Die Kunst des Abfaltens von Blechen erklärt

Unter Blechteilen versteht man im Allgemeinen die Nutzung der Plastizität des Metalls zur Herstellung von Einzelteilen mit einer bestimmten Blechdicke durch Verfahren wie Scheren, Stanzen, Biegen usw., die dann durch Schweißen, Nieten und andere Verfahren zu kompletten Teilen zusammengefügt werden. Das charakteristische Merkmal ist die gleichmäßige Dicke der Teile.

Aufgrund des geringen Gewichts, der hohen Festigkeit, der Leitfähigkeit, der niedrigen Kosten und der guten Leistung in der Massenproduktion werden Blechteile in vielen Bereichen wie Petrochemie, Metallurgie, Elektronik, Kommunikation, Automobilindustrie und Medizintechnik eingesetzt. In alltäglichen Produkten wie Computergehäusen, Mobiltelefonen und MP3-Playern sind Blechteile wesentliche Bestandteile.

Mit der zunehmenden Verbreitung von Blechen ist die Konstruktion von Blechteilen zu einem wichtigen Teil des Produktentwicklungsprozesses geworden. Maschinenbauingenieure müssen die Konstruktionstechniken für Blechteile beherrschen und sicherstellen, dass die konstruierten Blechteile den Anforderungen an die Produktfunktion, das Erscheinungsbild sowie die Produktions- und Verarbeitungsfreundlichkeit und Kosteneffizienz entsprechen.

Bei der Konstruktion von Blechteilen müssen nicht nur die Form und die Größe der Teile durch technische Zeichnungen ausgedrückt werden, sondern es ist auch notwendig, die abgewickelte Zeichnung des Blechs zu verwenden, um die Profilform und die Größe der Blechteile vor der Produktion und Verarbeitung darzustellen. Dies dient als Leitfaden für den Zuschnitt, das Layout und die Produktion von Blechteilen.

Dieser Prozess des Zeichnens der abgeflachten Kontur auf der Grundlage der dreidimensionalen Formanforderungen des Teils wird als Entfaltung und Auslegen von Blechteilen. Die Beherrschung der korrekten und effektiven Methode des Abfaltens und Auslegens von Blechteilen kann die Genauigkeit der Teile gewährleisten und die Verarbeitungseffizienz verbessern und somit Kosten sparen.

I. Traditionelle Abwicklungsmethoden für Bleche

Bei der traditionellen Methode der Blechabwicklung werden die Grundsätze der darstellenden und analytischen Geometrie angewandt, um das dreidimensionale Blechteil auf einer Ebene abzuflachen und eine abgewickelte Zeichnung zu erstellen. Die Oberflächenformen von Blechen können in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: theoretisch abwickelbare Oberflächen und nicht abwickelbare Oberflächen.

Abwickelbare Flächen sind Ebenen, zylindrische Flächen, konische Flächen oder durch diese Kurven segmentierte Flächen.

Nicht abwickelbare Flächen sind kugelförmige Flächen, torusförmige Flächen und andere unregelmäßige Flächen. Abwickelbare Oberflächen können theoretisch genau abgewickelt werden, wobei die Längen der entsprechenden Elemente in der dreidimensionalen projizierten Ansicht und in der abgewickelten Ansicht gleich sind und die Oberfläche des Teils vor und nach der Abwickelung gleich bleibt.

Nicht abwickelbare Flächen können theoretisch nicht direkt auf eine Ebene abgewickelt werden; sie können nur angenähert werden, indem man das Objekt in mehrere abwickelbare Flächenabschnitte unterteilt und diese dann abwickelt. Traditionelle Methoden der Blechabwicklung mit Schablonenberechnung, Projektionszeichnen und softwaregestützte Methoden.

1. Projektion Zeichnung Methode

Beim Projektionszeichnen wird das Blechteil mit Hilfe der beschreibenden Geometrie und des manuellen Zeichnens abgewickelt. Zu den spezifischen Methoden gehören die Methode der parallelen Linien, die Methode der radialen Linien und die Methode der dreieckigen Linien.

