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Diseño de chapa con ZW3D

Escrito por Rafael Escobar. Publicado en Árticulos sobre ZW3D

 

Informe sobre ZW3D CAD/CAM

Acelere el diseño de sus productos con ZW3D para chapa

zw3d para chapa

Introducción

Las piezas de chapa son cada vez más usadas en dispositivos electrónicos, comunicación, industria del automóvil, equipos médicos y otros campos. Como fabricar piezas de chapa con alta eficiencia y bajo coste es uno de los problemas significantivos a los que se enfrentan las empresas de fabricación.

Este informe describe como puede aprovechar el módulo de chapa de ZW3D para acelerar el proceso de diseño, coordinar los procesos de fabricación y reducir los costes de comunicación entre las empresas de diseño y las de fabricación.

Sumario:


1 Retos para el diseño de chapa

1.1 Diseño de chapa especializado

1.2 Modificaciones rápidas del modelo durante la colaboración

1.3 Fácil conversión en Planos 2D en Modelos 3D

1.4 Una simulación de diseño y análisis fiable

1.5 Comunicación detallada para guiar la fabricación

2 La solución de ZW3D para el diseño de chapa

2.1 Proceso rápido y flexible para el diseño de chapa

2.1.1 Variedad de funciones especializadas para el diseño de chapa

2.1.2 Funciones de conformado eficientes

2.2 Fabricación razonable del productos

2.2.1 Doblado con relieve

2.2.2 Factor neutro

2.3 Coordenación de la colaboración

2.3.1 Potente traductores

2.3.2 Funciones de conversión de chapa

2.3.3 Modificaciones flexibles con la tecnología de modelado híbrida

2.4 Convertir fácilmente Planos 2D en Modelos 3D

2.4.1 Diseñando con su intuitivo interfaz de usuarios

2.4.2 Convirtiendo Planos 2D en Modelos 3D

2.5 Simulación y análisis del diseño

1 Retos para el diseño de chapa

Al enfrentarse a toneladas de cambios en el trabajo diario, los ingenieros trabajan con la necesidad de una herramienta de diseño flexible y precisa. Veamos los retos con los que ingenieros tienen que luchar.

1.1 Diseño de chapa especializado

Algunos ingenieros siguen usando funciones de modelado comunes para diseñar piezas de chapa. Comparado con funciones profesionales de chapa eso es muy poco eficiente.

Las piezas diseñadas con funciones de modelado comunes están faltos de atributos como el factor K, relieve, desplegado, etc. Los ingenieros han de dedicar mucho tiempo para confirmar las técnicas de deformación y fabricación.

1.2 Modificaciones rápidas del modelo durante la colaboración

Al importar otros modelos 3D sin historial de características, los ingenieros necesitan tiempo para modificar la pieza, incluso pequeños cambios. Además será más difícil ajustar pestañas, doblar por rádio o ángulos.

Con los modelos 3D importados los ingenieros generalmente tienen problemas al desplegar la pieza en un patrón plano o en optimizar la distribución de las pestañas para reducir roturas.

1.3 Fácil conversión en Planos 2D en Modelos 3D

Al poseer numerosos planos en 2D de piezas de chapa algunas empresas pueden tener problemas para convertir de forma rápida y fácil estos en modelos 3D para su posterior uso.

1.4 Una simulación de diseño y análisis fiable

Sin las funciones de simulación apropiadas para el analizar la pieza diseñada y verificar su viabilidad, las piezas de chapa pueden no se fabricadas con éxito. Gastando más recursos humanos y materiales.

1.5 Comunicación detallada para guiar la fabricación

Una documentación clara con el proceso de formación y la información necesaria es muy importante para un técnico de mecanizado. Puede guiar a los ingenieros a fabricar el producto de forma eficiente con menos malentendidos y garantizando las dimensiones importantes.

Las funciones de diseño de chapa de ZW3D, potenciadas con el núcleo híbrido de diseño OverdriveTM, ofrece una solución completa, flexible y fácil de usar para ayudar a los usuarios a resolver estos asuntos claves.

2 La solución de ZW3D para el diseño de chapa

ZW3D le ofrece funciones de diseño de chapa fáciles de usar, flexible y completas para solucionar los retos comentados, acelerar el proceso de diseño, reducir los costes de comunicación y que crezca la productividad en la fabricación.

