Konstrukce plechových dílů

Konstrukce plechových dílů je návrh součástí vyráběných z rovného plechu dělením (laserem, vodním paprskem, vysekáváním) a tvarováním, nejčastěji ohýbáním na ohraňovacím lisu (anglicky sheet metal design). Typickými výsledky jsou kryty, skříně, rozvaděče, konzoly, držáky, rámy a šasi přístrojů. Obvyklé tloušťky se pohybují zhruba od 0,5 mm do několika milimetrů.

V CAD systémech se plechové díly modelují ve speciálním plechovém modulu. Konstruktér zadá tloušťku, vnitřní poloměr ohybu a pravidlo pro výpočet rozvinu, obvykle K-faktor. Ten udává, v jaké vzdálenosti od vnitřní strany ohybu leží neutrální vrstva (vrstva, která se při ohybu neprodlužuje ani nezkracuje), vyjádřené jako podíl tloušťky plechu. Typicky vychází mezi 0,3 a 0,5. Z modelu se pak automaticky vytvoří rozvinutý tvar pro řezání a výkres s ohyby.

Návrh musí respektovat technologii. Vnitřní poloměr ohybu se při ohraňování odvíjí od šířky matrice a u běžné konstrukční oceli bývá zhruba srovnatelný s tloušťkou plechu. U tvrdších hliníkových slitin, například ve stavu T6, musí být větší, jinak ohyb praská. Ohýbané rameno musí mít minimální délku, aby se opřelo o matrici, a otvory příliš blízko ohybu se deformují. Kde ohyb končí u okraje nebo naráží na jiný ohyb, doplňuje se odlehčení (malý výřez), které zabrání trhání materiálu.

Plechové díly se spojují svařováním, nýtováním, šrouby do zalisovaných matic nebo samopolohovacími spoji typu pero a drážka. Dobře navržený ohýbaný díl často nahradí svařenec z několika kusů a ušetří čas i rovnání po svařování. Pro velké série se místo laseru a ohraňování používá lisování v postupových nástrojích.

Plech je vhodný pro tenkostěnné díly, u kterých je důležitá tuhost při nízké hmotnosti a rozumná cena už od jednotek kusů: kryty strojů, skříně elektroniky, konzoly, držáky, police, rámy a ochranné kryty. Oproti frézování z plného materiálu je plechový díl obvykle výrazně levnější a rychlejší, oproti vstřikování plastů nevyžaduje drahou formu.

Konstrukci z plechu zvažte i při optimalizaci stávajících svařenců nebo obráběných držáků. Nahrazení několika svařených dílů jedním ohýbaným často sníží cenu i hmotnost.

Častou chybou je díl, který se v CAD rozvine, ale nejde ohnout: příliš krátká ramena, ohyby těsně vedle sebe, kolize dílu s nástrojem při ohýbání uzavřených tvarů nebo otvory těsně u ohybu. Rozvin z CAD navíc počítá s obecným K-faktorem, který si výrobce obvykle upraví podle svých nástrojů. Funkční rozměry proto kótujte na ohnutém dílu, ne na rozvinu.

Předepisujte realistické tolerance: rozměry přes jeden či více ohybů se obvykle drží v desetinách milimetru, ne v setinách. Sjednoťte poloměry ohybů a tloušťky v celém výrobku, aby se díly daly vyrobit s jednou sadou nástrojů. V poptávce uveďte přesný materiál (například DC01, S235, 1.4301 nebo EN AW-5754), povrchovou úpravu, požadavky na otřepy a směr broušení. Ověřte také, zda má díl otvory pro zavěšení při práškovém lakování nebo galvanickém zinkování.