MODUL 7 · MODELIRANJE LIMOVA
Nastavna jedinica 7.3
Izvoz 3D modela u 2D geometriju
Savijeni lim ne može se izrezati savijen. Prije rezanja mora se izravnati, a izravnavanje nije geometrijska sitnica: materijal se pri savijanju s vanjske strane rasteže, s unutarnje sabija, a negdje između postoji sloj koji ostaje iste duljine. Taj sloj određuje koliko će ravna ploča biti duga, i o njemu ovisi hoće li gotov poklopac imati tražene mjere.
- objasniti pojam razvijenog oblika i uvjete uz koje ga SolidWorks može izraditi
- objasniti položaj neutralne osi i značenje K-faktora
- izračunati dodatak savijanja i razvijenu duljinu za zadano savijanje od 90°
- odabrati vrstu olakšanja savijanja i poštovati najmanje udaljenosti provrta od savijanja
- pripremiti i izvesti DXF datoteku razvijenog oblika za lasersko rezanje
- objasniti širinu reza i kompenzaciju te njihov učinak na mjere komada
- obrazložiti ulogu mostova i redoslijeda rezanja
Razvijeni oblik limenog dijela
Razvijeni oblik je stanje limenog dijela u kojem su sva savijanja izravnata. To nije nov model ni nova datoteka: riječ je o drugom prikazu istog tijela, koji SolidWorks računa iz podataka o debljini, radijusu i pravilu razvijanja. Zato se svaka izmjena u savijenom obliku odmah vidi i u razvijenom, a to je jedini način da se crtež za rezanje i dio u sklopu nikada ne raziđu.
Da bi se dio uopće mogao razviti, mora biti izrađen kao lim, a ne kao obična ploča koja slučajno ima savijene rubove. U stablu tada postoji stavka s parametrima lima, a svako savijanje ima svoj zapis s polumjerom i kutom. Ako je dio nastao izvlačenjem i rotacijom, SolidWorks ga može pretvoriti u lim naredbom za umetanje savijanja, ali pretvorba uspijeva samo ako je stijenka svugdje jednake debljine.
| Uvjet | Zašto postoji | Što se događa ako nije ispunjen |
|---|---|---|
| Jednaka debljina svuda | lim nastaje iz ploče stalne debljine | razvijeni oblik se ne može izračunati |
| Svako savijanje ima polumjer | oštar brid u stvarnosti ne postoji | program traži da se zada polumjer |
| Zadano pravilo razvijanja | razvijena duljina ovisi o K-faktoru ili tablici | koristi se zadana vrijednost, često netočna |
| Olakšanje na krajevima savijanja | materijal se na rubu trga | program javlja pogrešku ili sam umeće olakšanje |
| Bez presijecanja krakova | dva kraka ne mogu zauzeti isti prostor | razvijeni oblik ima preklopljenu geometriju |
Razvijeni oblik ima i vlastite podatke koje je korisno pročitati prije izrade: ukupne mjere ploče iz koje se reže, površinu za izračun mase i podatak o smjeru valjanja ako je materijal anizotropan. Kod aluminijskih legura i nehrđajućeg čelika smjer valjanja nije svejedno: savijanje poprijeko na smjer valjanja podnosi manji polumjer bez pucanja.
Neutralna os i K-faktor
Pri savijanju se materijal na vanjskoj strani luka rasteže, a na unutarnjoj sabija. Između njih postoji sloj koji zadržava svoju duljinu — neutralna os. Kad bi se lim savijao oko svoje sredine, razvijena bi se duljina računala po sredini debljine. U stvarnosti se neutralna os pomiče prema unutarnjoj strani, jer se materijal lakše sabija nego što se rasteže.
Koliko se pomakne, opisuje K-faktor: odnos udaljenosti neutralne osi od unutarnje plohe i ukupne debljine lima. Za K = 0,5 neutralna je os točno u sredini; za K = 0,44, koliko uzimamo za poklopac L-3, ona je na 0,44 × 2 mm = 0,88 mm od unutarnje plohe. K-faktor ovisi o materijalu, o odnosu polumjera i debljine te o alatu na preši, pa se za ozbiljnu proizvodnju ne pretpostavlja nego izmjeri na probnom komadu.
