Hướng dẫn thiết kế chuẩn sản phẩm kim loại tấm (Sheet metal) – Phần 1

      Các điểm lưu ý trong thiết kế nhằm giảm thiểu lỗi cho các sản phẩm kim loại tấm khi sử dụng công nghệ cắt laser, đột CNC, chấn CNC, lốc, hàn.

Sai hỏng trong thiết kế sản phẩm

Trong thực tế, nghiên cứu đối với lĩnh vực gia công sản phẩm kim loại tấm cho thấy rằng khi thiết kế sản phẩm mới, các nhà sản xuất dành 30% đến 50% thời gian khắc phục các lỗi và gần như 24% những sai sót liên quan đến tính công nghệ. Các kỹ sư thiết kế mô hình 3D trên máy tính rất đẹp và lý tưởng nhưng họ thường không nắm rõ các nguyên công chế tạo thực tế cũng như những quy định về công nghệ khiến sản phẩm khi làm ra thường bị sai hỏng. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sai hỏng gây ra bởi bề dày vật liệu, kích thước lỗ, vị trí lỗ, khoảng cách giữa các lỗ, đường gấp... không phù hợp. Hướng dẫn dưới đây sẽ đưa ra những tiêu chuẩn trong thiết kế, giúp các kỹ sư giảm thiểu các lỗi khi gia công chế tạo.

Mô hình thiết kế 3D chi tiết dạng tấm được tạo hình bằng đột CNC, cắt laser kết hợp với chấn gấp CNC

Chọn kích thước lỗ đột

Đường kính lỗ đột nên lớn hơn độ dày của tấm ( T ). Đường kính lỗ đột bé hơn so với bề dày của tấm khiến tải khi đột cao hơn, via trên sản phẩm nhiều hơn, ảnh hưởng đến tuổi thọ cả dụng cụ đột và tấm kim loại.
Đối với cắt laser, đường kính lỗ đột ngoài phụ thuộc vào chiều dày vật liệu còn phụ thuộc vào vật liệu, khí sử dụng để cắt. Ví dụ: cắt laser thép đen dày 1,5 mm, nếu cắt bằng oxy đường kính lỗ nhỏ nhất là 0,75mm, cắt bằng ni tơ đường kính lỗ nhỏ nhất là 1,7mm, vật liệu bằng inox đường kính lỗ nhỏ nhất sẽ khác so với cắt vật liệu thép đen.

Tiêu chí chọn kích thước lỗ đột

Khoảng cách các lỗ đột, vị trí lỗ đột

Khoảng cách giữa các lỗ trên tấm vật liệu cũng là lỗi thông dụng mà các kỹ sư thiết kế thường gặp phải. Khoảng cách giữa hai lỗ ít nhất bằng hai lần so với độ dày tấm (2 T ), nếu không muốn nói nhiều hơn nữa. Khoảng cách giữa các lỗ đảm bảo độ bền của kim loại và ngăn ngừa lỗ biến dạng trong quá trình chấn dập.

Tiêu chí chọn khoảng cách các lỗ đột

Trong trường hợp lỗ phải nằm sát với cạnh tấm kim loại, khoảng cách cạnh lỗ tới mép tấm kim loại tối thiểu từ 1,5T đến 2T. Tiêu chí khoảng cách đưa ra cũng nhằm đảm bảo độ bền của sản phẩm sử dụng sau này.

Tiêu chí chọn khoảng cách lỗ đột và mép tấm kim loại
Nguyên lý về khoảng cách lỗ đột và khoảng cách lỗ đến mép tấm kim loại không chỉ đúng đối với trường hợp gia công bằng phương pháp đột CNC mà đúng cả đối với phương pháp cắt laser, cắt tia nước CNC.

Vị trí đường chấn gấp, bán kính cong cạnh gấp

Thông thường, khoảng cách đề xuất giữa lỗ và cạnh chấn là 1,5 lần so với độ dày tấm cộng với bán kính uốn cong (1,5 T + H ). Nguyên lý về cạnh chấn có thể áp dụng đối với gia công kim loại tấm bằng phương pháp cắt laser

Trong trường hợp kỹ sư thiết kế không kiểm tra khoảng cách này có đảm bảo hay không thường dẫn đến trường hợp sau khi chấn các lỗ gần với đường chấn sẽ bị méo. Xưởng sản xuất thường nhận được thiết kế cho các bộ phận kim loại tấm với những sai lầm liên quan đến vị trí đường chấn và bán kính cong. Điều này có thể dẫn đến sản phẩm hình thành khác biệt so với các mô hình thiết kế ban đầu.

Khóa học về thiết kế kim loại tấm:

Bạn có thể học về thiết kế kim loại tấm trên phần mềm Solidworks:
Nguồn: TN TECH.