Proceso de flexión de chapa metálica: A Practical Guide to Process Analysis
By Author: Mark Hanks
Introducción
El proceso de flexión de chapa metálica se utiliza ampliamente en electromecánica, automotor, and aerospace industries for sheet metal forming enclosures, Gabinetes, and panels. Frenos de presión CNC Moldeado en frío en láminas en varias formas utilizando herramientas estándar o personalizadas. La racionalidad del proceso de flexión de chapa metálica influye directamente en las dimensiones finales y en la calidad de las piezas. Este artículo comparte técnicas prácticas derivadas de análisis y experimentos para apoyar mejores resultados en el conformado de chapa metálica(Un proceso eficaz de flexión de chapa metálica no solo mejora la precisión del doblado, sino que también reduce el desperdicio de materiales, y costes de producción. ).
1. Cómo calcular la longitud desplegada de la chapa metálica
Durante el proceso de flexión de chapa metálica, Un cálculo preciso de la longitud desplegada es esencial para garantizar la precisión en la flexión. La longitud sin plegar depende del grosor del material, Ángulo de flexión, y herramientas.
1.1 Método de capa neutra (para curvas no rectangulares)
Durante el plegado, La capa exterior se estira y la interior se comprime, mientras que la capa neutra (entre ellos) No experimenta ninguna de las dos de las dos situaciones de est. Su longitud se mantiene constante, lo que lo convierte en la referencia para la longitud en blanco. Su posición varía con la deformación: para un espesor δ ≤ 4 mm, Se encuentra a unos 0,5δ de la superficie interior; para δ ≥ 5 mm, a unos 0,34δ. La longitud de la capa neutra es igual a la pieza en blanco desplegada requerida.
•Para un grosor de material δ ≤ 4 mm, La distancia de la capa neutra a la superficie interior es aproximadamente 0,5δ.
•Para un espesor δ ≥ 5 mm, es aproximadamente 0,34δ.
La longitud de la capa neutra corresponde a la longitud de la pieza requerida para la pieza.
1.2 Método del coeficiente de compensación (para curvas en ángulo recto)
Es posible derivar experimentalmente el coeficiente de compensación empírica de flexión para curvas en ángulo recto, y la dimensión desplegada se calcula como:
L = A B − 2d 2D
Donde:
•L = longitud desplegada
•A, B = dimensiones externas de la parte doblada
•δ = espesor del material
•Δ = compensación de coeficientes
Ejemplo: Si A = 35 mm, B = 60 mm, y δ = 4 mm, entonces la longitud de la parte desplegada = 88 mm.
Fig.1 Figura de formación de la flexión
Tabla 1: Coeficientes de compensación de flexión (Valores de referencia)
| Grosor δ (milímetro) | Coeficiente de compensación Δ | Apertura común del chip V (milímetro) |
| 1.0 | 0.1 | 6 |
| 1.5 (1.2) | 0.2 | 9 |
| 2.0 | 0.3 | 12 |
| 2.5 | 0.3 | 16 |
| 3.0 | 0.4 | 20 |
| 3.5 | 0.4 | 20 |
| 4.0 | 0.5 | 25 |
| 5.0 | 0.6 | 32 |
| 6.0 | 0.8 | 32 |
| 8.0 | 1.2 | 55 |
Nota: Al doblar piezas largas donde la presión supera el límite de tonelaje del freno de presión, Puede ser necesaria una abertura no estándar para el chip en V. El coeficiente de compensación debe ajustarse en función de los resultados de la flexión de los ensayos. Por ejemplo:
•Lámina de 5 mm de grosor: Chip V estándar de 32 mm (Δ = 0.6); si la longitud se aproxima a 3000 mm, usar un chip V-die de 55 mm y reducir Δ en 0,1.
•Para una lámina de 6 mm de grosor ≥ 2000 mm de largo, seleccionar un chip V-die de 55 mm y ajustar Δ en 0,4 (ajustado desde 0,8).
Los coeficientes de compensación son valores desarrollados empíricamente para un freno de presión específico y las herramientas asociadas y el material específico. Deberían resolverse de nuevo para cada caso.
