Основни принципи на дизайна за безгрешни тегловни матрици

Накратко

Теглещата матрица е специализиран инструмент, който оформя равна ламарина в непрекъсната триизмерна куха детайл. Тя работи чрез използване на пуансон, който разтяга метала в кухината на матрицата, докато държачът на заготовката контролира движението на материала. Успешният дизайн зависи от прецизното управление на този метален поток чрез оптимизиране на ключови фактори като свойствата на материала, коефициента на теглене, смазването, налягането на хващача и радиусите на матрицата, за да се предотвратят дефекти като набраздаване, разкъсване или пукане.

Разбиране на основите на дълбокото теглене

Основният принцип на тегловната матрица е контролираната деформация на листов метал. За разлика от рязането или огъването, процесът на изтегляне преобразува плоска метална заготовка, като я разтяга и компресира в куха форма без шевове. Този метод е основен за производството на голям спектър от продукти – от каросерни панели за автомобили и мивки до съдове за готвене и промишлени компоненти. Процесът се основава на съвместно работещ набор от инструменти, които под огромно налягане постигат желаната геометрия.

Операцията започва, когато плосък метален лист, известен като заготовка, се поставя върху повърхността на матрицата. Компонент, наречен държач на заготовката или фиксатор, се спуска, за да закрепи ръбовете на заготовката. Тази затегваща сила е от решаващо значение за контролиране на начина, по който материала се вкарва в матрицата. След това пуансонът, който има формата на вътрешната кухина на детайла, се движи надолу, бутайки метала в кухината на матрицата. Докато пуансонът се спуска, той принуждава метала да се разтегне и да премине през входния радиус на матрицата, превръщайки плоския лист в триизмерен детайл. Целта е тази трансформация да се осъществи, без да се компрометира цялостността на материала.

Няколко ключови компонента са от съществено значение този процес да работи правилно. Според експерти в Alsette , към тях относят пуансона, кухината на матрицата и държача на заготовката. Пуансонът Прожекция формира вътрешната форма на детайла, матрицата Кухина на матрицата определя неговата външна геометрия, а Държач на заготовката прилага контролирано налягане по периметъра на заготовката, за да регулира теча на метала. При по-сложни конструкции, Изтеглящи ребра —малки ръбове на повърхността на матрицата или притискателя—се използват за увеличаване на триенето и допълнително прецизно регулиране на потока на метала в определени зони, за предотвратяване на дефекти.

Ключови фактори при проектирането за успешен поток на метал

Успехът на всяка операция по дълбоко изтегляне се определя от способността да се контролира потокът на метал. Ако металът тече твърде бързо, може да се образуват гънки; ако е прекалено ограничен, той ще се разтегли твърде много и ще се скъса. Постигането на този баланс изисква задълбочено разбиране на множество взаимосвързани променливи. Всеки фактор трябва да бъде внимателно разгледан по време на фазата на проектиране на матрицата, за да се осигури стабилен и възпроизводим производствен процес.

Изчерпващ списък с тези фактори е от решаващо значение за всеки конструктор. Както е посочено в статия от Производителят , основните елементи, които влияят на потока на метал, включват:

• Свойства на материала: Типът, дебелината и класът на метала са от основно значение. По-дебелите материали са по-стабилни и могат да се разтягат на по-голямо разстояние, докато свойствата като показател на упрочняване при деформация (N-стойност) и коефициент на пластична деформация (R-стойност) определят способността на материала да се разтяга и изтегля.
• Размер и форма на заготовката: Твърде голяма заготовка може да ограничи течението на метала, докато оптимизирана форма може да намали отпадъците и да предотврати дефекти.
• Съотношение на изтегляне: Това е съотношението между диаметъра на заготовката и диаметъра на пуансона. Ако съотношението е твърде голямо, материала може да се разтегли твърде тънко и да се скъса.
• Радиуси на матрицата: Радиусът в точката на влизане на матрицата е от решаващо значение. Твърде малък радиус може да причини разкъсване, докато твърде голям може да доведе до набръчкване, защото намалява контрола върху материала.
• Налягане на прихващача (сила на държача на заготовката): Недостатъчното налягане позволява образуването на гънки, докато прекомерното налягане ограничава течението и причинява разкъсване. Разпорки, често зададени на 110% от дебелината на материала, могат да се използват за поддържане на прецизен процеп и позволяване на уплътняване на материала.
• Смазване: Правилното смазване намалява триенето между компонентите на матрицата и заготовката, предотвратявайки захапване и осигурявайки гладко течение на материала.
• Скорост на пресата: Скоростта на пресовия бутален трегер трябва да е достатъчно ниска, за да позволи на материала достатъчно време за течение без пукане.

Взаимодействието между тези фактори е сложно. Например, идеалният радиус на входа на матрицата зависи от дебелината и вида на материала. При кръгли изтегляния в качествена стомана, малък радиус може да причини разкъсване, докато голям такъв може да доведе до гънки, особено при тънки материали. По същия начин, необходимото налягане на държача на заготовката се променя в зависимост от материала; високопрочните стомани могат да изискват до три пъти по-високо налягане в сравнение с нисковъглеродната стомана.

Проектиране на компоненти на матрица: пробивен пуансон, матрица и държач на заготовка

Физическите компоненти на изтегляващия умишлено пробив — буталото, матрицата и държача на заготовката — са местата, където се прилагат принципите на проектирането. Геометрията, размерите и повърхностната обработка на всеки компонент директно влияят върху качеството на крайния продукт. Точни изчисления и спазване на най-добрите практики са от съществено значение за създаването на ефективна и издръжлива инструментална оснастка.

