Hướng dẫn thiết kế kim loại tấm: Chia sẻ từ Cơ Khí KCC

Thiết kế kim loại tấm là một quá trình quan trọng trong ngành công nghiệp chế tạo và gia công kim loại, bao gồm việc xác định các yếu tố kỹ thuật để tạo ra các sản phẩm từ kim loại tấm với hiệu suất tối ưu. Dưới đây là một cái nhìn chi tiết về các phần mềm thiết kế kim loại tấm phổ biến, hướng dẫn thiết kế và các sai lầm thường gặp.

Các phần mềm thiết kế kim loại tấm phổ biến hiện nay

Dưới đây là một số phần mềm thiết kế kim loại tấm phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp:

Autocad sheet metal

AutoCAD là một trong những phần mềm thiết kế CAD lâu đời và phổ biến nhất, và phiên bản Sheet Metal của nó được tối ưu hóa cho việc thiết kế kim loại tấm. Phần mềm này cung cấp các công cụ mạnh mẽ cho việc tạo và quản lý các bản vẽ kim loại tấm, cho phép người dùng thực hiện các phép toán phức tạp như xác định góc chấn, kích thước lỗ đột và các thông số kỹ thuật khác giúp giảm thiểu lỗi thiết kế và cải thiện độ chính xác của sản phẩm cuối cùng.

Solidworks sheet metal

SolidWorks là phần mềm thiết kế 3D nổi tiếng với các tính năng mạnh mẽ cho thiết kế kim loại tấm. Công cụ Sheet Metal trong SolidWorks cho phép thiết kế các chi tiết kim loại tấm với độ chính xác cao và cung cấp khả năng mô phỏng để đánh giá hiệu suất của sản phẩm trước khi sản xuất. Các tính năng như phân tích ứng suất, mô phỏng quá trình gia công kim loại tấm và kiểm tra khả năng lắp ráp giúp người dùng tối ưu hóa thiết kế và giảm thiểu rủi ro.

Inventor sheet metal

Autodesk Inventor cung cấp các công cụ thiết kế kim loại tấm mạnh mẽ, cho phép người dùng tạo các mô hình 3D và 2D với độ chính xác cao. Các tính năng như phân tích ứng suất, mô phỏng và xuất bản vẽ kỹ thuật giúp cải thiện chất lượng thiết kế và đảm bảo rằng các sản phẩm kim loại tấm đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

CATIA

CATIA là phần mềm thiết kế CAD cao cấp được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như ô tô, hàng không và vũ trụ. Với các công cụ chuyên dụng cho thiết kế kim loại tấm, CATIA cho phép người dùng tạo ra các mô hình 3D phức tạp và thực hiện các phân tích sâu rộng để dự đoán hành vi của kim loại trong quá trình gia công. CATIA hỗ trợ việc thiết kế các chi tiết chính xác và cải thiện khả năng sản xuất và lắp ráp.

>> Xem thêm: Gia công kim loại tấm là gì? Các phương pháp gia công phổ biến hiện nay

Hướng dẫn thiết kế kim loại tấm

Thiết kế kim loại tấm là một quy trình quan trọng trong ngành chế tạo, liên quan đến việc tạo ra các sản phẩm có hình dạng và chức năng cụ thể từ các tấm kim loại phẳng. Dưới đây là hướng dẫn chi tiết về cách áp dụng các kỹ thuật này để đạt hiệu quả tối ưu trong thiết kế.

Chấn gấp trong thiết kế kim loại tấm

Tính toán chiều dài trải phôi khi chấn gấp là rất quan trọng để đảm bảo kích thước chính xác. Trong quá trình chấn gấp, kim loại bị kéo dài, làm tăng tổng chiều dài của sản phẩm. Vì vậy, khi lập bản vẽ trải phôi, bạn cần trừ hao một lượng nhất định để bù đắp cho sự giãn nở này.

