Comprenda los detalles del diseño de estampado de metal

Diseño asistido por computadora (CAD) Es tan asombroso que puede ayudar a las personas a mejorar el procesamiento de metales. Pero lo cierto es que el estampado de metal de precisión presenta algunos de los mismos problemas. Una forma de solucionarlos es colaborar con un ingeniero de estampado de metal en las primeras etapas del proceso de diseño.

Si bien el proceso de estampación de metal es preciso, tiene sus limitaciones. El grosor, la dureza y la orientación del grano del material pueden tener un impacto significativo en el producto final. Los materiales comúnmente procesados incluyen metales ferrosos, metales no ferrosos, acero inoxidable y otros. Cuando los fabricantes eligen el material adecuado, los ingenieros pueden ayudarles a garantizar que este satisfaga sus necesidades y no presente problemas como el agrietamiento.

Si comprende cómo funciona el estampado de metal, podrá evitar errores. Esto le ahorrará grandes gastos y garantizará un proceso de producción más eficiente.

¿Qué es el estampado de metal?

La estampación de metal es un método de fabricación versátil.Permite mecanizar láminas metálicas planas para obtener componentes complejos. Es un proceso industrial que moldea láminas metálicas planas con la configuración deseada mediante herramientas y matrices especializadas.

El proceso de estampación de metal consiste en insertar una lámina plana de metal en una prensa de estampación. El metal puede estar en forma de bobina o en blanco. La prensa de estampación, equipada con una herramienta y una matriz, moldea el metal en la forma requerida. Las técnicas utilizadas en la estampación de metal incluyen el punzonado, el doblado, el repujado, el troquelado, el rebordeado y el acuñado.

Beneficios del estampado de metales en la fabricación

La estampación de metal ofrece varias ventajasEstas incluyen la rentabilidad para la producción a gran escala, la calidad constante de las piezas y la capacidad de crear geometrías complejas con tolerancias estrictas. Este método de fabricación es crucial en muchas industrias, como la automotriz, la aeroespacial, la electrónica y la fabricación de dispositivos médicos, ya que estas industrias requieren piezas metálicas de precisión.

Criterios de diseño para estampación de metal

En el estampado de metal, se prensan y cortan bobinas o láminas de metal con una forma específica. El estampado incluye diversos métodos de conformado, como punzonado, troquelado, estampado y troquelado progresivo. Dependiendo de la complejidad de la pieza, estos métodos pueden utilizarse individualmente o en combinación. Para obtener los mejores resultados, los ingenieros deben seguir las Detalles del diseño de estampación de metal..

Ranuras y agujeros

En la estampación de metal, se utilizan herramientas de acero llamadas punzones para perforar el metal y formar agujeros y ranuras. En el proceso, el punzón presiona la lámina o tira de metal en el agujero de la matriz. Cuando el material empieza a ceder a la fuerza del punzón, se corta y se cizalla. Finalmente, el material se corta por completo y se rompe en el punto donde se unen los bordes del punzón y la matriz.

Esto crea un orificio con una parte superior lisa y una base cónica, dejando rebabas en la rotura del material. Debido al funcionamiento de este proceso, las ranuras y los orificios no son perfectamente rectos. Se pueden lograr paredes idénticas mediante un paso de procesamiento adicional. Sin embargo, este procesamiento secundario incrementa los costos.

Diámetro mínimo

El estándar de diseño para el diámetro mínimo depende del material seleccionado. Para materiales dúctiles como el aluminio, el diámetro mínimo del orificio debe ser al menos 1,2 veces el espesor del material. Para materiales con mayor resistencia a la tracción, como las aleaciones de acero inoxidable, se recomienda un diámetro mínimo de 2 veces el espesor del material.

Además, el ancho de la ranura debe ser al menos 1,5 veces el espesor del material. Si bien se pueden utilizar diámetros menores, requieren procesos o herramientas especiales costosos. Esto incrementa el costo de la pieza y la probabilidad de daños en la herramienta.

Distancia desde el borde

Las ranuras y los agujeros pueden estar cerca del borde, pero deben estar al menos a una distancia del doble del espesor del material. De lo contrario, el material entre el agujero y el borde podría abombarse. Si el agujero está demasiado cerca del borde, podría abombarse o deformarse durante el estampado. Estas características deberán ser retrabajadas o sometidas a otros pasos, lo que las encarecerá.

