Mitä syvävetomuottisuunnittelu todella tarkoittaa tarkkuuden valmistuksessa

Kun tehtävänäsi on tuottaa saumattomia sylinterimäisiä kuppeja, happikaasupulloja tai automobiiliosia erityisen suurella syvyys-halkaisija -suhdella, syvävetomuottisuunnittelu muuttuu tärkeimmäksi menestystekijäksesi. Toisin kuin perinteisessä leikkauksessa tai taivutuksessa, syvävetoprosessi muuntaa litteän levyjen muotoon onttoja kolmiulotteisia muotoja hallitulla plastisella virtauksella. Määrittämäsi muotin geometria määrää, puristuuko materiaali tasaisesti muotoonsa vai repeytyykö se liiallisen jännityksen alaisena.

Syvävetomuottisuunnittelun määritteleminen nykyaikaisessa valmistuksessa

Mitä syväveto tarkalleen ottaen on? Se on metallin muovausprosessi, jossa iskuri työntää litteän läpikonnan muottikammioon, luoden syvyyttä, joka ylittää osan halkaisijan. Mukaan Valmistaja , yksi suurimmista harhakäsityksistä on, että metalli venyy muotoonsa. Todellisuudessa asianmukaisesti toteutetut syvävetokäsitteet sisältävät vähimmäisen venymisen. Metalli itse asiassa paksuuntuu plastisen virrankulun kautta, kun puristusvoimat työntävät materiaalia sisäänpäin niihin päin.

Tämä ero on merkityksellinen vaikuttaessa työkalusuunnittelustarateesisiin. Suunnittelet työkaluja, jotka hallitsevat puristusta ja virtausta, ei venymistä. Jokainen säde, välys ja pintakarkaisumääritys vaikuttavat siihen, kuinka tehokkaasti metalli siirtyy tasostaan haluttuun geometriaan.

Miksi työkalusuunnittelu määrittää osan laadun

Työkalugeometriasi ohjaa suoraan kolmea kriittistä tulosta:

• Materiaalin virtausmallit - Nupin ja muotin säteet määrittävät, missä metalli puristuu verrattuna venymiseen
• Osan geometrisen tarkkuuden - Välit ja kaltevuuskulmat määrittävät mitallisen johdonmukaisuuden
• Tuotantotehokkuus - Asianmukainen suunnittelu minimoi vetovaiheet ja poistaa kalliin uudelleen tekemisen

Punssin asennon ja levyreunan välinen suhde on erityisen tärkeä. Puristettu metalli vastustaa muovautumista. Jos muovauspunssi on liian kaukana levystä, puristusvyöhyke tulee liian laajaksi, muovautumisvastus ylittää vetolujuuden, ja punssin kärjen lähellä esiintyy rikkoutumista.

Muovattavuussuhde – levyn halkaisijan ja punssin halkaisijan suhde – on syvämurtomuovauksen onnistumisen perusperiaate. Ylitä materiaalisi maksimaalinen muovattavuussuhde, ja mikään määrä voiteluaineita tai paineen säätö ei estä epäonnistumista.

Tämä tekninen viite tarjoaa tarkat parametrit, kaavat ja vianetsintämenetelmät, jotka tarvitset onnistuneeseen muottisuunnitteluun. Riippumatta siitä, tutkitko syvävetokonsepteja uusien tuotteiden kehittämiseen vai optimoitko olemassa olevia työkaluja, löydät toteutettavissa olevia ohjeita, joita tukevat todennetut insinööritieteelliset periaatteet. Seuraavat osiot käsittelevät vetosuhteen rajoja materiaalikohtaisesti, levyn koon laskemista, sädevaatimuksia, monivaiheista suunnittelua ja virheiden korjaamiseen liittyviä strategioita, jotka muuntavat suunniteltusi teoreettisista konsepteista tuotantovalmiiksi työkaluiksi.

Vetosuhteen rajat ja venytyksen määrä prosentteina materiaalin mukaan

Olet päättänyt, että vetosuhde hallitsee syvävedon onnistumista. Mutta mitkä tarkat rajat koskevat syväsytettyä terästä verrattuna alumiiniin tai ruostumattomaan teräkseen? Ilman tarkkoja numeerisia arvoja joudut vain arvailemaan. Tässä osiossa annetaan tarkat arvot, joita tarvitset vaiheiden määrän laskemiseen ja materiaalivaurioiden estämiseen.

