3D modeliranje kod obrade limova

Zašto se lim modelira posebno

Dio izrađen od lima nastaje savijanjem tanke ravne ploče, a ne uklanjanjem materijala iz punog bloka. Ta činjenica ima geometrijsku posljedicu koju obično modeliranje punog tijela (jedinica 2.1) ne prati: svaka savijena stijenka mora u svakom trenutku ostati sposobna da se, barem konceptualno, ponovno "razvije" natrag u ravnu ploču zadane debljine i konstantnog radijusa savijanja. Modul za obradu limova (Sheet Metal) upravo to čini — ne modelira se proizvoljno oblikovano puno tijelo koje slučajno izgleda kao savijen lim, nego se od prve značajke definira debljina stijenke, zadani radijus savijanja i smjer u kojem se lim naknadno prikazuje u razvijenom (ravnom) obliku.

Ta razlika nije samo tehnička pojedinost sučelja: model lima nosi podatke koji su izravno proizvodno relevantni — razvijeni oblik izravno je predložak za rezanje ploče prije savijanja, a debljina i radijus savijanja ulaze u proračun sile i alata na preši za savijanje. Dio modeliran kao obično puno tijelo s naknadno "izrezanim" tankim stijenkama tu vezu nema i ne može automatski proizvesti ispravan razvijeni oblik.

Bazna stijenka

Bazna stijenka (Base Flange / Tab) prva je značajka lima, analogna baznoj značajci punog tijela (jedinica 2.1), samo s dodatnim, obveznim parametrom debljine koji se odmah dodjeljuje cijelom dijelu i koji sve kasnije stijenke lima nasljeđuju, ako se izričito ne zada drukčije. Profil bazne stijenke može biti zatvoren (jedna stijenka koja odmah zadaje osnovni oblik) ili se bazna stijenka može izraditi i iz otvorenog profila, kad se ravno preslikava debljina duž linije profila — koristi se rjeđe, uglavnom kod jednostavnih traka.

Odmah uz debljinu, bazna stijenka zadaje i zadani radijus savijanja koji će naredba za savijanje koristiti kao polazišnu vrijednost, ako se za pojedino savijanje ne odredi drukčije. Radijus se u praksi bira prema minimalnom radijusu savijanja materijala (o kojemu odlučuje debljina lima i vrsta materijala — nezavarena savijanja s premalim radijusom mogu napuknuti), a ne proizvoljno.

Rubni svitak i kut savijanja

Rubni svitak (Edge Flange) dodaje novu savijenu stijenku duž odabranog ruba postojeće stijenke, zadanu duljinom (ili do zadane referentne točke), kutom savijanja u odnosu na izvornu stijenku (najčešće 90°, ali proizvoljan kut je dopušten) i položajem materijala u odnosu na liniju savijanja. Za oblike koje rubni svitak ne može pratiti (npr. zakrivljen ili poligonalan rub) koristi se skicirano savijanje (Sketched Bend), koje savija postojeću ravnu stijenku duž proizvoljne linije skice nacrtane izravno na njoj, umjesto duž postojećeg vanjskog ruba.

Reljef savijanja

Kad se savijanje ne proteže cijelom širinom postojeće stijenke, nego staje prije njezina ruba, materijal na krajevima linije savijanja mora se rasteretiti — inače bi se pri savijanju poderao ili nabrao izvan predviđenog oblika. Ta rasterećenja nazivaju se reljef savijanja (Bend Relief) i izrađuju se automatski, prema jednom od nekoliko oblika: pravokutni (jednostavan pravokutan zarez, najčešći izbor), suzni (Tear, zaobljen prorez koji je otporniji na koncentraciju naprezanja) i obli (Obround) reljef.

Veličina reljefa vezana je uz debljinu lima i nije proizvoljna: premalen reljef ne rasterećuje dovoljno materijal i savijanje se svejedno poderë izvan predviđene linije; prevelik reljef nepotrebno oslabljuje presjek stijenke na tom mjestu. Zadane vrijednosti reljefa u pravilu su dovoljne za standardne debljine i materijale, a ručno se prilagođavaju tek kad proizvodno iskustvo (povratna informacija iz radionice) pokaže da postojeći reljef nije dovoljan za konkretan materijal i alat.

Rasterećenje treba razlikovati od relief cut na uglu dviju okomitih linija savijanja koje se sijeku u istoj točki (npr. kad se dvije susjedne stranice kutije savijaju uz zajednički vrh): tu je materijal potrebno ukloniti ili razdvojiti već u razvijenom obliku, inače bi se dvije stijenke pri savijanju fizički sudarile u tom kutu. Ova situacija ne rješava se povećanjem reljefa savijanja nego zasebnim izrezom ili prorezom na samom kutu profila, planiranim već pri crtanju osnovne skice.