2. Cómo elegir las herramientas para frenos de presión
Un aspecto crítico del flexión de chapa metálica es la selección de herramientas adecuadas. Herramientas para flexión por prensa, Como sistema, consiste en un punzón (Dado superior) y un dado (Dado inferior). La selección está determinada por la naturaleza del material, su grosor, y las dimensiones de la curvatura para evitar una colisión entre la pieza y las herramientas, así como para evitar daños en el troquel o en la máquina de flexión debido a la selección inadecuada de la abertura del troquel en V.
2.1 Dado inferior (V-Die) Selección
Los troqueles estándar de freno de presión inferior suelen tener varias aberturas en forma de V de diferentes anchos y ángulos en un solo bloque de matriz. Para operaciones estándar, la abertura del chip en V tendrá entre 6 y 8 veces el grosor de la lámina. Para láminas más finas, y donde se desea una curva de mayor radio, Se elegirá una apertura más amplia. La abertura del chip en V puede tener una forma y tamaño estándar, o pueden ser modificadas, o fabricado, o hecho, para satisfacer un requisito específico.
Tabla 2: Aperturas recomendadas de B-die
| Grosor del material (milímetro) | Aperturas recomendadas de B-die (milímetro) | Multiplicador de zonificación |
| 1.0 | 6 - 8 | 6× - 8× |
| 1.5 | 9 - 12 | 6× - 8× |
| 2.0 | 12 - 16 | 6× - 8× |
| 3.0 | 18 - 24 | 6× - 8× |
| 4.0 | 24 - 32 | 6× - 8× |
| 5.0 | 30 - 40 | 6× - 8× |
| 6.0 | 36 - 48 | 6× - 8× |
| 8.0 | 48 - 64 | 6× - 8× |
2.2 Dado superior (Punch) Selección
1) Puñetazos Rectos
• Utilizado para doblar láminas de grosor
2) D ≤ 3 mm
• Útil para curvas con múltiples operaciones
3) Puñetazos de cuello de ganso
• Diseñado para piezas en forma de U de profundidades variables
• Punzones pequeñas de cuello de ganso usadas para partes poco profundas
• Punzones grandes de cuello de ganso usados para partes profundas de material grueso
4) Puñetazos aplanantes
• Utilizado para aplanar bordes doblados de piezas retrabajadas
• Modificaciones personalizadas capaces de cumplir con requisitos de diseño únicos
Fig.2 Figura de sección transversal inferior del troquel
Hoja curva grande Hoja recta Hoja curva pequeña Hoja aplanadora
Fig.3 Figura de sección transversal superior del troquel
3. Cómo calcular la fuerza de flexión del freno de presión
Todas las herramientas de flexión cuentan con características de seguridad integradas contra altas presiones, sin embargo, Cada herramienta tiene un límite de seguridad único que no debe superarse. Antes de doblar, Debe confirmarse que la fuerza de flexión no superaría el límite de tonelaje del freno de presión, según el grosor de la lámina y la longitud de flexión requerida.
Una de las ecuaciones para calcular la fuerza de flexión es:
P = (1,6 × B × δ² × Rm) / (100 × V)
En esta ecuación:
•P = fuerza de flexión (tono)
•δ = espesor del material (milímetro)
•B = ancho de la hoja (milímetro)
•V = Anchura de apertura del troquel en V (milímetro)
•Rm = resistencia a la tracción del material (MPa)
La restricción sobre el tonelaje de flexión está determinada por el freno de presión específico y las herramientas utilizadas. La mayoría de las máquinas de flexión tienen una placa de clasificación de tonelaje fijada al bastidor, y el tonelaje también puede verificarse mediante sistemas de simulación de flexión CNC.
