Проектирование листовых изделий - преимущества и проблемы

По материалам https://www.cadcam.org/

Проектирование изделий из листового металла занимает очень важное место в промышленности. Вы могли заметить, что большинство бытовых приборов, станков и устройств заключено в каркасы и короба из листового металла. Применение листового металла не ограничивается каркасами, существует множество других вариантов, когда он используется: например, аэродинамические профиля транспортных средств и самолетов.

Листовой металл используется и в строительстве, где из него изготавливают арматуру, рамы и крыши. Еще как примеры можно привести контейнеры, системы теплотехники и трубы для доставки воздуха. Это всего несколько причин, почему проектировщики выбирают для изделий именно листовой металл.

Обработка листового металла значительно дешевле и проще, чаще всего она включает в себя процессы формовки. Такое производство может быть небольшим, так как не требует обязательного использования высокотехнологичных обрабатывающих центров. Для формовки деталей из металлического листа в основном используются гидравлические прессы, оснащенные различным инструментом для специфических операций.

Технология плазменной резки с ЧПУ расширила область применения листового металла, так как обладает высокой точностью автоматизированной резки любых форм. Обработка листового металла экономит время, так как она проще: в случае обработки заготовки металла отверстия просверливаются, тогда как в листе - пробиваются. Вырезание форм в заготовке требует фрезерования, тогда как в листовом для этого тоже достаточно пробивки. Вес готового изделия из листа значительно ниже, поэтому для каркасов и используется лист, чаще всего алюминиевый: его отношение предела прочности к массе выше.

После обсуждения преимуществ использования листового металла стоит упомянуть и о проблемах, возникающих в проектировании листовых изделий. Проектирование таких изделий требует определенных мер предосторожности из-за тонкости листа: область противодействия резке очень мала, поэтому отверстия в листе могут деформироваться при резке. Отверстия всегда должны располагаться на безопасном расстоянии от края листа. Проектирование изделий из листового металла чаще всего связано с гибкой и формовкой. Когда сгиб расположен возле края, следует заложить запас для рельефа гибки, чтобы материал возле сгиба не разорвался.

Степень сгибания листа зависит от типа выбранного материала, поэтому проектирование листовых изделий всегда зависит от него. Радиус гибки зависит как от материала, так и от толщины листа. От материала также зависит пружинение и угол сгиба - он может быть больше или меньше желаемого, если материал листа будет изменен. Как преодолеваются подобные ограничения в проектировании, зависимом от материала?

Учет сложных параметров проектирования при производстве требует использования так называемого К-фактора, который помогает определить допуск и сбавку на гибку, так как он основывается на положении нейтральной оси на профиле сгиба и определяет количество растяжения и сжатия, происходящего во время гибки. Можно заметить, что нейтральная ось смещается в сторону внутреннего радиуса, когда радиус гибки сокращается.

К-фактор используется в большинстве CAD-приложений для определения допуска для конкретного материала и толщины. Так как листовой металл повсеместно используется в производстве, все больше специализированных промышленных CAD-приложений разрабатывают специальные модули для моделирования листовых изделий.

В таких модулях присутствуют различные возможности моделирования, например, развертка или складывание листа, гибка, создание фланцев на основании, краях, сгибах, различные типы кромок, использование инструмента и др. Моделирование изделия из листового металла построено по совершенно другому принципу. Например, если вы создаете фланец основания на на чертеже, состоящем из двух перпендикулярных линий и острого угла в месте их пересечения, программа автоматически добавит туда радиус сгиба, и острого угла не будет. Параметрическая модель, использующая К-фактор, служит для проектирования изделий из листового металла. Используя параметрическую модель, вам необходимо только изменить К-фактор в соответствии с новым материалом, а остальное сделает программа, изменив связанные с ним параметры проектирования.

Комментарий Dreambird

Программный комплекс CAD/CAM RADAN для обработки листового металла разработан для автоматизации и оптимизации большинства операций с листовым металлом. С ним доступно и автономное решение для гибки RADBEND. Автономный модуль для гибки листового металла RADAN Radbend – лидер среди программных решений для гибки на станках, оборудованных ЧПУ. Radbend автоматизирует последовательность операций, обычно выполняемых на производстве вручную, на основе имеющихся 2D или 3D объектов. С его помощью решаются часто встречающиеся при гибке проблемы, например, предотвращаются столкновения изделий с инструментом и оборудованием. Это помогает избежать дорогостоящих ошибок еще до начала производства и выполнить обработку на гибочном прессе правильно с первого подхода.

RADAN делает проектирование деталей из листового металла в CAD проще и выполнимее, используя классические модули Radraft (2D черчение и обработка) и RADAN 3D (редактирование, манипуляция, развертка 3D-обьектов). В последней версии комплекса CAD/CAM RADAN 2020.1 появилось новое приложение, которое служит связующим звеном между CAD и CAM для всего, связанного с листовым металлом.

RADAN Designer становится стратегически важной частью CAD/CAM комплекса, так как с его помощью детали подготавливаются к гибке, раскладке и раскрою. От проектирования моделей до исправления и редактирования деталей, RADAN Designer является наиболее подходящим CAD-решением для подготовки геометрии к производству.