2.1 Proceso rápido y flexible para el diseño de chapa.

2.1.1 Variedad de funciones especializadas para el diseño de chapa

Usando funciones específicas para el diseño de chapa como pestañas parciales o completas, redondas y pegados. Los diseñadores pueden crear de forma eficiente piezas de chapa y ensambles con los atributos necesarios para la chapa como radio de doblado y factor-k. La figura 2 muestra algunos casos comparativos.

funciones chapa zw3d

Figura 1 Funciones de chapa de ZW3D

con funciones especificas chapa zw3d

sin funciones especificas chapa zw3d

Figura 2: Comparativa diseño de chapa


Veamos un ejemplo más. Sólo un paso para crear el doblado de una bisagra con redondeo de pestañas, como se muestra en la figura 3, mientras que usando un modelado común se necesitan más de dos pasos.

pestana redondeada zw3d
Figura 3: Pestaña redonda


2.1.2 Funciones de conformado eficientes

ZW3D también ofrece varias funciones de conformado para crear resaltes, mesetas, hoyos, etc. Cualquier modelo 3D puede trabajar como función de modelado, use la características punzón para obtener la forma de conformado necesitada como en la figura 4. Los conformadores personalizados aceleran enormemente el diseño de chapa.

operaciones chapa zw3d
Figura 4: Conformado

2.2 Fabricación razonable del productos

Las piezas de chapa de calidad han de ser desplegadas con éxito y fabricadas correctamente. Aun así las piezas de chapa necesitan los atributos de material correctos y conformadores para el proceso de fabricación. Echemos un vistazo a varios puntos claves.


2.2.1 Doblado con relieve

Doblar con un relieve es una característica muy importante en las piezas de chapa. Una razón es que el doblado con un relieve puede eliminar arrugas o cantos vivos. Sin el doblado con relieve la pieza se puede resbalar de forma impredecible durante el conformado al realizar el doblado.

Otra razón para el doblado de relieve es reducir la propagación de una rotura. Si la pieza esta sujeta a vibración o flexión existen roturas que pueden crecer rápidamente. Al crear una pestaña el doblado el relieve se puede generar automáticamente si es necesario como se muestra en la Figura 5.

doblado chapa zw3d
Figura 5: Doblado con relieve

2.2.2 Factor neutro

Una pieza de chapa de calidad ha de ser corregida con el factor neutro. Entonces se puede realizar el cálculo para obtener el patrón del desarrollo de la pieza doblada.

  • Factor-K – La localización del eje neutro en el material, calculado como el ratio de distancia del eje neutro (medición desde la superficie interior del doblado) al grosor del material. El factor K depende de varios factores (material, operación de doblado, ángulo de doblado, etc.)
  • Tolerancia de doblado – La longitud del eje neutral entre las líneas de doblado o en otras palabras, la longitud del arco del doblado. La tolerancia de doblado añadida a la longitud del nervio es igual a la longitud plana total.
  • Deducción del doblado – También llamado compensación de doblado, el montante que una parte del material se estrecha al doblarse. El valor iguala la diferencia entre la longitud de línea del molde y la longitud total plana.
  • Ecuación personalizada – Permite la creación de ecuaciones personalizadas para la generación de la tolerancia de doblado.
  • Todos estos métodos de definición del eje neutro están soportados en ZW3D.
  • fibra neutra zw3d
  • Figura 6: Longitud de desdoblado
  • Corte perpendicular - Al cortar los agujeros en un nervio doblado el resultado del corte con el modelado común (como el corte por extrusión) no es perpendicular a la cara plana. Este tipo de diseño de producto no encaja con la fabricación actual. El comando de corte normal de ZW3D puede crear una corte razonable y obtener el correcto resultado de desplegado que se  pueda fabricar. Eso significa que las caras a cortar son perpendicularmente precisas a las caras base.

corte normal zw3d
Figura 7: Corte normal

2.3 Coordinación de la colaboración

En el trabajo diario los ingenieros algunas veces reciben muchos archivos con diferentes tipos de formato desde los socios cooperativos. Así que se requieren los potentes traductores y funciones de modificación.

2.3.1 Potentes traductores

ZW3D ofrece un potente traductor para abrir directamente modelos 3D desde Catia, NX, Creo, Solidworks, SoliEdge y más. Los usuarios de ZW3D no han de preocuparse sobre los datos CAD y la reutilización de sus modelos 3D.

traductores zw3d
Figura 8: Traductor

2.3.2 Funciones de conversión de chapa

Desde que las piezas de chapa están diseñadas en estado de “doblado”, mientras la fabricación comienza desde las placa plana. Para desplegar una pieza de chapa en un patrón plano es un paso necesario verificar las interferencias y posibilidad de fabricación. Tanto el modelo interno como el externo se puede convertir rápidamente a piezas de  chapa de ZW3D con atributos detallados de chapa.

conversion chapa zw3d
Figura 9: Convertir a chapa

2.3.3 Modificaciones flexibles con la tecnología de modelado híbrida

Algunas veces puede que el sólido no sea perfecto cuando se importa de otros formatos. Generalmente el primer paso es reparar el modelo para obtener una pieza sólida pero eso puede requerir mucho tiempo. Afortunadamente con ZW3D una pieza abierta se puede desplegar.

