FIGURA 4. Este es el modelo de formación básico para calcular lo que sucede cuando la hoja de metal se envuelve y se desliza a lo largo de un radio de matriz.Nota del editor: Lea la Parte I.Cuando las flechas de desplazamiento se trazan a escala en los datos CAD del producto y se ven en la vista en planta, las flechas adyacentes serán paralelas pero de diferentes longitudes (corte), divergiendo entre sí (estiramiento) o convergentes entre sí (dibujar) .A partir de las medidas, se puede calcular rápida y fácilmente la deformación necesaria para que se produzca el desplazamiento.Estas deformaciones calculadas se pueden trazar en un diagrama de límite de formación para evaluar su viabilidad.Estas deformaciones ayudan al diseñador a decidir cómo debe deslizarse la hoja de metal a lo largo de la cara del troquel y especificar las deformaciones objetivo que debe imponer el diseño.Las deformaciones correspondientes a estos desplazamientos no son necesariamente deformaciones principales (deformaciones mayores o menores), sino las deformaciones (estiramiento) necesarias en esas direcciones en la chapa para lograr la geometría del producto.Por lo tanto, estas deformaciones no pueden compararse directamente con un análisis de cuadrícula circular o con mapas de deformaciones principales de una simulación.Las deformaciones están en el punto específico a lo largo y son normales al alambre específico del análisis de estructura de alambre.Una vez que el diseñador ha colocado las líneas neutras y otros cables, trazado las flechas de desplazamiento y establecido las deformaciones y los desplazamientos objetivo necesarios en la región del producto de la lámina de metal, se completa la estrategia de formación.El siguiente paso es definir las fuerzas en términos del par de deformaciones que darán la fuerza como el esfuerzo real multiplicado por el espesor (el ancho asumido es de 1,0 mm), así como los desplazamientos de la estrategia de encofrado que deben imponerse al borde de la pieza, indicado por las flechas F y D en los extremos de los cables que se muestran en la Figura 3. El desplazamiento (D) es simplemente el movimiento de deslizamiento acumulado en milímetros que se debe acomodar en ese punto, que se puede deslizar hacia afuera del producto (+), deslizándose en el producto (-), o sin movimiento de deslizamiento (0).La fuerza (F) se calculará en función de la deformación que se debe imponer en el punto para obtener la deformación.La hoja de cálculo del diseñador emplea el método analítico basado en la teoría de la plasticidad de la membrana para calcular las deformaciones, tensiones y fuerzas a lo largo de los alambres de la estructura de alambre para establecer el continuo de energía y la longitud del material que debe existir en la envoltura adyacente a cada alambre.Los cambios de espesor se calculan como la conservación del volumen de las dos deformaciones en el plano, y las fuerzas del alambre se calculan multiplicando la tensión real por el espesor y por el ancho del alambre (establecido en 1 mm en la hoja de cálculo por conveniencia) .El primer arco comienza en una línea neutra con una deformación asignada desde la estrategia y desplazamiento cero.A medida que el material se estira, se desliza a lo largo del arco y, a medida que se dobla para tomar la forma del arco, el incremento de fuerza requerido para provocar la flexión se suma a la fuerza de tracción necesaria para lograr la deformación.Este incremento de tensión se calcula utilizando el enfoque de energía equivalente.De manera similar, a medida que la hoja de metal se desliza a lo largo del arco, la fuerza de fricción que resiste el deslizamiento se suma a la fuerza de tracción utilizando la fórmula de la cuerda y la polea, y finalmente se suma la fuerza de inflexión.La deformación máxima está justo después del punto tangente de salida (consulte la Figura 4).El “desplazamiento hacia afuera” y la correspondiente “deformación hacia afuera” son el resultado de la fuerza de tracción y la fuerza en el plano de la hoja normal a la longitud del alambre de una extensión hipotética de hoja de metal que nunca había tocado la matriz y, por lo tanto, nunca se había doblado. o estrés a través del espesor.La "tensión de salida" es la entrada al siguiente arco.Si en algún momento no se puede lograr la fuerza de tracción requerida calculada, el diseñador debe encontrar y solucionar el problema, ya que no se puede lograr la estrategia de formación original.Cabe señalar que no se requiere ningún conocimiento del troquel para llegar a este punto y, dado que se logra en una abstracción de estructura alámbrica de la geometría del producto ingresada manualmente en la hoja de cálculo, se puede lograr en la fase de arquitectura del desarrollo del vehículo cuando mucho más. , si no todo, el estampado todavía está en estructura alámbrica (aunque no es la misma estructura alámbrica que la abstracción para el diseño del troquel).Si se hace entonces, avanzará aún más en el proceso de desarrollo del vehículo, donde los cambios en el diseño del producto por razones de conformabilidad son los más fáciles, rápidos y económicos de realizar.Las características del troquel, que se muestran en las líneas moradas, azules y verdes en la Figura 1, ahora se pueden calcular a partir de las deformaciones y los desplazamientos requeridos (el continuo) en el borde de la pieza.En teoría, esas dimensiones se pueden calcular sin conocer la geometría de la pieza más que la línea del borde de la pieza en 3D, sus superficies normales y las deformaciones y desplazamientos.En la práctica, se logrará al continuar extendiendo los alambres de la estructura alámbrica hasta el borde de la pieza en bruto.Usualmente, desde un punto de vista práctico, los cálculos terminan en el punto X (ver Figura 1).Es adecuada una extensión