Tabla 3: Límites de tonelaje de curvatura del acero al carbono (Valores de referencia)
| Grosor (milímetro) | V-Die (milímetro) | Longitud máxima (milímetro) | Tonelaje máximo (t) |
| 0.8 | 6 | 3000 | 25 |
| 1.0 | 6 | 3000 | 39 |
| 1.5 | 9 | 3000 | 54 |
| 2.0 | 12 | 3000 | 84 |
| 2.5 | 16 | 3000 | 84 |
| 3.0 | 20 | 3000 | 98 |
| 3.5 | 20 | 3000 | 133 |
| 4.0 | 25 | 3000 | 141.3 |
| 4.5 | 25 | 2500 | 150 |
| 5.0 | 32 | 2500 / 1700 | 150 / 145 |
| 6.0* | 55 | 3000 | 150 |
| 8.0* | 55 | 1600 | 145 |
| 10.0* | 55 | 1000 | 140 |
Notas:
• La longitud máxima de flexión para acero al carbono es de 3100 mm; El tonelaje teórico no debe superar las 150 toneladas.
•Los elementos marcados con * superan el límite estándar y requerirían ajustes del programa; Esto conlleva riesgos para la seguridad y generalmente no se recomienda.
•Cuando una pieza supera el límite de tonelaje, otros enfoques pueden incluir cortar ranuras de proceso a lo largo de la línea de flexión o hacer ranuras en V de la lámina para reducir el grosor del material.
Table 4: Límites de tonelaje de curvatura en acero inoxidable (Valores de referencia)
| Grosor (milímetro) | V-Die (milímetro) | Longitud máxima (milímetro) | Tonelaje máximo (t) |
| 0.8 | 6 | 3000 | 25 |
| 1.0 | 6 | 3000 | 39 |
| 1.5 | 9 | 3000 | 54 |
| 2.0 | 12 | 3000 | 84 |
| 2.5 | 16 | 3000 | 84 |
| 3.0 | 20 | 3000 | 98 |
| 3.5 | 20 | 3000 | 133 |
| 4.0 | 25 | 3000 | 141.3 |
| 4.5 | 25 | 2500 | 150 |
| 5.0 | 32 | 2500 | 150 |
| 6.0* | 55 | 3000 | 150 |
| 8.0* | 55 | 1600 | 145 |
| 10.0* | 55 | 1000 | 140 |
Notas: Similar al acero al carbono, El acero inoxidable tiene una longitud máxima de flexión de 3100 mm con un límite teórico de tonelaje de 150 toneladas. Los elementos marcados con * superan el límite estándar y requieren ajustes del programa, que conllevan riesgos para la seguridad. Si los componentes superan el límite de tonelaje, Podría ser razonable modificar el proceso de flexión de chapa metálica.
4. Tipos comunes de piezas dobladas de chapa metálica
4.1 Partes en forma de U
Se requieren diferentes diseños de procesos de flexión de chapa metálica para la forma de U, En forma de Z, y otras piezas complejas. Para piezas en forma de U, una guía general es que la altura de flexión H debe ser menor o igual que la anchura de curvatura B para evitar interferencias de herramientas. Sin embargo, incluso cuando H ≤ B, Aún puede ocurrir interferencia si la altura de la curvatura es excesiva, normalmente cuando H ≥ 80 mm, La pieza puede contactar con la carcasa de la máquina de flexión durante el doblado.
Fig.4 Figura de formación de curvado
Fig.5 Diagrama de simulación de flexión
Las soluciones potenciales pueden incorporar las siguientes características:
• Doblar primero un ángulo obtuso (para permitir que las bridas pasen por la máquina de flexión), luego la curva en ángulo recto, y entonces la curva intermedia también puede aplanarse. (Nota: Este enfoque probablemente dejará marcas visibles en la pieza.)
• Uso de puñetazos de cuello de ganso (cuando H ≥ B) puede usarse, pero la aplicación de este enfoque puede necesitar ser verificable mediante simulación de prueba o flexión real.
Fig.6 Diagrama de simulación de flexión
4.2 Partes en forma de Z
La posibilidad de incorporar curvas en forma de Z se determina principalmente por la distancia desde la abertura del chip en V hasta el borde de la pieza. Un enfoque aceptable puede ser:
• Elegir la apertura y el punzón correctos del chip en V en función del grosor del material.
• Dibujar o simular la forma que se formará.
•Si aún no lo tienes claro, realizar algunas simulaciones físicas o doblar la máquina como prueba.
