Distancia mínima entre curvas consecutivas de barras colectoras

En la fabricación de conjuntos completos de equipos eléctricos, aparamenta de alta y baja tensión, y transformadores, el doblado de barras conductoras de cobre y aluminio constituye un proceso fundamental. Para adaptarse a la compacidad de los talleres y a los complejos requisitos de enrutamiento, los diseñadores suelen procurar que las curvaturas de las barras conductoras sean lo más compactas posible. Sin embargo, en la producción real, debe mantenerse una distancia mínima entre dos curvaturas consecutivas; si el diseño no alcanza este límite, el equipo no podrá sujetar correctamente la pieza, lo que podría provocar una deformación grave de la barra conductora.

Cuando una máquina dobla una barra conductora de cobre, las matrices de doblado (las matrices cóncava y convexa) requieren una superficie de contacto suficiente para asegurar la barra conductora; esto crea una "zona muerta de sujeción".(Artículo relacionado: Limitaciones de las matrices de doblado cóncavas en el doblado en forma de Z)

• Interferencia de chips: Si la primera curva está demasiado cerca de la segunda, la sección curvada previamente formada chocará con la mesa de curvado, el pistón o la protección de seguridad durante la segunda operación de curvado.
• Requisitos de sujeción de secciones rectas:Es necesario mantener un tramo recto suficientemente largo entre dos curvas para que el mecanismo de sujeción del equipo pueda fijar firmemente la barra conductora de cobre. Si la barra conductora no se sujeta correctamente, se deslizará durante el proceso de doblado, lo que provocará desviaciones angulares o arañazos en la superficie.

La distancia más corta entre dos curvas normalmente se refiere a la distancia L_min entre las líneas centrales de dos curvas consecutivas; alternativamente, denota la longitud neta S_min de la sección recta intermedia, que guarda una relación proporcional directa y decisiva con el ancho de apertura de la matriz V_ancho  del troquel inferior de doblado de la barra colectora.

El ancho de la ranura de la matriz inferior constituye la restricción física más rígida; durante el proceso de doblado de la barra colectora, esta debe abarcar la abertura en V de la matriz inferior. Típicamente, la V_ancho  El diámetro de la ranura de la matriz inferior utilizada para doblar barras conductoras es aproximadamente de 8 a 10 veces el espesor de la barra conductora. En pocas palabras: cuanto más ancha sea la ranura de la matriz inferior, mayor será el diámetro de la barra conductora._anchoCuanto mayor sea la distancia física mínima requerida entre curvas consecutivas.

 V_ancho=(8~10)t

El doblado de barras conductoras es un proceso típico de doblado en tres puntos. Cuando el ancho de la ranura de la matriz inferior es V, el eje de doblado (es decir, el punto donde el punzón presiona) se sitúa precisamente en el centro exacto de la ranura. En esta configuración, la distancia horizontal desde el eje de doblado hasta un borde de la matriz inferior es exactamente V/2.

Al procesar dobleces continuos (en particular, dobleces en Z invertidos):

1) Una vez que se forma la primera curva, la barra conductora toma la forma de una “esquina” que se mantiene hacia arriba o cuelga hacia abajo.

2) Al procesar la segunda curva, la barra conductora avanza. Si la distancia entre las dos curvas es demasiado corta, la "esquina" formada por la primera curva quedará encajada directamente contra el borde de la matriz inferior; en consecuencia, la barra de cobre no podrá asentarse completamente contra la superficie de la matriz inferior, lo que impedirá que la máquina realice el movimiento descendente.

Por lo tanto, la mitad del ancho de la ranura de la matriz inferior, denominada V/2, constituye el límite físico primario para el espaciado mínimo entre dobleces consecutivos.

Flexión en Z: influenciada principalmente por el ancho de la ranura del troquel.

Si una barra conductora presenta dos curvaturas en direcciones opuestas y la sección de transición intermedia es demasiado corta, la barra chocará directamente contra la pared lateral de la matriz inferior durante el proceso de doblado. Normalmente, la altura mínima (desplazamiento) requerida para una curvatura en Z es V/2 más un cierto margen de seguridad (generalmente de 3 a 5 mm).

• Fórmula para la longitud neta del tramo recto intermedio:

S_min=V/2+(3~5)mm

• Fórmula de distancia del eje de la línea central de flexión(Considerando el espesor del material T y el radio de curvatura interior R):

S_min=V/2+R+T+(3~5)mm

Curvatura en U:

Si dos curvas consecutivas en una barra conductora están orientadas en la misma dirección, se forma un perfil en forma de canal. Durante la ejecución de la segunda curva, el borde elevado resultante de la primera no debe entrar en contacto con los componentes móviles de la matriz superior (herramienta). Por consiguiente, la separación mínima requerida para una curva en U viene determinada principalmente por el espesor y la geometría de la matriz superior, así como por la mitad del ancho de la ranura en V de la matriz inferior.