en línea recta a través del ligante siguiendo las reglas de diseño del troquel, y la hoja de cálculo proporcionará la fuerza de restricción que debe imponer el cordón de estirado.Para este propósito, se puede emplear un enfoque analítico presentado en Mecánica de conformado de chapa metálica o muchos otros modelos analíticos o numéricos.Siempre tiene sentido correlacionar los resultados analíticos o numéricos sobre las fuerzas de restricción del cordón de estirado con datos experimentales.Algunos ejemplos se pueden encontrar aquí.Tomando uno de los enfoques mencionados, el diseñador puede determinar las dimensiones del cordón de estirado necesarias para lograr la fuerza del cordón y el desplazamiento a través del punto X como se indica en la hoja de cálculo.El material que se desliza a través del cordón agrega un estiramiento de alrededor del 10%, según la profundidad del cordón y la nitidez de los radios del cordón.Por lo tanto, calcular la ubicación del borde de la pieza en bruto es sencillo, y todas las demás geometrías suelen estar definidas por los estándares del troquel.La superficie envolvente debe estar diseñada.La forma de la envoltura suele ser un desarrollo complejo y su creación es una función de CAD.Alcanzar las longitudes de las líneas calculadas a partir de la hoja de cálculo en la envoltura define la forma de la carpeta.La construcción de la superficie envolvente es un trabajo CAD geométrico y algunos sistemas CAD automatizan el proceso.También hay un proceso de reconciliación, ya que la superficie envolvente rara vez cae en todos los puntos X.Hay muchas formas del dado en la línea morada (ver Figura 1) que satisfarán el continuo de energía, y el diseñador habrá construido originalmente la que resulte en el espacio en blanco mínimo.Pero se puede cambiar a una de las otras formas para conciliar un desajuste con la envoltura en el punto X siempre que se mantengan ciertas relaciones geométricas.El proceso de conciliación se convierte en una función CAD únicamente.Cuando el desplazamiento en el punto X es cero, el cordón en el aglutinante puede ser un cordón de bloqueo cuadrado, que es el más deseable porque elimina varias variables de procesamiento.Pero si en el proceso de reconciliación no se puede lograr el desplazamiento cero sin un tamaño de pieza en bruto excesivo, se debe especificar y dimensionar un cordón de extracción.La estructura alámbrica para la lámina de metal fuera del borde de la pieza ahora se adjunta a los datos CAD del producto original y se recubre (o se ajusta con una lámina sólida), y el diseño final de la forma dibujada se puede simular como verificación y validación. del diseñoEl siguiente paso es extraer las caras de la matriz de la forma dibujada, teniendo en cuenta la deformación elástica de la lámina, que se puede estimar como la tensión de formación final promedio dividida por el módulo de elasticidad de la lámina metálica.La hoja de metal se contraerá en esa cantidad cuando se abra el troquel y se relajen las tensiones finales de formación.Las caras extraídas del troquel deben hacer contacto con la hoja de metal solo en los radios interiores, pero se deben agregar superficies de salida y líneas de perfil alrededor de los bordes.Además, se deben extraer todas las caras del troquel para los troqueles de línea y definir las holguras, las compensaciones, el corte y los recorridos.Se puede encontrar una discusión más detallada y ejemplos del algoritmo de diseño propuesto en el documento técnico de SAE "A Direct Engineering Approach to Draw Die Binder Development Design".Se deben desarrollar archivos CAD de todos los elementos de la cara del troquel y las piezas de chapa, ya que entrarán y saldrán de un troquel, incluidas las piezas de desecho recortadas.En el proceso de diseño de la cara del troquel, el diseñador se da cuenta de una serie de problemas que serán importantes para el equipo de prueba de troqueles, los fabricantes de troqueles, los ajustadores de troqueles de la línea de prensa y los solucionadores de problemas.Estos incluyen dibujos que muestran la ubicación de la rejilla circular en el blanco, las tensiones críticas en las ubicaciones del producto y otras instrucciones y advertencias.EA Herman, "Un enfoque de ingeniería directa para dibujar el diseño de desarrollo de encuadernadora", documento técnico SAE 2020-01-0952, 2020, doi: 10.4271/2020-01-0952.Z. Marciniak, JL Duncan y SJ Hu, Mechanics of Sheet Metal Forming (Oxford, Reino Unido: Butterworth Heinemann, 2002).Centro de Fabricación y Materiales Avanzados de la Universidad de Oakland (CAMM)Ver más por el Dr. Sergey GolovashchenkoVer más de Edmund HermanLeer más de este númeroSTAMPING Journal es la única publicación industrial dedicada exclusivamente a atender las necesidades del mercado de estampado de metales.Desde 1989, la publicación se ha dedicado a cubrir las tecnologías de vanguardia, las tendencias de la industria, las mejores prácticas y las noticias que ayudan a los profesionales del estampado a administrar sus negocios de manera más eficiente.Acceda fácilmente a valiosos recursos de la industria ahora con acceso completo a la edición digital de The FABRICATOR.Acceda fácilmente a valiosos recursos de la industria ahora con acceso completo a la edición digital de The WELDER.Acceda fácilmente a valiosos recursos de la industria ahora con acceso completo a la edición digital de The Tube & Pipe Journal.Disfrute de acceso completo a la edición digital de STAMPING Journal, que sirve al mercado de estampado de metales con los últimos avances tecnológicos, mejores prácticas y noticias de la industria.Acceda fácilmente a valiosos recursos de la industria ahora con acceso completo a la edición digital de The Fabricator en Español.© 2022 FMA Communications, Inc. 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