Fig.7 Diagrama de simulación de flexión
5. Problemas y soluciones comunes de flexión de chapa metálica
Pueden surgir varios problemas al doblar la chapa metálica. La siguiente tabla resume los problemas típicos y las soluciones prácticas.
| Descendencia | Posible mitigación |
| Altura insuficiente de la brida de flexión | • Aumentar la dimensión de la brida si el diseño lo permite. • Usar una abertura de chip V-die más pequeña (comprobar tonelaje) y ajustar la compensación.• Para δ ≤ 3 mm: H ≈ V/2 2; por δ > 3 mm: H ≈ V/2 4. |
| Deformación de agujeros en la línea de curvatura | • Perforar agujeros tras la curvatura. • Cortar ranuras de proceso a lo largo de la línea de flexión (Longitud de ranura ≈ diámetro del agujero).• Mantener el borde del agujero al menos a la mitad del ancho del chip V respecto a la línea de curvatura. |
| Interferencia de herramientas | • Ajustar la secuencia de flexiones—primero los bordes complejos, luego los bordes simples.• Utilizar herramientas especializadas (p ej., punzones de cuello de ganso o troqueles offset). |
| Agrietamiento en la curva | • Orientar la línea de flexión perpendicular a la dirección de rodamiento. • Recocer la zona de curvatura o elegir un material con mejor ductilidad. |
| Marcas superficiales en la parte doblada | • Aumentar el radio de punzón mediante la modificación de la herramienta.• Utilizar troqueles inferiores sin marcas.• Colocar película protectora entre el troquel y la lámina. |
| Dificultad de posicionamiento para bridas irregulares | • Marcar las líneas de flexión durante el corte láser como referencia. • Crear un accesorio que coincida con el contorno de la pieza. |
| Dimensiones conformadas no especificadas | • Utilizar un punto de referencia común para reducir el error acumulado. • Realizar flexiones de práctica y determinar el coeficiente de compensación. |
6.Factores que afectan a la calidad de la flexión de chapa metálica
1) Apertura V-Die:
La selección de una ranura en V depende principalmente del grosor de la lámina. Una ranura en V más ancha requiere una fuerza de flexión menor. En general, las láminas más finas utilizan V = 6t. Donde V es el ancho de la ranura en V del troquel inferior y t es el grosor de la lámina. La selección estándar del ancho inferior de ranura en V del troquel respecto al grosor de la lámina se muestra en la siguiente tabla.
| Espesor de lámina t / mm | Ancho de ranura en V |
| 0.5–2.6 | 6t |
| 3–8 | 8t |
| 9–10 | 10t |
2) Radio de punzón:
El radio exterior de curvatura de la pieza está determinado principalmente por el ancho de ranura en V del troquel inferior, mientras que el radio R del puñetazo superior también juega un papel concreto. El radio R del punzón superior es generalmente igual a, o ligeramente menos que, El grosor de la lámina. Al doblar aluminio duro, o otros materiales que tienen poca plasticidad, se debe usar un radio de punzón mayor y un tamaño de ranura en V para los troqueles superior e inferior para evitar roturas e agrietaciones. Además, Las ranuras de tope de grieta deben formarse en los extremos de la línea de flexión de la pieza.
3) Precisión del freno de presión:
La deformación por deflexión es generalmente el resultado de una carga desigual. Utiliza un freno de presión con una longitud de trabajo de 3200 mm con cilindros hidráulicos configurados a una carga de 100 t a cada lado. Tanto las vigas superior como la inferior se desviarán bajo la carga. Como resultado, el desplazamiento real del ram será menor que la longitud total de la viga, lo que resulta en diferentes ángulos de flexión. El ángulo de flexión será el mayor en el centro y disminuirá hacia los extremos, y afectará al tamaño total de la pieza.