| Materijal i stanje | Odnos R/t | Uobičajen K-faktor |
|---|---|---|
| Aluminijske legure, meko stanje | oko 1 | 0,40 – 0,45 |
| Aluminijske legure, tvrđe stanje | 1 do 3 | 0,43 – 0,47 |
| Konstrukcijski čelik | oko 1 | 0,33 – 0,40 |
| Konstrukcijski čelik | veće od 3 | 0,45 – 0,50 |
| Nehrđajući čelik | 1 do 3 | 0,40 – 0,45 |
| Bakar i mjed | oko 1 | 0,35 – 0,45 |
Iz tablice se vidi pravilo: što je polumjer savijanja veći u odnosu na debljinu, to je neutralna os bliže sredini. Kod vrlo oštrih savijanja materijal se na unutarnjoj strani jako sabija, pa os bježi prema unutra i K-faktor pada.
Izračun razvijene duljine
Duljina luka koji neutralna os prijeđe na savijanju naziva se dodatak savijanja i označava s BA. Za kut savijanja α u stupnjevima vrijedi:
BA = (π × α / 180) × (R + K × t)
Razvijena se duljina zatim dobiva tako da se od vanjskih mjera krakova oduzmu dijelovi koji pripadaju zoni savijanja i doda dodatak savijanja. Drugi, jednako čest put vodi preko odbitka savijanja BD:
BD = 2 × (R + t) − BA te L = A + B − BD
Oba puta daju isti rezultat. Prvi je zorniji, drugi brži kad su zadane vanjske mjere, kao što je slučaj na nacrtu. Za poklopac L-3 račun izgleda ovako:
- Podaci: A = 80 mm, B = 60 mm, t = 2 mm, R = 2 mm, K = 0,44, α = 90°.
- Neutralna os: R + K × t = 2 + 0,88 = 2,88 mm.
- Dodatak savijanja: BA = (π / 2) × 2,88 = 4,52 mm.
- Odbitak savijanja: BD = 2 × (2 + 2) − 4,52 = 3,48 mm.
- Razvijena duljina: L = 80 + 60 − 3,48 = 136,52 mm.
- Provjera preko ravnih dijelova: (80 − 4) + (60 − 4) + 4,52 = 136,52 mm.
Zapamtite
Zbroj vanjskih mjera uvijek je veći od razvijene duljine, jer savijanje „pojede“ nešto materijala u uglu. Ako izračun da duljinu veću od zbroja krakova, pogriješen je predznak ili je zamijenjen unutarnji polumjer s vanjskim.
Račun za jedno savijanje od 90°. Zadane su vanjske mjere krakova; razvijena duljina računa se preko dodatka savijanja, a broj komada za tablu 2000 × 1000 mm uz razmak 5 mm.
Olakšanja savijanja i najmanje udaljenosti
Kada savijanje ne ide cijelom širinom lima, na kraju linije savijanja materijal se mora negdje razdvojiti. Bez izreza on se tu trga ili se nabora, a preša na tom mjestu ostavlja neujednačen rub. Taj izrez naziva se olakšanje savijanja i SolidWorks ga nudi u trima oblicima.
| Vrsta olakšanja | Oblik izreza | Kada se bira |
|---|---|---|
| Pravokutno | uspravni izrez širine jednake debljini | najčešći izbor, jednostavno za rezanje |
| Zaobljeno | izrez završen polukrugom | kad se traži manja zareznost i dinamičko opterećenje |
| Trgano (bez izreza) | materijal se pusti da se rastrgne | samo kod tankih limova i nevidljivih mjesta |
Uobičajene mjere olakšanja: širina jednaka debljini lima, ali ne manja od 1,5 mm, i dubina jednaka zbroju polumjera i debljine, dakle R + t. Za poklopac L-3 to znači izrez širok 2 mm i dubok 4 mm.
Uz olakšanja idu i pravila o tome koliko se blizu savijanju smiju naći provrti i rubovi. Ako se provrt nađe u zoni savijanja, materijal ga pri savijanju razvuče u ovalan otvor, a oko njega ostane izobličen rub. Zato se provrti buše ili režu na ravnom dijelu, na dovoljnoj udaljenosti od linije savijanja.
| Pravilo | Najmanja vrijednost | Za L-3 (t = 2 mm, R = 2 mm) |
|---|---|---|
| Najmanja duljina kraka | R + t + 2 × t | 8 mm |
| Provrt od linije savijanja | 2,5 × t + R | 7 mm |
| Rub izreza od savijanja | 2 × t | 4 mm |
| Širina olakšanja | t, ali ne manje od 1,5 mm | 2 mm |
| Dubina olakšanja | R + t | 4 mm |
| Najmanji polumjer savijanja | 1 × t za meki aluminij | 2 mm |
Pažnja
Pravila iz tablice orijentacijska su i vrijede za uobičajene materijale i alate. Prije prve serije uvijek se provjeri što traži limarija koja dio izrađuje: njezini alati određuju najmanji polumjer, najkraći krak i najmanju udaljenost savijanja od ruba.
