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A arte de desdobrar chapas metálicas explicada

Última atualização:
26 de março de 2024

Índice

As peças de chapa metálica referem-se geralmente à utilização da plasticidade do metal para fabricar peças individuais com uma certa espessura de chapa metálica através de processos como o corte, estampagem, dobragem, etc., e depois montá-las em peças completas através de soldadura, rebitagem e outros métodos. A caraterística é a espessura uniforme das peças.

Devido ao seu peso leve, elevada resistência, condutividade, baixo custo e bom desempenho na produção em massa, as peças em chapa metálica têm sido amplamente utilizadas em domínios como a petroquímica, a metalurgia, a eletrónica, as comunicações, a indústria automóvel e os dispositivos médicos. Por exemplo, em produtos do dia a dia, como caixas de computador, telemóveis, leitores de MP3, as peças em chapa metálica são componentes essenciais.

Com a crescente aplicação generalizada da chapa metálica, o projeto de peças de chapa metálica tornou-se uma parte importante do processo de desenvolvimento de produtos. Os engenheiros mecânicos devem dominar as técnicas de conceção de peças de chapa metálica, assegurando que as peças de chapa metálica concebidas satisfazem os requisitos de função e aparência do produto, bem como a conveniência de produção e processamento e a relação custo-eficácia.

No processo de conceção de peças de chapa metálica, para além de exprimir a forma e o tamanho das peças através de desenhos de engenharia, é também necessário utilizar o desenho desdobrado da chapa metálica para representar a forma e o tamanho do perfil das peças de chapa metálica antes da produção e do processamento. Isto é utilizado para orientar o corte, a disposição e a produção de peças de chapa metálica.

Este processo de desenhar o contorno achatado com base nos requisitos de forma tridimensional da peça é conhecido como desdobramento e disposição de peças de chapa metálica. O domínio do método correto e eficaz de desdobramento e disposição de peças de chapa metálica pode garantir a precisão das peças e melhorar a eficiência do processamento, poupando assim custos.

I. Métodos tradicionais de desdobramento de chapas metálicas

O método tradicional de desdobramento de chapas metálicas implica a utilização de princípios de geometria descritiva e analítica para aplanar a peça tridimensional de chapa metálica num plano e criar um desenho desdobrado. As formas das superfícies das chapas metálicas podem ser divididas em duas grandes categorias: superfícies teoricamente desenvolvíveis e superfícies não desenvolvíveis.

As superfícies desenvolvíveis referem-se a planos, superfícies cilíndricas, superfícies cónicas ou superfícies segmentadas por estas curvas.

As superfícies não desenvolvíveis referem-se a superfícies esféricas, toroidais e outras superfícies irregulares. As superfícies desenvolvíveis podem, teoricamente, ser desdobradas com precisão, quando os comprimentos dos elementos correspondentes na vista tridimensional projectada e na vista desdobrada são iguais e a área da superfície da peça permanece consistente antes e depois do desdobramento.

Teoricamente, as superfícies não desenvolvíveis não podem ser desdobradas diretamente num plano; apenas podem ser aproximadas através da divisão do objeto em múltiplas superfícies desenvolvíveis e, em seguida, desdobrando-as. Os métodos tradicionais de desdobramento de chapas metálicas incluem o cálculo de modelos, o desenho por projeção e métodos assistidos por software.

1. Método de desenho por projeção

O método de desenho por projeção envolve a utilização de geometria descritiva e desenho manual para desdobrar a peça de chapa metálica. Os métodos específicos incluem o método das linhas paralelas, o método das linhas radiais e o método das linhas triangulares.

O método das linhas paralelas é geralmente utilizado para o desdobramento de superfícies cilíndricas, o método das linhas radiais é utilizado para o desdobramento de superfícies cónicas e o método das linhas triangulares é utilizado para o desdobramento aproximado de superfícies não desenvolvíveis.

Figura 1.1.1 Intersecção de uma superfície cilíndrica com um plano pelo método das rectas paralelas
Figura 1.1.1 Intersecção de uma superfície cilíndrica com um plano pelo método das rectas paralelas

2. Método de cálculo do modelo

O método de cálculo de modelos consiste em utilizar princípios de geometria analítica para calcular o desdobramento de peças de chapa metálica. Os métodos específicos incluem o método de cálculo do comprimento real e o método de cálculo de coordenadas. O método de cálculo do comprimento real calcula o comprimento das linhas (linhas elementares) utilizando a geometria analítica durante o desdobramento e, em seguida, utiliza estes dados para desenhar a vista desdobrada.

Este método substitui a referência de comprimento baseada em linhas gráficas no método de desenho por projeção por dados mais exactos, resultando num resultado mais preciso. No entanto, o contorno final do desenho desdobrado continua a ter de ser completado por desenho, o que pode ainda conter erros significativos. O método de cálculo de coordenadas é, em princípio, semelhante ao método de cálculo do comprimento real.

Ao utilizar o método de cálculo de coordenadas, as coordenadas de vários pontos de referência no contorno desdobrado são diretamente calculadas em relação a um determinado sistema de coordenadas e, em seguida, o contorno desdobrado da chapa metálica é desenhado neste sistema de coordenadas.

3. Método de desdobramento assistido por software

O método de desdobramento assistido por software baseia-se no princípio do cálculo de modelos e utiliza software para gerar automaticamente o desenho desdobrado, resultando num desenho em formato DXF/DWG que pode ser diretamente importado para o AutoCAD para edição e modificação.

No entanto, o desenho resultante é gerado num estado ideal e não considera a espessura real do material de produção, pelo que não é obtido um modelo tridimensional completo.

II. Efetuar o desdobramento de chapas metálicas em software

Os métodos tradicionais de desdobramento de chapas metálicas baseiam-se na superfície ideal teórica de espessura zero. No entanto, na conceção prática de chapas metálicas, o material tem uma determinada espessura.

Quando a espessura da chapa metálica é pequena e os requisitos de precisão não são elevados, o fator de espessura pode ser ignorado. No entanto, quando a precisão é necessária, o cálculo do desdobramento da chapa metálica deve considerar a espessura do material. Por conseguinte, os métodos tradicionais de desdobramento de chapa metálica só são adequados para a produção de corte manual com requisitos de baixa precisão.

Nos últimos anos, com a utilização generalizada de prensas de punção CNC, lasermáquinas de corte por plasma, por jato de água e Travões de prensa CNCCom o tempo, a eficiência da produção e do processamento de peças de chapa metálica melhorou consideravelmente. Isto conduziu a requisitos actualizados e mais elevados para a conceção e o desdobramento de peças de chapa metálica.

Atualmente, a abordagem principal para a conceção de chapas metálicas envolve a utilização de tecnologia CAD/CAM 3D. A ideia é conceber e modelar diretamente peças ou conjuntos de chapa metálica num ambiente 3D, e depois desdobrar automaticamente a chapa metálica no software.

Este processo pode gerar diretamente as vistas ortográficas e as vistas desdobradas das peças de chapa metálica, sendo os dados correspondentes importados diretamente para vários equipamentos de processamento avançados, fornecendo referências de dados para a produção e o processamento.

Nos softwares CAD 3D mais populares, como o CATIA, SolidWorks, UG, CREO e SolidEdge, existem módulos especificamente concebidos para a conceção de chapas metálicas.

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