Bán kính tối thiểu trong chấn gấp

Bán kính uốn tối thiểu có thể khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng và loại vật liệu. Đặc biệt, trong ngành hàng không vũ trụ, nơi yêu cầu an toàn cao hơn, bán kính uốn thường phải lớn hơn. Nếu bán kính uốn nhỏ hơn mức khuyến nghị, có thể dẫn đến nứt gãy vật liệu. Các nhà chế tạo máy thường khuyên rằng bán kính chấn gấp tối thiểu nên ít nhất bằng một lần độ dày của vật liệu.

Chiều dài tối thiểu – Công thức tính chiều dài cạnh gấp nhỏ nhất

Để đảm bảo quá trình chấn gấp kim loại tấm diễn ra suôn sẻ và giảm thiểu nguy cơ xảy ra vết nứt hoặc các vấn đề khác, chiều dài cạnh gấp cần được duy trì ở mức tối thiểu nhất định. Cụ thể, chiều dài cạnh gấp tối thiểu nên được tính theo công thức sau:

Chiều dài cạnh gấp nhỏ nhất = 3 * Độ dày của tấm + Bán kính uốn cong.

Việc tuân thủ quy định này giúp đảm bảo rằng cạnh gấp có đủ không gian để thực hiện quá trình uốn mà không làm giảm chất lượng sản phẩm, đồng thời giúp cải thiện tính dễ dàng trong sản xuất và giảm nguy cơ xảy ra các vết nứt hoặc biến dạng không mong muốn.

>> Xem thêm: Uốn kim loại tấm là gì? Các phương pháp uốn phổ biến nhất 

Uốn trong thiết kế kim loại tấm

Uốn là kỹ thuật gia công tạo ra các hình dạng cong hoặc vòng cung cho kim loại tấm. Phương pháp này thường được sử dụng để tạo ra các sản phẩm có dạng ống, vòng, hoặc các hình dạng cong phức tạp.

Một vấn đề then chốt trong thiết kế và chế tạo kim loại tấm là việc tính toán sự biến dạng của kim loại trong và sau quá trình uốn. Để giải quyết vấn đề này, đã có nhiều nghiên cứu và mô hình được phát triển nhằm mô phỏng và dự đoán chính xác cách thức kim loại biến dạng trong suốt quá trình gia công.

Chúng ta có thể tính toán chính xác kích thước của phôi phẳng cần thiết trước khi uốn dựa trên hiểu biết về đường trung hòa. Khi một tiết diện kim loại bị uốn, phần dưới của kim loại sẽ bị kéo dãn, trong khi phần trên sẽ bị nén. Khu vực tiếp giáp giữa hai vùng này sẽ tạo ra một đường không bị kéo hoặc nén, được gọi là đường trung hòa

Hiểu về hệ số K

Hệ số K là tỷ lệ giữa độ dày của vùng bị nén và độ dày của phôi, và nó rất quan trọng trong việc tính toán quá trình uốn kim loại. Hệ số này chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như loại vật liệu, phương pháp uốn, và công cụ sử dụng, với giá trị thường nằm trong khoảng từ 0.3 đến 0.5. Trong thiết kế kim loại tấm, hệ số K giúp xác định lượng vật liệu cần thiết cho quá trình uốn để đạt được kích thước yêu cầu của chi tiết. Bằng cách áp dụng hệ số K cùng với bán kính uốn, chúng ta có thể tính toán bán kính uốn của đường trung hòa và xác định chiều dài uốn của đường trung hòa dựa trên góc uốn.

Các sai lầm hay mắc phải khi thiết kế kim loại tấm

Dưới đây là một số sai lầm phổ biến thường gặp trong thiết kế kim loại tấm và cách khắc phục chúng.