4) Materia prima:
Falta de uniformidad en las materias primas: Diferentes grados de materiales pueden contener espesores de lámina distintos e incluso inconsistentes, Dureza, e incluso variaciones entre producciones. Grandes muelas, Articulaciones grandes, o incluso expansión debido al proceso de flexión, Todo puede llevar a una pérdida de precisión en el doblado. Las variaciones en el proceso de laminado pueden provocar un retroceso desigual y pérdida de precisión. Las diferencias localizadas en el material pueden provocar imprecisiones dimensionales debido a variaciones en la temperatura del material.
5) Retorno:
Retorno: Un material se dobla tanto durante la deformación elástica como la plástica. El ángulo de retroceso se correlaciona positivamente con la resistencia al límite elástico y negativamente con el módulo elástico. De las distintas técnicas de flexión, El springback es mejor con el control del aire y menos con acuñación, mientras que la flexión inferior es intermedia. Con el aumento del grosor de la lámina durante el doblado de chapa metálica, El retroceso de resorte se reduce.
Observaciones finales
Un éxito Proceso de flexión de chapa metálica requiere un cálculo preciso de la longitud desplegada, Selección adecuada de herramientas, Estimación correcta de la fuerza de flexión, y control de retroceso.
Optimizando continuamente el proceso de flexión de chapa metálica, Los fabricantes pueden mejorar la precisión del flexión, reducir los costes de producción, y lograr una calidad de producto más consistente.
Preguntas frecuentes
Q1: ¿Qué es la Asignación por Flexión?
La margen de flexión es la cantidad de chapa metálica que se estira como resultado de la flexión. Este valor se ve afectado por el material, Grosor de la lámina, y las herramientas de flexión.
El factor de margen de flexión también puede variar según el origen de la placa de acero y el tipo de freno de presión. Por eso, El valor real debe medirse in situ.
Los cálculos de margen de flexión suelen realizarse para una curva de 90°. Los valores específicos también varían según la apertura del troquel del freno de presión y el tipo de chapa.
Deducción por flexión y deducción por flexión, DK, son dos términos relacionados de la flexión de chapa metálica que se definen de forma diferente. Independientemente de la definición utilizada, la longitud del patrón plano se mantiene igual.
P2: ¿Qué es la deducción por flexión??
Durante el proceso de diseño de chapa metálica, Muchos ingenieros han experimentado el mismo dilema: ¿Por qué el componente de chapa metálica, que está diseñado con precisión y se despliega correctamente en SolidWorks, no se correlacionan con las mediciones necesarias cuando se envía a fabricación?
Mientras que una desviación de medición de flexión de 1-2 mm puede parecer menor, en realidad, Incluso una pequeña discrepancia en las medidas puede hacer que el conjunto sea insatisfactorio. Esto supondría un desperdicio de materiales y tiempos de entrega, así como un aumento del coste de producción.
La causa de este problema generalizado suele provenir de una mala comprensión o errores cometidos al definir la deducción por curvatura, Factor K, y margen de flexión. Estos parámetros conectan el diseño digital con el mundo físico. Estos parámetros forman la base de un diseño preciso de chapa metálica y tienen un impacto profundo en la calidad del producto y en la capacidad de fabricar el producto.
La deducción por flexión puede ser la más fácil de comprender de las tres. La deducción se debe al proceso de flexión que provoca el estiramiento de la capa exterior y la compresión de la capa interior de la lámina, mientras que la capa neutra de la lámina permanece sin cambios.
La deducción por flexión tiene en cuenta el "Longitud" que falta debido al estiramiento y compresión de la lámina.
Dedución por flexión = (OSSB × 2) - BA
Donde:
OSSB = contratiempo exterior
BA = margen de flexión
Los valores de deducción por curvatura casi siempre los proporcionan los fabricantes de chapa metálica para ciertos materiales, grosores y radios de curvatura específicos según su experiencia práctica.
P3: ¿Qué es el control del aire??
También conocido como flexión por separación o flexión libre, El proceso de flexión del aire crea una pieza metálica mediante el uso de un punzón para formar tres puntos de contacto en un troquel inferior.
Durante el procedimiento, El puñón superior y el troquel inferior de la prensa de freno no se cierran completamente. La chapa metálica no está completamente presionada contra el troquel inferior. Más bien, durante el proceso de flexión, La chapa metálica queda parcialmente sin soporte, o, "En el aire".