Razvijeni oblik i K-faktor

Razvijeni oblik (Flat Pattern) prikazuje lim vraćen u ravnu ploču, sa svim rubovima, rupama i izrezima raspoređenim onako kako će izgledati prije savijanja — upravo taj prikaz izvozi se u DXF ili DWG format (jedinica 3.7) kao predložak za rezanje na laseru, plazmi ili probojnoj preši. Prijelaz iz savijenog u razvijeni oblik nije jednostavno geometrijsko zbrajanje duljina obiju stijenki, jer se materijal pri savijanju na vanjskoj strani rastegne, a na unutarnjoj stisne; negdje između tih dviju krajnosti postoji neutralna os koja pri savijanju ne mijenja duljinu.

Položaj neutralne osi unutar debljine lima opisuje K-faktor — bezdimenzijski omjer udaljenosti neutralne osi od unutarnje površine lima prema ukupnoj debljini, tipično u rasponu 0,3–0,5 ovisno o materijalu, debljini i alatu za savijanje. Iz K-faktora i radijusa savijanja računa se dodatak za savijanje (Bend Allowance) — duljina materijala koju treba dodati u razvijenom obliku da bi zbroj duljina dviju ravnih stijenki, uvećan za taj dodatak, odgovarao stvarnoj duljini savijenog dijela. Bez ispravno postavljenog K-faktora razvijeni bi oblik bio pogrešne duljine, a proizvedeni dio nakon savijanja ne bi odgovarao modelu.

Rubni spojevi i uređivanje modela lima

Kod dijelova s više savijenih stranica koje se sastaju pod kutom (npr. kutija sastavljena od četiri stranice) koristi se rubni spoj (Miter Flange), koji jednim potezom postavlja niz stijenki duž otvorenog puta ruba i sam usklađuje kutove sudara na svakom kutu, umjesto da se svaka stranica dodaje zasebnim rubnim svitkom uz ručno usklađivanje kuteva rezanja. Postojeća savijena geometrija i dalje se uređuje istim mehanizmom kao i puno tijelo (edit feature, edit sketch, jedinica 2.3): promjena kuta savijanja, radijusa ili debljine odmah se prenosi na novi razvijeni oblik, bez ručnog ponovnog crtanja predloška za rezanje.

Za lokalne oblike koji nisu čista savijena stijenka — udubljenja za ukrutu (Louver, Lance), reljefni natpisi ili ojačanja tiskana u lim — koriste se posebne značajke oblikovanja lima (Forming Tools), koje u model unose gotov, parametarski oblik alata za oblikovanje umjesto da se takva geometrija pokušava graditi ručnim ekstrudiranjem i zaobljenjem.

Primjena na savijeni nosač hvatača MPH-1

Savijeni nosač hvatača MPH-1 izrađuje se od lima debljine 3 mm, s razvijenim oblikom 120 × 80 mm prije savijanja. Bazna stijenka zadaje ravni dio nosača koji naliježe na podnožnu konstrukciju (jedinica 2.7), a rubni svitak savija se pod 90° s radijusom savijanja 3 mm, formirajući okomitu stijenku na koju se pričvršćuje tijelo hvatača. Reljef savijanja postavlja se pravokutnog oblika na oba kraja linije savijanja, jer se savijanje ne proteže cijelom širinom ploče (na krajevima ostaju ravni jezičci za pričvrsne provrte koji se ne smiju iskriviti savijanjem).

Prije puštanja u proizvodnju, razvijeni oblik nosača izvozi se u DXF format i šalje na rezanje; K-faktor za odabranu leguru i debljinu 3 mm mora biti eksperimentalno potvrđen probnim savijanjem, jer je konačna vanjska dimenzija okomite stijenke (visina na koju se oslanja tijelo hvatača) izravno osjetljiva na točnost dodatka za savijanje.

Računski prikaz: razvijena duljina savijenog lima

Za savijanje jednog kuta kutom α, unutarnjim radijusom savijanja r, debljinom lima t i K-faktorom K, dodatak za savijanje iznosi BA = (α u radijanima) · (r + K · t). Ukupna razvijena duljina lima s dvije ravne stijenke duljina a i b (mjereno do zamišljene linije sjecišta vanjskih ploha) približno je L = a + b − 2 · (r + t) + BA — uobičajen pojednostavljen pristup za jedno savijanje, dovoljno točan za prvu procjenu prije eksperimentalne potvrde K-faktora.

Za dvije stijenke duljina 90 i 40 mm mjerene do sjecišta vanjskih ploha, debljinu 3 mm, radijus savijanja 3 mm, K-faktor 0,44 i kut savijanja 90°, dodatak za savijanje iznosi oko 6,8 mm, a ukupna razvijena duljina oko 124,8 mm. Iznos je blizak, ali ne jednak zbroju 130 mm nominalnih duljina stijenki, upravo zato što se pri savijanju dio materijala u kutu geometrijski "gubi" (oduzeta dva puta r+t), a dodatak za savijanje samo dijelom to nadoknađuje. Smanjite K-faktor prema donjoj granici i primijetite da razvijena duljina pada — niži K-faktor pomiče neutralnu os bliže unutarnjoj površini, pa je manje materijala koje se pri savijanju rasteže na vanjskoj strani.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.

Vježbe uz jedinicu

Gradivo ove jedinice priprema za sljedeće vježbe:

• V8 Obrada limova: savijeni nosač · 2 sata