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Explicación del arte de desplegar chapas metálicas

Última actualización:
26 de marzo de 2024

Índice

Las piezas de chapa metálica se refieren generalmente al uso de la plasticidad del metal para fabricar piezas individuales con un determinado grosor de chapa metálica mediante procesos como el cizallado, el estampado, el doblado, etc., y luego ensamblarlas en piezas completas mediante soldadura, remachado y otros métodos. El rasgo característico es el grosor uniforme de las piezas.

Debido a su ligereza, alta resistencia, conductividad, bajo coste y buen rendimiento en la producción en serie, las piezas de chapa metálica se han utilizado ampliamente en campos como la petroquímica, la metalurgia, la electrónica, las comunicaciones, la automoción y los dispositivos médicos. Por ejemplo, en productos cotidianos como carcasas de ordenador, teléfonos móviles o reproductores MP3, las piezas de chapa son componentes esenciales.

Con la aplicación cada vez más generalizada de la chapa metálica, el diseño de piezas de chapa metálica se ha convertido en una parte importante del proceso de desarrollo de productos. Los ingenieros mecánicos deben dominar las técnicas de diseño de piezas de chapa metálica, garantizando que las piezas de chapa diseñadas cumplan los requisitos de función y aspecto del producto, así como de conveniencia y rentabilidad de la producción y el procesamiento.

En el proceso de diseño de piezas de chapa metálica, además de expresar la forma y el tamaño de las piezas mediante dibujos de ingeniería, también es necesario utilizar el dibujo desplegado de la chapa metálica para representar la forma y el tamaño del perfil de las piezas de chapa metálica antes de su producción y procesamiento. Esto se utiliza para guiar el corte, la disposición y la producción de las piezas de chapa metálica.

Este proceso de dibujo del contorno aplanado basado en los requisitos de forma tridimensional de la pieza se conoce como desdoblamiento y disposición de piezas de chapa metálica. Dominar el método correcto y eficaz de desdoblamiento y trazado de piezas de chapa puede garantizar la precisión de las piezas y mejorar la eficacia del procesamiento, con el consiguiente ahorro de costes.

I. Métodos tradicionales de desplegado de chapa

El método tradicional de desplegado de chapa consiste en utilizar principios de geometría descriptiva y analítica para aplanar la pieza tridimensional de chapa sobre un plano y crear un dibujo desplegado. Las formas superficiales de la chapa metálica pueden dividirse en dos grandes categorías: superficies teóricamente desarrollables y superficies no desarrollables.

Las superficies desarrollables se refieren a planos, superficies cilíndricas, superficies cónicas o superficies segmentadas por estas curvas.

Las superficies no desarrollables son superficies esféricas, toroidales y otras superficies irregulares. En teoría, las superficies desarrollables pueden desplegarse con precisión, cuando las longitudes de los elementos correspondientes en la vista tridimensional proyectada y en la vista desplegada son iguales, y la superficie de la pieza se mantiene constante antes y después del despliegue.

Teóricamente, las superficies no desarrollables no pueden desplegarse sobre un plano directamente; sólo pueden aproximarse dividiendo el objeto en múltiples parches de superficie desarrollable y desplegándolos a continuación. Los métodos tradicionales de desdoblamiento de chapas metálicas incluyen el cálculo de plantillas, el dibujo por proyección y los métodos asistidos por software.

1. Método de dibujo por proyección

El método de dibujo por proyección consiste en utilizar la geometría descriptiva y el dibujo manual para desplegar la pieza de chapa metálica. Los métodos específicos incluyen el método de la línea paralela, el método de la línea radial y el método de la línea triangular.

El método de la línea paralela se utiliza generalmente para el desdoblamiento de superficies cilíndricas, el método de la línea radial se utiliza para el desdoblamiento de superficies cónicas y el método de la línea triangular se utiliza para el desdoblamiento aproximado de superficies no desarrollables.

Figura 1.1.1 Intersección de una superficie cilíndrica con un plano por el método de las rectas paralelas
Figura 1.1.1 Intersección de una superficie cilíndrica con un plano por el método de las rectas paralelas

2. Método de cálculo de plantillas

El método de cálculo de plantillas consiste en utilizar los principios de la geometría analítica para calcular el desdoblamiento de las piezas de chapa. Los métodos específicos incluyen el método de cálculo de longitud real y el método de cálculo de coordenadas. El método de cálculo de la longitud real calcula la longitud de las líneas (líneas elementales) mediante geometría analítica durante el desplegado y, a continuación, utiliza estos datos para dibujar la vista desplegada.

Este método sustituye la referencia de longitud basada en líneas gráficas del método de dibujo por proyección por datos más exactos, con lo que se obtiene un resultado más preciso. Sin embargo, el contorno final del dibujo desplegado aún debe completarse mediante dibujo, que aún puede presentar errores significativos. El método de cálculo de coordenadas es similar en principio al método de cálculo de longitud real.

Cuando se utiliza el método de cálculo de coordenadas, las coordenadas de varios puntos de referencia en el contorno desplegado se calculan directamente en relación con un determinado sistema de coordenadas y, a continuación, el contorno desplegado de la chapa metálica se dibuja en este sistema de coordenadas.

3. Método de despliegue asistido por software

El método de desdoblamiento asistido por software se basa en el principio del cálculo de plantillas y utiliza software para generar automáticamente el dibujo desdoblado, lo que da como resultado un dibujo en formato DXF/DWG que puede importarse directamente a AutoCAD para su edición y modificación.

Sin embargo, el dibujo resultante se genera en un estado ideal y no tiene en cuenta el grosor real del material de producción, por lo que no se obtiene un modelo tridimensional completo.

II. Realizar el desplegado de chapa en software

Los métodos tradicionales de desplegado de chapas metálicas se basan en la superficie ideal teórica de espesor cero. Sin embargo, en el diseño práctico de chapas metálicas, el material tiene un grosor determinado.

Cuando el espesor de la chapa es pequeño y los requisitos de precisión no son elevados, el factor del espesor puede ignorarse. Sin embargo, cuando se requiere precisión, el cálculo del desplegado de chapa debe tener en cuenta el grosor del material. Por tanto, los métodos tradicionales de desplegado de chapa sólo son adecuados para la producción de corte manual con requisitos de precisión bajos.

En los últimos años, con el uso generalizado de las punzonadoras CNC, lásermáquinas de corte por plasma, chorro de agua y Plegadoras CNCLa eficiencia de la producción y el procesamiento de las piezas de chapa metálica ha mejorado enormemente. Esto ha dado lugar a requisitos actualizados y más exigentes para el diseño y el despliegue de las piezas de chapa metálica.

En la actualidad, el diseño de chapa metálica se realiza con tecnología CAD/CAM en 3D. La idea es diseñar y modelar directamente piezas o conjuntos de chapa metálica en un entorno 3D y, a continuación, desplegar automáticamente la chapa metálica en el software.

Este proceso puede generar directamente las vistas ortográficas y las vistas desplegadas de las piezas de chapa metálica, y los datos correspondientes se importan directamente a diversos equipos avanzados de procesamiento, proporcionando referencias de datos para la producción y el procesamiento.

En los programas de CAD 3D más conocidos, como CATIA, SolidWorks, UG, CREO y SolidEdge, existen módulos diseñados específicamente para el diseño de chapas metálicas.

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