Die Methode der parallelen Linien wird im Allgemeinen für die Entfaltung von zylindrischen Flächen verwendet, die Methode der radialen Linien für die Entfaltung von konischen Flächen und die Methode der dreieckigen Linien für die annähernde Entfaltung von nicht abwickelbaren Flächen.

2. Vorlage Berechnungsmethode

Bei der Schablonenberechnungsmethode werden die Prinzipien der analytischen Geometrie zur Berechnung der Abwicklungen von Blechteilen verwendet. Zu den spezifischen Methoden gehören die Ist-Längenberechnungsmethode und die Koordinatenberechnungsmethode. Bei der Ist-Längenberechnungsmethode wird die Länge von Linien (Elementarlinien) während der Abkantung mit Hilfe der analytischen Geometrie berechnet und diese Daten dann zum Zeichnen der abgekanteten Ansicht verwendet.

Diese Methode ersetzt die auf grafischen Linien basierende Längenreferenz in der Projektionszeichnungsmethode durch genauere Daten, was zu einem präziseren Ergebnis führt. Allerdings muss der endgültige Umriss der ungefalteten Zeichnung immer noch durch Zeichnen vervollständigt werden, was immer noch erhebliche Fehler aufweisen kann. Die Methode der Koordinatenberechnung ist im Prinzip ähnlich wie die Methode der tatsächlichen Längenberechnung.

Bei der Koordinatenberechnungsmethode werden die Koordinaten verschiedener Bezugspunkte in der abgewickelten Kontur direkt relativ zu einem bestimmten Koordinatensystem berechnet, und dann wird die abgewickelte Blechkontur in diesem Koordinatensystem gezeichnet.

3. Software-gestützte Entfaltungsmethode

Die softwareunterstützte Abwicklungsmethode basiert auf dem Prinzip der Schablonenberechnung und verwendet Software, um die abgewickelte Zeichnung automatisch zu generieren. Das Ergebnis ist eine Zeichnung im DXF/DWG-Format, die zur Bearbeitung und Änderung direkt in AutoCAD importiert werden kann.

Die daraus resultierende Zeichnung wird jedoch in einem idealen Zustand erstellt und berücksichtigt nicht die tatsächliche Materialstärke in der Produktion, so dass kein vollständiges dreidimensionales Modell erhalten wird.

II. Abwickeln von Blechen in Software

Die traditionellen Methoden zur Blechabwicklung basieren auf der theoretischen idealen Oberfläche mit der Dicke Null. In der Praxis BlechdesignAllerdings hat das Material eine bestimmte Dicke.

Wenn die Blechdicke gering ist und die Anforderungen an die Präzision nicht hoch sind, kann der Dickenfaktor vernachlässigt werden. Wenn jedoch Präzision erforderlich ist, muss bei der Berechnung der Blechabwicklung die Dicke des Materials berücksichtigt werden. Daher sind herkömmliche Blechabwicklungsmethoden nur für die handgeschnittene Produktion mit geringen Präzisionsanforderungen geeignet.

In den letzten Jahren hat sich der Einsatz von CNC-Stanzautomaten durchgesetzt, LaserPlasma- und Wasserstrahlschneidmaschinen sowie CNC-Abkantpressenhat sich die Produktions- und Verarbeitungseffizienz von Blechteilen stark verbessert. Dies hat zu aktualisierten und höheren Anforderungen an die Gestaltung und Abwicklung von Blechteilen geführt.

Der gängige Ansatz für die Blechkonstruktion ist heute die Verwendung der 3D-CAD/CAM-Technologie. Die Idee besteht darin, Blechteile oder -baugruppen direkt in einer 3D-Umgebung zu entwerfen und zu modellieren und die Bleche dann automatisch in der Software abzuwickeln.

Mit diesem Verfahren können die orthografischen Ansichten und die abgewickelten Ansichten der Blechteile direkt erzeugt werden, wobei die entsprechenden Daten direkt in verschiedene fortschrittliche Bearbeitungsmaschinen importiert werden können, um Datenreferenzen für die Produktion und Bearbeitung bereitzustellen.

In gängigen 3D-CAD-Programmen wie CATIA, SolidWorks, UG, CREO und SolidEdge gibt es Module, die speziell für die Konstruktion von Blechen entwickelt wurden.