complexas: Duas ou mais formas de dobra.

2) Dobrar peças com tamanho de lote grande e tamanho pequeno: Use matriz progressiva ou matriz composta tanto quanto possível.

3) Quando forem necessárias dobras múltiplas: dobre ambas as extremidades primeiro e depois dobre a parte do meio. A curva anterior deve levar em conta o posicionamento confiável da última curva.

4) Quando o formato da peça dobrada não for simétrico: dobre o máximo possível e depois corte.

Arranjo do processo de peças dobradas típicas

Uma curva

Dobre duas vezes

Curvatura tripla

Quatro curvas

Arranjo flexível de peças flexíveis

• Forma da peça de trabalho
• Requisitos de precisão
• Tamanho do batch

Projeto de molde de dobra

5.1 Tipo e estrutura do molde de dobra

De acordo com o grau de combinação do processo, a matriz de dobra pode ser dividida em:

• Matriz de dobra de processo único
• Matriz de flexão composta
• Matriz de flexão progressiva

De acordo com o formato da peça, a matriz de dobra pode ser dividida em:

• Matriz de dobra em forma de V
• Matriz de dobra em forma de L
• Matriz de dobra em forma de U
• Matriz de flexão quadrilátero
• Matriz de dobra em forma de Z
• Matriz de dobra redonda
• Molde de dobra para dobradiça
• …

1. Matriz de dobra em forma de V

Matriz de dobra de precisão em forma de V

• 1- soco
• Placa de 2 posicionamentos
• dado de 3 movimentos
• 4- placa de suporte
• 5- ejetor

Matriz de dobra de precisão em forma de V

1. Matriz de dobra em forma de L

3. Matriz de flexão em forma de U

Matriz de dobra para peças de ângulo fechado

Matriz de dobra de ângulo fechado-1

Matriz de dobra de ângulo fechado-2

1 matriz macho 2 matriz fêmea rotativa 3 molas

4. Matriz de flexão quadrilátero

Molde de dobra de formação quadrilátero de uma só vez

Matriz de dobra para quadrilátero formando duas vezes

Matriz de flexão composta para quadrilátero

• 1-Matriz côncava e côncava
• 2-Mulher morre
• 3-Soco em movimento
• 4-Ejetor
• 5-Base do molde inferior
• Placa de 6 posicionamentos
• Bloco de 7 impulsos
• 8-Puxador

Matriz de flexão composta para quadrilátero

Molde de flexão quadrilátero com pêndulo

• 1-Morra
• Punção 2 móveis
• Bloco de 3 pêndulos
• 4-Placa de apoio
• Bloco 5-empurrador

Matriz de dobra do quadrilátero oscilante da matriz côncava

1. Matriz de dobra em forma de Z

Matriz de dobra única em forma de Z

Matriz de dobra para dobrar peças em forma de Z em duas etapas

1. Matriz de dobra redonda

Dobra redonda e dobra duas vezes

Dobra redonda morre-uma curva

Matriz de formação de dobra única para peça circular com matriz giratória

• 1- suporte
• 2 socos
• dado de 3 balanços
• Placa de 4 ejetores

Matriz de formação de dobra única para grandes peças redondas com matriz oscilante

Dois processos dobrando um grande círculo

Três passos dobrando um grande círculo

1. Molde de dobra para dobradiça

Matriz de dobra dupla da peça da dobradiça

Matriz de dobra única da peça da dobradiça

1. Outras matrizes de flexão

(1) Molde composto de corte e dobra

(2) Matriz de flexão progressiva

5.2 Projeto de peça de molde de dobra

1. Projeto de peças de trabalho

(1) Raio do filete do punção

(2) Raio do filete da matriz

(3) Profundidade da matriz

(4) Folga da matriz convexa e côncava

(5) Largura da matriz convexa e côncava em forma de U

（1） Raio do filete de punção

1) Quando r≥r_minpegue r_p = r, onde r_min é o raio de curvatura mínimo permitido pelo material.

2) Quando r minpegue r_p>r_min. O raio de filete r da peça de trabalho é obtido por modelagem, mesmo que o raio de filete r_z do punção de modelagem é igual ao raio do filete r da peça de trabalho.

3) Quando r/t > 10, o retorno elástico deve ser considerado e o raio do raio de filete do punção deve ser corrigido.

4) A parte inferior da matriz de dobra em forma de V pode ser aberta ou retraída com ranhura ou raio de filete: r'_p = (0,6-0,8) (r_p + t).

(2) Raio do filete da matriz

O tamanho do raio do canto da matriz afeta a força de flexão, a vida útil da matriz de flexão e a qualidade da peça dobrada durante o processo de flexão.

• Quando t≤2mm, r_d= (3-6)t
• Quando t = 2-4 mm, r_d= (2-3) t
• Quando t> 4 mm, r_d= 2t

（3） Profundidade da matriz

（4） Folga da matriz convexa e côncava c

O tamanho da folga entre a matriz macho e fêmea afeta a força de flexão, a vida útil da matriz de flexão e a qualidade da peça dobrada.

• Placa de aço c = （05 ~ 1,15）t
• Metais não ferrosos c = （1 ~ 1,1）t

Quando a precisão da peça dobrada é alta, o valor da folga deve ser reduzido adequadamente e c = t pode ser obtido.

A folga da matriz da peça dobrada em forma de V não precisa ser projetada. Pode ser obtido ajustando a altura de fechamento da prensa.

（5） Largura da matriz curva convexa e côncava em forma de U

2.Design de peças de posicionamento

Como a peça bruta alimentada na matriz de dobra é uma peça única, as peças de posicionamento usadas na matriz de dobra são placas ou pinos de posicionamento.

3.Design de prensagem, descarga e alimentação de peças

4.Design de peças fixas

Incluindo: alça da matriz, assento superior da matriz, assento inferior da matriz, poste guia, luva guia, placa de apoio, placa de fixação, parafusos, pinos, etc., consulte o design da matriz cega.

4 tipos de processo de estampagem de metal

• Estamparia de metal e design de matrizes: supressão
• Estamparia de metal e design de matriz: dobra
• Estamparia de metal e design de matrizes: estampagem profunda
• Estamparia de metal e design de matrizes: conformação