Distancia desde Bends

Realice orificios o ranuras de menos de 2,5 mm de ancho o grosor, con una separación de al menos el doble del espesor del material (2x MT) más el radio de la forma. Para orificios o ranuras mayores, la separación mínima debe ser 2,5 veces el espesor del material más el radio de la forma. Si los orificios y ranuras se ubican a una distancia inferior a la recomendada, pueden producirse deformaciones, hinchamientos o estiramientos.

Doblado y conformado

Los dobleces y otras características de conformado se encuentran a menudo en las etapas finales del troquelado progresivo. La dirección de la fibra del material es un factor clave al considerar las características de doblado. Cuando la dirección de la fibra del material coincide con la dirección del doblez, este es propenso a agrietarse, especialmente en materiales de alta resistencia, como aleaciones de acero inoxidable o materiales templados. Al diseñar un doblez, se debe considerar la dirección de la fibra del material para obtener los mejores resultados, y esta debe indicarse en el plano.

Altura de curvatura

Es fundamental garantizar que haya suficiente material para realizar el doblez correctamente. Una forma de conseguir suficiente material para ejecutar el doblez correctamente es seguir el estándar de altura mínima de doblez. La altura recomendada para un elemento de doblez es 2,5 veces el espesor del material más el radio de doblez. Se pueden realizar dobleces más cortos, pero requieren manipulación adicional.

Doblando cerca del borde

Las características de doblado cerca del borde deben aumentar la separación del material o tener un corte de liberación en el pliegue. De lo contrario, el material podría romperse a ambos lados de la pieza doblada. Al aumentar la separación del material, esta debe ser al menos igual al radio de doblado. Como alternativa, el diseñador puede crear una ranura cerca del área de doblado. La ranura debe tener al menos el doble del ancho del espesor del material y la longitud debe ser igual al radio de doblado más el espesor del material.

Prevención de deformaciones y abultamientos

Las ranuras de alivio también ayudan a prevenir la deformación o abombamiento que puede ocurrir al doblar materiales más gruesos. Cuanto menos se doble el material más grueso, mayor será la probabilidad de abombamiento. Diseñar ranuras de alivio a ambos lados del doblez ayuda a reducir el abombamiento. Se recomienda usar marcas en el plano para señalar las áreas donde no se permite el abombamiento.

Dimensiones y tolerancias

Para características punzonadas, perforadas y estampadas, la característica dimensional debe medirse desde el borde de corte. Las dimensiones internas se miden a lo largo del tramo más corto de la dirección de corte, y las externas, desde el tramo más largo. Si las características críticas no toleran la rotura del borde ni la aplicación de conicidad, el fabricante puede lograr un borde recto mediante operaciones secundarias. Sin embargo, esto incrementará el costo del proyecto.

Para las características conformadas, los diseñadores siempre deben indicar las dimensiones internas de la característica. Para las características ubicadas en el extremo exterior de una pieza conformada, se debe considerar la tolerancia angular del doblez (generalmente ±1 grado) y la distancia en el doblez. Cuando la característica contiene múltiples dobleces, se debe considerar y calcular la superposición de tolerancias.

La selección de materiales y su impacto

En el campo de la estampación de metales de precisión, La elección del material es muy importanteNo basta con elegir un metal, también es necesario comprender su función en el proceso de estampación y los requisitos del producto final. Dado que las propiedades del material pueden tener un gran impacto en el resultado, es fundamental comprender la función de los diferentes metales y buscar asesoramiento experto.

El papel de los diferentes metales

El estampado de metal permite procesar una amplia gama de metales, ya sean ferrosos o no ferrosos, acero inoxidable o aluminio. Cada tipo de metal tiene sus propias propiedades únicas. Es importante comprender estos matices para obtener los resultados deseados.

Propiedades del metal y su efecto en los resultados del estampado:

• La dureza de un metal afecta la facilidad con la que se puede moldear durante el proceso de estampación.
• La orientación de los granos afecta la resistencia del producto final.
• El grosor del metal también influye en la facilidad con la que se moldea.