Razvijeni oblik poklopca L-3
Kada su svi podaci na broju, razvijeni oblik poklopca L-3 je pravokutnik s ucrtanom zonom savijanja. Vanjske mjere iznose 136,52 × 90 mm, a zona savijanja široka 4,52 mm nalazi se na 76 mm od lijevog ruba.
| Podatak | Vrijednost | Odakle dolazi |
|---|---|---|
| Vanjski krakovi | 80 mm i 60 mm | nacrt poklopca |
| Debljina lima | 2 mm | izbor materijala i osnovna prirubnica |
| Unutarnji polumjer | 2 mm | alat na preši |
| K-faktor | 0,44 | tablica materijala ili probni komad |
| Dodatak savijanja | 4,52 mm | izračun ili razvijeni oblik u modelu |
| Razvijena duljina | 136,52 mm | izračun i mjerenje na razvijenom obliku |
| Ploča za rezanje | 136,52 × 90 mm | razvijeni oblik |
| Masa komada | oko 65,6 g | volumen × gustoća AlMg3 (2,67 g/cm³) |
Prije predaje u rezanje razvijeni se oblik provjerava po kratkom popisu: poklapa li se ukupna duljina s izračunom, nalaze li se provrti na pravoj udaljenosti od zone savijanja, jesu li olakšanja na mjestu, je li smjer savijanja označen i odgovara li površina ploče onoj koja se naručuje. Pet provjera traje minutu, a jedna pogrešna tabla lima košta znatno više.
Izvoz u DXF za lasersko rezanje
Razvijeni oblik izvozi se iz SolidWorksa naredbom za pohranu limenog dijela u DXF ili DWG. Program pritom pita što točno treba izvesti, a odgovor nije uvijek isti: rezaču treba obris, limariji koja savija trebaju i linije savijanja, a kupcu koji samo provjerava dovoljan je PDF.
| Sadržaj izvoza | Sloj u DXF-u | Što s njim radi stroj |
|---|---|---|
| Vanjski obris | OBRIS | reže se do kraja, zadnji po redu |
| Unutarnji obrisi i provrti | OBRIS | režu se prvi, dok je ploča još čvrsta |
| Linije savijanja | SAVIJANJE | ne režu se; služe limariji i mogu se gravirati |
| Smjer i kut savijanja | SAVIJANJE ili tekst | podatak za prešu, ne za rezač |
| Kote i okvir | ne izvozi se | zbunjuje stroj i produljuje pripremu |
| Oznaka komada | GRAVURA | gravira se plitkim prolazom, ako se traži |
Pri izvozu se bira i izdanje DXF zapisa. Noviji zapisi nose više podataka, ali stariji upravljački programi čitaju samo starija izdanja; izdanje R12 razumije gotovo svaki stroj, uz cijenu da se lukovi i splajnovi razlome na niz kratkih segmenata. Zato se prije prve isporuke uvijek provjeri što rezač traži.
Izvezena datoteka otvara se još jednom, u pregledniku ili natrag u SolidWorksu, i provjerava se troje: jesu li obrisi zatvoreni, nema li dvostrukih linija nastalih izvozom i odgovaraju li mjere. Ta provjera zatvara isti krug kojim je modul počeo — ono što se traži od tuđe datoteke traži se i od vlastite.
Zapamtite
U DXF za rezanje ide samo ono što stroj reže ili gravira. Svaki suvišan entitet — okvir lista, sastavnica, kota, dvostruka linija — postaje trošak: operater ga mora ručno ukloniti ili će ga stroj pokušati izrezati.
Širina reza i kompenzacija
Laserska zraka nije crta bez debljine. Ona odnosi traku materijala širine oko 0,1 do 0,4 mm, ovisno o snazi, debljini lima i plinu; ta se traka naziva širina reza. Kad bi stroj vodio zraku točno po obrisu, komad bi ispao manji za pola širine reza sa svake strane, a provrti bi bili veći za isti iznos.