Potenciado con la tecnología de modelado híbrido Sólido-Superficie, ZW3D puede modificar directamente los modelos imperfectos como añadir un agujero, cambiar la longitud de un doblado o combinar con otras formas. Y una forma abierta puede ser desplegada indirectamente. Gracias a esta flexibilidad los ciclos de diseño pueden ser acortados.

modificacion chapa zw3dflechadesarrollo chapa zw3d
Figura 10: Modificación flexible

ZW3D también ofrece funciones especializadas para modificar fácilmente las pestañas o doblados. Algunas modificaciones pueden parecer muy simples pero puede que no encuentre un método para la modificación entre las funciones comunes de modificación o que el resultado no es ajuste a las normas de fabricación.

                      
insertar nervio chapa zw3d  doblado nervio zw3d
Figura 11: Modificación de pestaña

2.4 Convertir fácilmente Planos 2D en Modelos 3D

Para usuarios de CAD 2D, hay funciones que convierten planos 2D en modelo 3D, podrán aprender fácilmente el programa 3D y reconstruir los modelos 3D apoyándose en los planos 2d existentes.

2.4.1 Diseñando con su intuitivo interfaz de usuarios

ZW3D ofrece a los ingenieros un interfaz de usuario intuitivo y operaciones muy simples. Todas las funciones de chapa están listadas en la pestaña de cinta y agrupadas claramente, hay gráficos para comandos relevantes mostrándole como usarlo. Así cualquiera puede iniciar el diseño incluso sin formación.

interfaz chapa zw3d
Figura 12: Interfaz para chapa

2.4.2 Convirtiendo Planos 2D en Modelos 3D

Los modelos 3D se usan cada vez más en el diseño de chapa. Muchas empresas desean trasferir a sistemas CAD 3D desde CAD 2D. ZW3D tiene una buena capacidad para reutilizar los planos 2D. Los ingenieros pueden elegir vista de planos 2D y orientarlas fácilmente en ZW3d para iniciar el modelado. Los datos 2D se pueden maximizar su uso para acortar el proceso de diseño.

plano 2d chapa zw3d
Figura 13: Planos 2D a Modelos 3D

2.5 Simulación y análisis del diseño

Sin la función de simulación el ingeniero necesita 1 o 2 días para desplegar manualmente una pieza de chapa o obtener un impreciso cálculo del resultado. Incluso cuando el diseñador necesita ir y venir entre pruebas y modificaciones. Con las funciones de simulación se puede obtener un resultado preciso del desplegado en 3 minutos. De forma inteligente la simulación genera resultados como grosor, estrechamientos y zonas seguras en diseños iniciales que permite a los diseñadores ahorrar tiempo de verificación de pruebas y reducir el coste de la producción.

simulacion chapa zw3d
Figura 14: Analisis de forma


Además con el “desplegado lineal” y “Desplegado avanzado” los ingenieros pueden desplegar la pieza paso a paso, incluso en el paso inevitable de examinar el proceso de fabricación.

banda progresiva zw3d
Figura 15: Análisis de desplegado

Documentación para guiar la fabricación
Al visualizar los modelos 3D los planos 2D siguen una importante documentación usada principalmente para acelerar la fabricación. ZW3D ofrece un conjunto completo de funciones para crear planos 2D  rapidamente con diferentes estándares (ISO, DIN, JIS, GB y ANSI). Puede crear diferentes tipos de vistas para realizar sus planos 2D para ser entendidos fácilmente y con información completa. Además ambas vistas desplegadas y doblados pueden ser generadas en la misma hoja.

Con las funciones PMI puede añadir de forma eficiente dimensiones en modelos 3D que pueden ser insertados en los planos 2D. Con estas vistas e información asociadas com el modelo 3D cualquier cambio en el modelo 3D podrá ser automáticamente reflejado en los planos 2D.

 
anotacion 3d chapa zw3ddocumentacion 2d chapa zw3d
Figura 16: planos 2D