Sai lầm trong việc chọn kích thước lỗ đột

Sai lầm trong việc chọn kích thước lỗ đột có thể dẫn đến nhiều vấn đề:

• Kích thước không chính xác: Chọn kích thước lỗ đột không chính xác có thể gây ra vấn đề khi lắp ráp hoặc làm giảm chức năng của sản phẩm. Ví dụ, nếu lỗ quá nhỏ, các phần tử không thể lắp vừa; nếu lỗ quá lớn, có thể ảnh hưởng đến độ bền và thẩm mỹ.
• Thiếu tính tương thích với các phương pháp gia công: Kích thước lỗ đột cần phải phù hợp với phương pháp gia công và máy móc sử dụng. Lỗ quá nhỏ hoặc quá lớn so với khả năng của máy đột có thể gây khó khăn trong quá trình sản xuất.

Biện pháp khắc phục: Để tránh sai lầm này, hãy đảm bảo tính toán kỹ lưỡng kích thước lỗ đột dựa trên yêu cầu kỹ thuật và khả năng của thiết bị gia công. Sử dụng phần mềm thiết kế hỗ trợ để kiểm tra và tối ưu hóa kích thước trước khi sản xuất.

Vị trí, khoảng cách các lỗ đột không phù hợp

Vị trí và khoảng cách của các lỗ đột là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chức năng và cấu trúc của sản phẩm. Sai lầm trong việc xác định vị trí và khoảng cách có thể gây ra những vấn đề như:

• Khó khăn trong lắp ráp: Nếu các lỗ đột không được định vị chính xác, có thể gây ra khó khăn trong việc lắp ráp các bộ phận hoặc kết nối với các thành phần khác.
• Ảnh hưởng đến độ bền: Vị trí và khoảng cách các lỗ đột không hợp lý có thể làm giảm độ bền của sản phẩm, đặc biệt trong các khu vực cần chịu tải trọng lớn.

Biện pháp khắc phục: Đảm bảo vị trí và khoảng cách các lỗ đột được xác định chính xác dựa trên bản vẽ thiết kế và yêu cầu kỹ thuật. Sử dụng công cụ kiểm tra và mô phỏng để đảm bảo các lỗ đột được phân bố đồng đều và hợp lý.

Vị trí đường chấn gấp, bán kính cong cạnh gấp không hợp lý

Đường chấn gấp và bán kính cong cạnh gấp đóng vai trò quan trọng trong việc tạo hình và cấu trúc của sản phẩm kim loại tấm. Sai lầm trong việc xác định vị trí đường chấn gấp và bán kính cong có thể gây ra những vấn đề nghiêm trọng:

• Biến dạng kim loại: Đặt đường chấn gấp không hợp lý hoặc sử dụng bán kính cong không phù hợp có thể dẫn đến biến dạng không mong muốn, ảnh hưởng đến hình dạng cuối cùng của sản phẩm.
• Gãy vỡ kim loại: Bán kính cong cạnh gấp quá nhỏ có thể làm giảm độ bền của kim loại, gây ra nứt hoặc gãy trong quá trình gia công hoặc sử dụng.

Biện pháp khắc phục: Đảm bảo vị trí đường chấn gấp và bán kính cong được tính toán chính xác dựa trên loại kim loại và yêu cầu thiết kế. Thực hiện các kiểm tra và thử nghiệm để xác định bán kính cong phù hợp và điều chỉnh đường chấn gấp để đạt được kết quả tối ưu.

Lời kết

Thiết kế kim loại tấm là một lĩnh vực phức tạp yêu cầu sự chú ý đến từng chi tiết và hiểu biết sâu sắc về các yếu tố kỹ thuật và phương pháp gia công. Việc sử dụng các phần mềm thiết kế chuyên dụng giúp cải thiện độ chính xác và hiệu quả của quá trình thiết kế. Bằng cách tuân thủ các hướng dẫn thiết kế chính xác và tránh các sai lầm phổ biến, bạn có thể tạo ra các sản phẩm kim loại tấm đạt chất lượng cao và hiệu suất tối. Tham khảo thêm một số hình thức gia công tại Cơ Khí KCC.