Zato upravljački program provodi kompenzaciju: putanju pomiče za polovinu širine reza prema otpadu. Kod vanjskog obrisa to znači prema van, kod provrta prema unutra. Kompenzaciju u pravilu postavlja tehnolog na stroju, pa u DXF-u ide nominalni obris komada — onaj s nacrta, bez ikakvih pomaka.
Širina reza ima i drugu posljedicu, onu na tolerancije. Uski provrti u debljem limu nikada nisu savršeno okomiti: rez se prema dolje širi ili sužava, a rub ostaje blago zaobljen. Zato se provrti s navojem i provrti u koje ulazi osovina rijetko rade laserom do konačne mjere — režu se manji i naknadno buše ili razvrtaju.
Kod vrlo malih otvora vrijedi i pravilo najmanjeg promjera: otvor manji od debljine lima laser teško izreže čisto, jer ubod na tako malom prostoru pregrije materijal. Uobičajena je granica promjer jednak debljini, a kod nehrđajućeg čelika i nešto više.
Mostovi i redoslijed rezanja
Izrezani komad mora nekako ostati na mjestu dok stroj radi. Ako je manji ili lakši, propast će kroz rešetku stola ili se nagnuti i naletjeti na glavu rezača. Zato se ostavljaju mostovi — kratki neizrezani odsječci, obično 0,3 do 1 mm, koji komad drže za ostatak table. Nakon rezanja komad se odlomi, a mjesto mosta se obruši.
Jednako je važan i redoslijed. Pravilo je da se prvo režu unutarnji obrisi — provrti, izrezi, olakšanja — dok je ploča još cijela i kruta, a vanjski obris tek na kraju. Obrnuti redoslijed znači da se komad pomiče dok mu se buše otvori, pa se položaji provrta rasipaju.
Uz to se pazi i na ubod. Svaki rez počinje probijanjem materijala, a probijanje ostavlja razlivenu točku; zato se ubod postavlja izvan obrisa, u otpad, a zraka potom ulazi u rez kratkim prilazom. Na kutovima se ostavlja mala petlja kako se rub ne bi pregrijao i zaoblio.
Primjer
Iz table 2000 × 1000 mm reže se serija poklopaca L-3 mjera 136,52 × 90 mm, uz razmak od 5 mm između komada. U duljinu stane 14 komada, u širinu 10, dakle 140 komada po tabli. Uz masu od 65,6 g po komadu to je 9,2 kg gotovih poklopaca iz jedne table.
Zapamtite
Redoslijed rezanja: unutarnji obrisi → vanjski obris → odvajanje mostova. Redoslijed pripreme: model → razvijeni oblik → provjera mjera → DXF. Ni jedan od tih nizova ne trpi preskakanje.
Ključni pojmovi
| Pojam | Značenje |
|---|---|
| Razvijeni oblik | Stanje limenog tijela u kojem su sva savijanja izravnata; iz njega nastaje DXF. |
| Neutralna os | Sloj u debljini lima koji pri savijanju zadržava duljinu. |
| K-faktor | Odnos udaljenosti neutralne osi od unutarnje plohe i debljine lima. |
| Dodatak savijanja | Duljina luka neutralne osi u zoni savijanja; oznaka BA. |
| Odbitak savijanja | Iznos za koji je zbroj vanjskih mjera veći od razvijene duljine; oznaka BD. |
| Širina reza | Traka materijala koju odnese laserska zraka, obično 0,1 do 0,4 mm. |
| Kompenzacija | Pomak putanje za polovinu širine reza prema otpadu. |
| Most | Kratak neizrezani odsječak koji komad drži za tablu do kraja rezanja. |
Provjeri se
Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.
Pitanje 1 od 3
Razvijena duljina limenog dijela mjeri se po:
Neutralna os pri savijanju zadržava duljinu, pa se razvijena duljina računa po njoj; kod K < 0,5 ona nije u sredini debljine.
Pitanje 2 od 3
Za t = 2 mm, R = 2 mm, K = 0,44 i savijanje 90° dodatak savijanja iznosi:
BA = (π/2) × (2 + 0,44 × 2) = 1,5708 × 2,88 = 4,52 mm.
Pitanje 3 od 3
Zašto se unutarnji obrisi režu prije vanjskog?
Dok vanjski obris nije prerezan, komad je čvrsto vezan za tablu i položaji provrta ostaju točni.
Odgovoreno 0 od 3.