The прожекция и кухина на матрицата работят заедно, за да определят окончателната форма на детайла. Зазорът между тези два компонента е критичен размер. Според HARSLE Press , този зазор обикновено се задава малко по-голям от дебелината на материала, за да се компенсира уплътняването, което възниква по време на изтеглянето. Твърде малък зазор увеличава силата на изтегляне и може да доведе до прекомерно разтегляне или скъсване, докато твърде голям зазор може да причини набръчкване и лоша размерна точност. Радиусът на заобляне както на буталото (rp), така и на матрицата (rd) също трябва да бъде внимателно избран. Малък радиус на буталото концентрира напрежението и може да доведе до пукнатини в дъното на детайла.

The държач на заготовката е безспорно най-важният компонент за контролиране на металния поток. Основната му функция е да прилага постоянен, предварително определен натиск върху фланеца на заготовката. Това предотвратява образуването на гънки, докато материалът се компресира циркулярно при изтеглянето му в матрицата. Повърхността на държача на заготовката трябва да бъде напълно успоредна на повърхността на матрицата, за да се осигури равномерно разпределение на налягането. При сложни детайли, особено в автомобилната индустрия, в държача на заготовката или матрицата се интегрират тегловни релси, за да създадат допълнителни ограничаващи сили в определени области, което позволява по-голям контрол върху процеса на формоване.

Осъществяването на тези сложни конструкции изисква значителен опит както в инженерната, така и в производствената област. Компании, специализирани в прецизни инструменти, като Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , използват напреднали CAE симулации и години на опит, за да произвеждат персонализирани штамповъчни матрици за автомобилни OEM компании и доставчици от първо ниво. Работата им по създаването на матрици за всичко – от структурни компоненти до сложни кариерни панели – подчертава важността от овладяване на тези принципи на проектиране, за да се постигне ефективност и качество в серийното производство.

Най-добри практики за предотвратяване и отстраняване на дефекти

Въпреки внимателното проектиране, по време на процеса на дълбоко изтегляне могат да възникнат дефекти. Разбирането на основните причини за често срещани повреди като набраздаване, разкъсване и пукане е ключово за диагностика и превенция. Повечето дефекти могат да бъдат проследени до дисбаланс в силите, управляващи теча на метала. Като следват установените най-добри практики, инженерите могат да минимизират процентите на скрап и да подобрят стабилността на производството.

Една от най-фундаменталните добри практики, както е отбелязано от Dramco Tool , е да се избягват рязко извити ъгли при проектирането на детайла. Остри радиуси концентрират напрежението, създавайки слаби точки, където материалът вероятно ще се скъса или счупи. Достатъчно големи, гладки радиуси както на детайла, така и на инструментите за матрица позволяват на метала да тече по-лесно и разпределят напрежението в по-голяма област. Освен това е от съществено значение да се разбере проектната цел на детайла. Познаването на начина, по който ще се използва детайлът, помага при вземането на решения относно допуснатите отклонения и ключовите характеристики, предотвратявайки прекомерно инженерство и намаляване на производствената сложност.

Систематичният подход към отстраняването на неизправности може да спести значително време и ресурси. Следната таблица описва често срещани дефекти, техните вероятни причини, свързани с проектирането, и препоръчителни решения, базирани на обсъжданите принципи.

Често задавани въпроси относно рисуването на изображения

1. да се съобрази с Какви са принципите на заровете?

Основните принципи на рисуването се въртят около контролирането на потока от листова метала, за да се образува 3D форма без дефекти. Това включва управление на фактори като разтегляемост на материала, прилагане на подходящо налягане на свързващото вещество, за да се предотвратят бръчки, използване на правилни радиуси, за да се избегне скъсване, и осигуряване на подходящо смазване, за да се намали триене Крайната цел е да се балансират силите на компресия и напрежение върху материала по време на процеса на оформяне.

2. Да се съобразяваме. Какво е правило за дизайн на маркировката?

Основното правило за проектиране на изкуството е да се гарантира, че геометрията на инструмента улеснява гладкия, контролиран поток на материала. Това включва определяне на прозрачността от пробиване до изработка на приблизително 110% от дебелината на материала, проектиране на радиуса на вход на изработката да бъде 4 до 8 пъти по-голям от дебелината на материала и изчисляване на съотношението на изтегляне, което да Друго важно правило е да се проектират за свойствата на материала, като се вземат предвид неговата дебелина, здравина и формалност.

3. Да се съобразяваме. Какви са принципите на инструмента и на матрицата?

Принципите на инструмента и дизайна на изработката на инструменти подчертават създаването на трайни, точни и ефективни инструменти за производство. Това включва правилния избор на материал за самия инструмент (често изтвърдена стомана за инструменти), изчисляване на правилните прозрачности, за да се постигнат толерантности на частите, и проектиране на компоненти, които да издържат на високите сили на производството. Проектирането трябва да отчита и износването и поддръжката на инструмента, за да се гарантира последователно производство на части с високо качество през целия живот на инструмента.

4. Какъв е основният принцип на изтегляне?

Основният принцип на изтегляне е трансформацията на плоска листова метална заготовка в кух съд чрез разтегляне на материала с пуансон в матрична кухина. Процесът се определя от контролираното движение навътре на материала от фланеца на заготовката, което се регулира чрез налягане от държач на заготовка. Това контролирано течение предотвратява дефекти и осигурява оформянето на детайла до желаната дълбочина и форма без разрушаване.