El ángulo de flexión está determinado por la profundidad de recorrido del punzón superior en relación con el troquel inferior, y también depende del grosor de la lámina. Como regla general, a medida que aumenta la profundidad de recorrido del punzón superior, El ángulo de flexión disminuye. Lo contrario ocurre con una menor profundidad de recorrido.
Ya que las partes que están dobladas al aire tienden a volver a brotar, El ángulo de flexión será aproximado y no exacto. Para diferentes piezas, El proceso debe ser inspeccionado y ajustado a las tolerancias requeridas.
P4: ¿Qué es el Bottom Bending??
Como el proceso de control del aire, La flexión inferior también utiliza un punzón y un troquel inferior en forma de V. Sin embargo, La chapa metálica está completamente en contacto y presionada entre el punzón superior y el troquel inferior.
En la flexión inferior, La chapa metálica hace contacto total con el troquel inferior. Por lo tanto,, El ángulo de flexión está determinado por el ángulo del troquel.
Debido al aumento de la fuerza de conformado y a la reducción del retroceso, La flexión inferior es más precisa y más adecuada para producciones a gran escala.
P5: ¿Qué es el resortback en la flexión de chapa metálica??
El retroceso de resorte describe la tendencia de un material a volver a su forma original tras la eliminación de una fuerza específica. Durante el proceso de doblar una sábana, El material experimenta tanto tensiones de tracción como de compresión en extremos opuestos. Después de eliminar la fuerza de flexión, La lámina intenta recuperar su forma original mediante las tensiones. La recuperación se denomina springback.
El retroceso se describe generalmente en dimensiones angulares. El retroceso de resorte es una función compleja de muchas variables, incluido el tipo de material, Grosor de la lámina, Presión de flexión, y radio de curvatura.
Cuando se aplica una presión variable sobre un material doblado, La fuerza de reacción cambia. Después de eliminar la presión aplicada, el ángulo rebota en la dirección opuesta. Esto se conoce como resorte por flexión.
El retorno de primavera se ve afectado por:
•Cuando se usa el mismo dado, Condiciones de flexión, y grosor: SPCC < AL < SUS
•Cuando se usa el mismo troquel y material, Una lámina más fina generalmente resulta en un mayor retroceso.
•Para el mismo material, un radio mayor de la curva interior, R, generalmente resulta en un mayor retroceso.
En general, mayor es la presión de flexión, Menos remonta el rebote.
P6: ¿Qué material es el más fácil de doblar?
De los materiales que son fáciles de doblar, La chapa de acero laminado en frío de SPCC es la más fácil de doblar entre los materiales de chapa.
De los distintos materiales en lámina, El acero laminado en frío SPCC es uno de los materiales más utilizados en la fabricación de chapa metálica, Y doblar este material también es fácil y facilita la flexión.
El SPCC es menos frágil y más dúctil, lo que lo hace más ventajoso para su uso en doblado y aún más para operaciones de flexión y conformado de chapa metálica. Las piezas hechas con SPCC suelen necesitar acabado para mejorar la superficie. Esto puede incluir pintar o electrodeponer. Pequeños defectos en la superficie o pequeños arañazos causados por la flexión suelen estar cubiertos en los procesos de acabado.
El SPCC incluso se considera uno de los materiales más fáciles de usar para doblar en aplicaciones de chapa metálica.
Q7: Cómo se determina el radio del puñetazo?
Para una curvatura determinada de chapa metálica, El ángulo del troquel debe ser menor que el ángulo de flexión. Un ejemplo de esto es un ángulo de flexión de 90 grados, Comúnmente se utiliza un ángulo de troquel de 88 grados.
Para láminas de 3 mm o menos, se utiliza un radio de punta de punzón de R0.6, pero si el procesamiento necesario tiene sus propias especificaciones, se puede usar un radio de R0.2.
El chip debe comprobarse para ver si tiene el rango necesario para el procesamiento y si tiene el rango necesario para la resistencia a la presión.
El dado debe comprobarse para asegurarse de que tiene la forma necesaria para la operación de flexión dada.