Maksimivetoosuudet materiaalityypeittäin

Rajoittavan vetoosuuden (LDR) kaava on yksinkertainen:

LDR = D / d, jossa D on levyn halkaisija ja d on vaakun halkaisija (cupin sisähalkaisija)

Tämä suhde osoittaa, kuinka suuri levy voidaan onnistuneesti muovata tietyllä vaakunkoon. Mukaan Toledo Metal Spinning , tämä kaava toimii lähtökohtana vetokertojen määrittämisessä. Kuitenkin keskeinen huomio on, että LDR-arvot vaihtelevat merkittävästi eri materiaaleilla.

Kun levyn muovaus painamalla ylittää nämä rajat, kehäsuuntainen puristusjännitys ylittää materiaalin sietokyvyn. Kun Macrodyne Press selittää, jos syvän vedon aikana tapahtuva pienennys ylittää materiaalin rajan, levy venyy tai repeytyy vaakun kärjen lähellä. Virtausvastus yksinkertaisesti ylittää vetolujuuden.

Tässä tietoa materiaalikohtaisista parametreista:

Materiaalilaji	Ensimmäisen vetosuhteen raja	Seuraavien vetojen vähennys %	Suositeltu hehkutuskynnys
Hiilellinen teräs (syvävetoteräslevy)	2,0 - 2,2	25 % - 30 %	40 %:n kumulatiivisen vähennyksen jälkeen
Rustoton teräs (304/316)	1,8 - 2,0	20 % - 25 %	30 %:n kumulatiivisen vähennyksen jälkeen
Alumiiniseokset (1100, 3003)	1,9 - 2,1	20 % - 25 %	35 %:n kumulatiivisen vähennyksen jälkeen
Kupariseokset (C11000, C26000)	2,0 - 2,3	25 % - 30 %	45 %:n kumulatiivisen vähennyksen jälkeen

Huomaa, että ruostumattoman teräksen syvävetous esittää haastavimmat parametrit. Sen muovauskarkenemisominaisuudet tarkoittavat alhaisempia ensimmäisen vetämisen suhteita ja aikaisempia hehkutustarpeita verrattuna hiiliteräkseen tai kupariin.

Monivaiheisten toimenpiteiden vähennysprosenttien laskeminen

Kun kokonaisvähennystarve ylittää yhden vetämisen mahdollistaman määrän, tarvitset useita vaiheita. Laskentaprosessi noudattaa järjestelmällistä lähestymistapaa, jota The Fabricator kuvailee olennaiseksi halkeamien, ryppyjen ja pinnan virheiden välttämiseksi.

Tässä on, miten määrität vähennysprosentin:

Vähennys % = (1 - Dc/Db) × 100

Missä Dc on kupin halkaisija ja Db on tyhjän levyn halkaisija.

Kuvittele, että valmistat 4-tuumaisen kupin 10,58-tuumaisesta levytyksestä. Laskelmistasi ilmenee noin 62 % kokonaisvähennystä tarvitaan. Koska ensimmäisen muovauksen rajat useimmissa materiaaleissa yleensä maksimissaan 50 %, tarvitset useita vaiheita.

Harkitse tätä käytännön esimerkkiä kohtaan Macrodyne Press :

1. Ensimmäinen muovaus - Käytä 50 %:n vähennystä (LDR 2.0), jolloin 10,58-tuumainen levy pienenee 5,29-tuumaiseen välihalkaisijaan
2. Toinen muovaus - Käytä enintään 30 %:n vähennystä (LDR 1.5), saavuttaen 3,70-tuumaisen halkaisijan
3. Kolmas muovaus - Tarvittaessa käytä 20 %:n vähennystä (LDR 1,25) lopullisiin mittoihin

Koska kohde 4-tuumainen halkaisija sijoittuu toisen muovauksen kapasiteetin ja levyn koon väliin, kaksi vaihetta riittää osan onnistuneeseen valmistukseen.

Miten materiaalipaksuus vaikuttaa näihin suhteisiin

Paksujen materiaalien tapauksessa voidaan yleensä sallia hieman korkeammat muovauskertoimet, koska ne kestävät paremmin taipumista. Ne vaativat kuitenkin suurempaa levytysholdarin voimaa ja kestävämpää työkalutusta. Ohutlevyisten syvävetolevyjen vetokertoimet saattavat jäädä julkistetun alueen alarajaan.