• La barra colectora descansa sobre la matriz inferior, ocupando la mitad del ancho de la ranura en V de la matriz inferior V/2.
• La herramienta de matriz superior debe extenderse dentro del hueco en forma de U; como la herramienta en sí tiene cierto grosor, ocupa la mitad del ancho de la matriz superior A/2.
• La primera brida, que ya ha sido doblada, también posee su propio espesor inherente (t).

S_min=V/2+A/2+t

Para validar la precisión de la fórmula para calcular la distancia mínima entre curvas consecutivas en barras colectoras, SUNSHINE realizó una serie de pruebas prácticas de laboratorio utilizando su equipo interno: Máquina dobladora de barras colectoras SS-30-3CNC PRO—centrándonos específicamente en la fórmula de curva en Z:

S_min=V/2+(3~5)mm

La configuración de prueba consistió en una barra conductora con un espesor de 10 mm y un ancho de 80 mm, junto con una matriz de doblado que presentaba un ancho de ranura inferior (V) de 80 mm (lo que significa que la distancia desde el borde inferior de la matriz hasta el centro era de 40 mm) y un radio de punzón superior (R) de 5 mm, para realizar una operación de doblado en Z inverso:

Cuando la distancia es menor que V/2:

Ajuste la posición del tope trasero para que corresponda a una longitud libre de 25 mm en la sección recta intermedia. Tras completar la primera curva, avance la barra conductora de cobre para preparar la segunda curva, la curva inversa.

Fenómeno: Cuando la matriz superior inicia su recorrido descendente, la esquina de la barra conductora de cobre previamente doblada golpea violentamente contra el borde de la matriz hembra de la matriz inferior. Al intensificarse la presión, la barra conductora no entra suavemente en la ranura en V; en consecuencia, el borde de la matriz inferior la somete a una severa deformación por compresión. Debido a la excesiva resistencia, el equipo activa su sistema de protección contra sobrecarga y se apaga. La superficie de la pieza presenta profundas hendiduras y surcos de hasta 2 mm de profundidad, y el ángulo de doblado previsto no se forma en absoluto.

Cuando la distancia es exactamente V/2:

La longitud libre de la sección recta central se ajusta para que sea exactamente igual a 40 mm (el valor de V/2).

Observación: Durante la formación de la segunda curva, la primera curva —ya formada— se desliza dentro de la abertura de la matriz inferior, rozando casi su borde. Debido a la ausencia total de margen de seguridad, en el momento en que se inicia la operación de doblado, la mínima elongación del material resultante de la tensión en el radio exterior provoca una fuerte fricción entre la barra conductora de cobre y el borde de la matriz inferior. Si bien se logró formar una curva en Z, el ángulo de la primera curva se desvió de su eje y se distorsionó 1,5°; además, la sección recta central presentó claros signos de desprendimiento de metal causado por el roce contra el borde de la matriz inferior.

Después de añadir un margen de seguridad de 3–5 mm:

Siguiendo estrictamente el valor de seguridad calculado mediante la fórmula prescrita, la longitud neta del tramo recto se fijó en 45 mm (específicamente, la holgura de seguridad V/2+5 mm).

Observación: Durante el proceso de mecanizado, se mantuvo una holgura de seguridad visible de aproximadamente 4 mm entre la primera curvatura y el borde de la matriz inferior. La barra conductora de cobre se apoyó suavemente sobre la superficie de la matriz inferior, sin mostrar signos de deslizamiento ni desprendimiento. La precisión del ángulo de curvatura alcanzó una tolerancia de ±0,3°, la superficie de la barra conductora de cobre permaneció lisa y sin arañazos, y la transición entre las dos secciones curvas fue excepcionalmente fluida y natural.

Conclusión: Esto verifica que V/2 es, en efecto, un límite de interferencia mecánica insuperable. Sin embargo, V/2 por sí solo solo garantiza que no haya colisiones entre máquinas, pero no la calidad del procesamiento. Es necesario introducir un margen de seguridad.

La distancia mínima para el doblado continuo no es solo un problema geométrico, sino también un reflejo integral del proceso de fabricación del equipo. Elegir una máquina de barras colectoras con control eléctrico de alta precisión y un diseño de molde optimizado puede hacer que su disposición eléctrica sea más compacta y estéticamente agradable.

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