Existen muchos materiales diferentes que pueden utilizarse para la fabricación de metales de precisión. A continuación, se presentan algunos de los más utilizados:

• Metales ferrosos y no ferrososMetales ferrosos y no ferrosos. Cada tipo de metal tiene sus propias ventajas. Por ejemplo, los metales ferrosos son más magnéticos, mientras que los no ferrosos son menos propensos a oxidarse o corroerse.
• Acero inoxidable:conocido por ser fuerte y resistente al óxido.
• Aluminio:Muy ligero y fácil de moldear, lo que lo hace ideal para crear patrones intrincados.
• Titanio y metales preciosos:Estos metales son conocidos por ser fuertes y resistentes a la oxidación o corrosión.
• Películas de metal y poliéster pre-revestidas:dar a las piezas estampadas protección extra o determinadas características.
• Cables:Se utiliza comúnmente para tareas específicas que requieren flexibilidad.

Orientación experta sobre la selección de materiales

Elegir el material metalúrgico adecuado no basta. El asesoramiento experto puede ser muy útil para garantizar que el material satisfaga las necesidades de diseño y producción.

La importancia de consultar a un ingeniero de estampación de metales:

• La experiencia de un ingeniero ayuda a conectar los objetivos de diseño con los desafíos de producción.
• Pueden brindarle información sobre cómo reaccionará el material durante el proceso de estampado, garantizando así que el producto final satisfaga sus necesidades sin sacrificar la calidad ni la utilidad.

Posibles problemas con ciertos materiales y alternativas:

• Existen muchos tipos de metales. Algunos pueden ser más propensos a agrietarse durante el estampado.
• Los materiales demasiado frágiles pueden no ser adecuados para diseños que requieren gran flexibilidad. En este caso, un ingeniero de estampación de metal puede ofrecer alternativas que se ajusten mejor a las necesidades del diseño.
• La experiencia de un ingeniero puede ayudar a una empresa a evitar errores que cuestan dinero y retrasan la producción. Esto, en última instancia, garantiza un proceso más fluido desde el diseño hasta el procesamiento del producto.

Desmintiendo los mitos del estampado de metal

La estampación de metales es un proceso versátil y eficiente.Sin embargo, no siempre se percibe correctamente. Existen algunos conceptos erróneos comunes que pueden llevar a malas decisiones o a la imposibilidad de obtener los mejores resultados. Si abordamos estos conceptos erróneos, podemos garantizar que los proyectos de estampado de metal se realicen con mayor fluidez y precisión.

Reemplazo de otros materiales y procesos

Mucha gente piensa que la metalurgia puede reemplazar otros materiales y métodos. Esto se debe a su belleza, pero la verdad es que no es tan complicada.

Cuando se utiliza el estampado metálico en lugar de piezas artificiales o fundidas, surgen diversos problemas. El estampado metálico, si bien es preciso y rápido, no es la mejor solución para todos los problemas. El moldeo y la fundición ofrecen sus propias ventajas, y sustituirlos directamente por el estampado puede resultar complicado. Por ejemplo, una pieza compleja moldeada en plástico puede no ser fácil de convertir en un estampado metálico. Esto se debe a la naturaleza del material y a los diferentes métodos de fabricación.

Ejemplos reales ilustran la complejidad del problema. Por ejemplo, un fabricante desea fabricar una versión metálica de una pieza moldeada en plástico. Es fácil crear patrones complejos mediante moldeo de plástico, pero costoso mediante estampación metálica. Requiere más de una estación de moldeo, lo que incrementa el tiempo y el coste de producción. Por lo tanto, el proceso de metalización no sustituye a ningún otro método de procesamiento.

Solución de problemas clave

Al estampar metal, se requiere gran precisión. Sin embargo, pueden surgir problemas si hay falta de claridad o si se modifican aspectos importantes a última hora.

Los aspectos importantes deben aclararse desde el principio. Al diseñar piezas metálicas estampadas, es fundamental identificar las dimensiones críticas lo antes posible. Estas dimensiones son cruciales para el funcionamiento y el ajuste de la pieza. Al determinar estas dimensiones con antelación, los estampadores de metal pueden garantizar que los métodos de producción y las herramientas cumplan con los requisitos. Esto da como resultado la producción de una pieza que cumple con los requisitos del usuario.

El costo de cambiar dimensiones importantes después de que el herramental se haya desarrollado o incluso fabricado puede ser prohibitivo. Estos cambios requieren modificaciones en el herramental y pueden causar retrasos en el trabajo. Por ejemplo, si el diseño de una pieza se ha finalizado y las herramientas Se ha realizado.