Tärkein periaate muistettavaksi: kaikki pinta-ala, joka tarvitaan valmiiseen osaan, on oltava mukana ensimmäisessä vetovaiheessa. Kuten The Fabricator korostaa, alkuperäisen muovausaseman jälkeen pinta-ala pysyy vakiona. Olet jakamassa uudelleen olemassa olevaa materiaalia, etkä luo uutta materiaalia myöhemmissä vaiheissa.

Näiden vetosuhteen rajojen määrittämisen jälkeen tarvitset seuraavaksi tarkat laskelmat levykoon määrittämiseksi, jotta varmistat riittävän materiaalin kohdemuotoon.

Tyhjän kappaleen koon laskentamenetelmät ja kaavat

Tunnet vetosuhteesi rajoitukset. Ymmärrät vähennysprosentit. Mutta miten määrität tarkan tyhjän kappaleen halkaisijan, joka tarvitaan kohdekupin tai -kuoren valmistamiseen? Jos tyhjä kappale on liian pieni, sinulla ei ole riittävästi materiaalia. Jos se on liian suuri, hukkaat materiaalia ja luot liiallisen reiän, joka vaikeuttaa leikkausta. Syvävetoprosessi vaatii tarkkuutta jo ensimmäisestä askelmalta.

Tyhjän kappaleen koon laskennan perusperiaate on tilavuuden säilyttäminen. Kuten SMLease Design selittää, tyhjän kappaleen pinta-alan on oltava sama kuin valmiin osan pinta-ala. Metalli ei katoa tai ilmesty muovauksen aikana. Se vain siirtyy tasosta kolmiulotteiseen geometriaan.

Pinta-alamenetelmä tyhjän kappaleen kehittämiseen

Sylinterimäisille kupille, yleisimmille syvävetokomponenteille, matemaattinen lähestymistapa on elegantti. Ole essentially asettamassa kaksi pinta-alaa yhtä suuriksi: litteä pyöreä levy ja muotoiltu kuppi, jossa on pohja ja sivuseinä.

Tarkastellaan yksinkertaista sylinterimäistä kuppia, jonka säde on Rf ja korkeus Hf. Tyhjennön säde Rb voidaan laskea tällä perusyhtälöllä:

Rb = √[Rf × (Rf + 2Hf)]

Tämä kaava johtuu suoraan siitä, että asetetaan tyhjennyksen ala (πRb²) yhtä suureksi kuin kupin ala (πRf² + 2πRfHf). Kun ratkaiset Rb:n, saat edellä esitetyn suhteen.

Käydään läpi käytännön esimerkki. Kuvitellaan, että sinun täytyy valmistaa kuppi, jonka halkaisija on 50 mm ja syvyys 60 mm. Seuraamalla vetokalvon laskentamenetelmää:

• Kupin säde (Rf) = 25 mm
• Kupin korkeus (Hf) = 60 mm
• Tyhjennyksen säde = √[25 × (25 + 120)] = √[25 × 145] = √3625 = 60,2 mm
• Tyhjän halkaisija = 60,2 × 2 = 120,4 mm

Tämä laskelma antaa teoreettisen vähimmäiskoon tyhjälle. Käytännössä tarvitaan ylimääräistä materiaalia leikkausta varten sekä ohentumisvaikutusten kompensointiin.

Leikkuuvaran ja materiaalin ohentumisen huomioiminen

Käytännön syvävetoprosessin vaatimukset menevät teoreettista minimiä pidemmälle. Tarvitset suunniteltua jätemateriaalia puhtaan leikkauksen varmistamiseksi sekä kompensaatiota seinämänpaksuuden muutoksille muovauksen aikana.