Sin embargo, si el departamento de calidad añade dimensiones más críticas, podría ser necesario cambiar las herramientas. Estos cambios pueden incrementar los costos y prolongar el tiempo de producción. Esto demuestra la importancia de una comunicación clara y una planificación exhaustiva desde el principio.

Precisión y tolerancias en el diseño

Lograr precisión en el estampado de metal requiere un equilibrio preciso entre los requisitos del diseñador y la fabricación real. Es fundamental comprender los detalles de las tolerancias y las herramientas utilizadas en el proceso de diseño para garantizar que el producto final funcione correctamente y sea más económico.

El papel del diseño asistido por computadora

El diseño asistido por computadora (CAD) ha transformado la forma en que diseñamos y fabricamos. Sin embargo, también es importante comprender sus limitaciones y los problemas que puede causar.

El diseño CAD a veces puede ser demasiado restrictivo, y los diseñadores pueden malinterpretar la precisión del software CAD. Es posible crear piezas con tolerancias extremadamente estrictas en una computadora. Sin embargo, producir o mecanizar piezas estampadas de metal con la misma precisión resulta difícil y costoso. Por ejemplo, el CAD puede configurarse con un cierto número de decimales. Esto puede funcionar en una computadora, pero no en la producción a gran escala.

Es importante reproducir estándares realistas y rentables en los procesos metalúrgicos. Es bueno buscar la perfección, pero también es fundamental encontrar un equilibrio entre los objetivos de diseño y la realidad. Si las tolerancias son demasiado específicas, aumentan los costos de producción y el valor del producto final no aumentará.

Hablar con un experto en estampado de metal durante la fase de diseño ayudará a garantizar que el diseño CAD sea realista. Esto agilizará el proceso de producción y garantizará que el producto cumpla con los estándares sin un coste excesivo.

Diseñe bordes seguros y efectivos

Los lados y bordes de las piezas metálicas estampadas son fundamentales para su funcionamiento y seguridad. Se debe tener cuidado al fabricarlas. En definitiva, es fundamental garantizar que funcionen correctamente sin comprometer la seguridad personal.

Surgen problemas al intentar resolver bordes y caras afiladas. Estos bordes y caras pueden ser peligrosos, especialmente durante el ensamblaje de piezas o al usarlas por primera vez. Además, las formas demasiado afiladas pueden causar problemas durante el proceso de estampado. Por ejemplo, los moldes se desgastan más rápido o tienen mayor probabilidad de error.

Obtener una solución de diseño más segura y eficaz. Los diseñadores no deberían limitarse a decir "eliminar todos los bordes afilados". Más bien, deberían indicar qué partes de la pieza requieren condiciones de borde específicas según su funcionamiento.

Por ejemplo, si el filo de una esquina podría cortar o desgastar otra pieza, lo mejor sería redondearla. Consultar con un experto en estampación de metal puede ayudarle a encontrar el mejor diseño de borde que combine seguridad, practicidad y facilidad de producción.

Soporte para el Diseño para la Fabricación (DFM)

El Diseño para la Fabricación (DFM) es un enfoque proactivo del diseño. Garantiza que los productos no solo sean útiles y estéticamente atractivos, sino también sencillos y económicos de fabricar. Al considerar los problemas y oportunidades de fabricación desde el principio del proceso de diseño, el DFM puede ayudar a mejorar la fabricación de productos, agilizar su comercialización y a reducir costes.

Revisión completa de DFM

Para identificar posibles problemas y oportunidades de fabricación lo antes posible en el proceso de diseño, se debe realizar una verificación DFM exhaustiva. Esta verificación garantiza que el plan sea óptimo para fabricar el producto de forma rápida y rentable.

Un proceso de revisión exhaustivo de DFM incluye los siguientes pasos:

• Revisión de los requisitos del cliente:Averigüe para qué se utilizará la pieza, cuánto durará y si hay otros requisitos.
• Reglas y leyes que deben seguirse:Asegúrese de que el diseño siga todas las reglas o estándares que se aplican a la organización.
• Evaluar los materiales y su función.:Seleccione el material apropiado para el uso de la pieza y el método de fabricación.
• Herramientas:Asegúrese de que el plan pueda completarse de forma rápida y sencilla utilizando las herramientas y máquinas existentes.
• Necesidades de ensamblaje final y embalaje:Considere cómo se ensamblará la pieza en el producto completo y qué limitaciones existen en términos de transporte o embalaje.

La importancia de la colaboración entre el fabricante y la empresa de estampación metálica:

• Cuando ambas partes colaboran, se garantiza que ambas sepan cuáles son los objetivos y las limitaciones del diseño.
• La empresa de estampación de metal puede proporcionar información útil sobre cómo producir el diseño.
• El fabricante, a su vez, puede aclarar cualquier necesidad funcional o estética.
• Este enfoque colaborativo puede ayudar a las personas a tomar mejores decisiones de diseño. Esto se traduce en menos cambios en el diseño y un proceso de producción más eficiente.

El papel de los prototipos

La creación de prototipos es una parte importante del proceso DFM, ya que permite a la empresa probar y garantizar que su diseño funcionará antes de iniciar la producción en masa.

Cuándo y por qué crear un prototipo:

• Si existen dudas sobre cómo funcionará un diseño en el mundo real, un prototipo puede ayudar a resolverlas.
• Para diseños complejos o innovadores, un prototipo puede mostrarle cualquier problema u oportunidad que no anticipó.
• También puedes utilizar prototipos para ver cómo reaccionará el mercado a un nuevo producto antes de ponerlo en producción en masa.

Beneficios de utilizar software de simulación para comprobar si un plan es viable:

• El software de simulación puede generar un modelo de cómo funcionará el diseño en diferentes situaciones. Esto ayuda a identificar puntos débiles o áreas de mejora.
• Los diseñadores pueden identificar y resolver problemas en la producción en las primeras etapas del proceso de planificación simulando el proceso de producción.
• El uso de software de simulación reduce la necesidad de prototipos reales. Esto puede ahorrar tiempo y dinero. Sin embargo, la simulación y el prototipado pueden funcionar conjuntamente cuando se requiere una verificación real. En definitiva, puede ofrecer una visión completa del funcionamiento del diseño.

Para resumir

Comprender los pormenores del estampado metálico durante la fase de diseño puede contribuir a una producción más eficiente. Esto se traduce en ahorro de tiempo, dinero y recursos. La colaboración y el asesoramiento de expertos son clave para garantizar que las ideas sean innovadoras y se hagan realidad.

Yonglihao Machinery puede brindarle alta calidad servicios de estampación de metalCon socios en toda Europa y Estados Unidos, podemos ofrecer la solución perfecta para cualquiera de sus necesidades.

Preguntas frecuentes

¿Qué materiales se utilizan comúnmente en la estampación de metales?

Los materiales comunes utilizados en el estampado de metales incluyen acero inoxidable, aluminio, cobre y acero al carbono. Cada uno se selecciona por sus propiedades y aplicaciones únicas.

¿Cómo afecta el espesor del material al proceso de estampación de metal?

El espesor del material es crucial en la estampación de metal, ya que influye en el herramental, el diseño de la matriz y el proceso de fabricación en general. Los materiales más gruesos pueden requerir herramental más robusto y prensas de mayor tonelaje.

¿Cuáles son las consideraciones clave para diseñar agujeros y ranuras en el estampado de metal?

Al diseñar orificios y ranuras, considere su tamaño, forma y ubicación. Esto garantiza que sean compatibles con el material y el proceso de estampación elegidos. Se deben respetar los tamaños mínimos de orificio y las directrices de espaciado para evitar la distorsión del material.

¿Cómo puedo evitar la distorsión del material durante el proceso de estampación de metal?

Para evitar la distorsión del material, considere factores como la selección del material, el diseño de la pieza y el herramental. Un diseño adecuado, basado en los principios de fabricación, y el mantenimiento de un espesor adecuado del material pueden ayudar a minimizar la distorsión.

¿Cuál es la importancia del radio de curvatura en el diseño de estampación de metal?

El radio de curvatura es crucial en el estampado de metal, ya que afecta la integridad estructural y la apariencia de la pieza. Un radio de curvatura adecuado ayuda a prevenir el agrietamiento y garantiza un acabado liso.

¿Cómo puedo lograr ahorros de costos en el diseño de estampación de metal?

Se pueden lograr ahorros de costos optimizando el uso de materiales, simplificando el diseño de piezas y seleccionando los procesos de fabricación más eficientes. Los principios de diseño para la fabricación pueden ayudar a reducir los costos de producción.