Noudata näitä peräkkäisiä vaiheita tuotantokelpoisten tyhjämittojen saavuttamiseksi:

1. Laske valmiin osan pinta-ala - Käytä geometrialomakkeita tietylle muodolle. Sylintereille: πd²/4 + πdh. Monimutkaisille geometrioille CAD-ohjelmisto tarjoaa tarkan pinta-alan mittauksen.
2. Lisää leikkuuvaraa - Teollisuuden käytäntö suosittelee lisäämään kaksi kertaa metallin paksuus kupin korkeuteen ennen laskentaa. 0,010-tuumaiselle materiaalille, joka muodostaa 4-tuumaisen kupin, laskentakorkeudeksi tulee 4,020 tuumaa.
3. Ota huomioon materiaalin ohentuminen - Kupin sivuseinämän ohentuminen 10–15 % tapahtuu tyypillisesti kupin sivuseinässä. Jotkut käyttäjät lisäävät 3–5 % lasketusta tyhjäpinta-alasta ohentumiskorjaustekijänä.
4. Määritä lopullinen tyhjän halkaisija - Käytä pinta-alakaavaa mukautetuilla mitoillasi, ja pyöristä ylöspäin käytännölliseen leikkauskokoon.

Mukaan lukien Valmistaja , kaksi kertaa metallin paksuuden lisääminen ylimääräisenä reuna-aineena edustaa hyvää käytäntöä siistien lopullisten mittojen varmistamiseksi muovauksen jälkeen.

Kun yksinkertaistetut kaavat eivät riitä

Yllä olevat yhtälöt toimivat erinomaisesti yksinkertaisille sylinterimäisille kuppeille. Entäpä askelliset halkaisijat, laippaosat tai epäsäännölliset poikkileikkaukset? Monimutkaiset geometriat vaativat erilaisia lähestymistapoja.

Sinun tulisi siirtyä CAD-pohjaisiin pinta-alalaskentoihin, kun:

• Osassa on useita halkaisijan muutoksia tai kartiomaisten osien lovi
• Kulmien säteet vaikuttavat merkittävästi pinta-alaan (yksinkertainen kaava ei ota huomioon vaikanenän sädettä)
• Epäsymmetriset muodot vaativat kehitettyjä tyhjennemalleja pyöreiden tyhjenteiden sijaan
• Kapeat toleranssit vaativat tarkkuutta, joka ylittää arvion mukaisten säätöjen

Suorakaidsen muotoisia tai epäsäännöllisiä syvävetopaloja varten tyhjennemalli ei välttämättä ole pyöreä. Näiden kehitettyjen tyhjenteiden muoto on määritettävä CAD-analyysin tai elementtianalyysin avulla saadakseen optimaalinen alkugeometria. Myös materiaalin anisotropia, joka johtuu valssausuunnasta, vaikuttaa tyhjennemallin optimointiin epäpyöreille osille.

Tyhjennemitan ja materiaalin valinnin jälkeen seuraava kriittinen suunnitteluparametri liittyy vaikanenän ja vaivatenän säteisiin, jotka ohjaavat metallin virtausta muotissa.

Vaikanenän ja vaivatenän säteet optimaalista materiaalin virtausta varten

Olet laskenut tyhjäkappaleen koon ja tiedät vetosuhteesi. Nyt tulee parametri, joka voi joko onnistua tai epäonnistua syvävetoprosessissa: työkalusäteet. Punnerruksen kärjen säde ja muotin sisääntulon säde määräävät, kuinka voimakkaasti metalli taipuu siirtyessään liepeeltä sivuseinämälle. Jos nämä mitat ovat väärin, kohtaat joko repeämisen liiallisen jännityskeskitymän vuoksi tai rypleilyn riittämättömän materiaalin ohjauksen vuoksi.

Tässä on perusperiaate: metalli, joka kulkee terävien kulmien yli, kokee paikallista venymää, joka ylittää ductility-rajan. Toisaalta liian suuret säteet eivät ohjaa metallia oikein, mikä mahdollistaa puristusrypleilyn. Tehtäväsi on löytää optimaalinen säde jokaiselle materiaali- ja paksuusyhdistelmälle.

Punnerruksen kärjen säteen suositukset eri materiaaleille

Punnerruksen kulmasäde määrää jännitysjakauman kaikkein haavoittuvimmassa kohdassa vedetyssä osassa. Lähteenä Wikipedian DFM-analyysi syvävedosta , nuppikulman tulisi olla 4–10 kertaa levyn paksuus. Suurin paksuuden vähentyminen tapahtuu lähellä nuppikulmaa, koska metallivirtaus vähenee merkittävästi tässä alueella. Liian terävä kulma aiheuttaa halkeamia nupin pohjan läheisyydessä.

Miksi tämä sijainti on niin tärkeä? Syvieveossa materiaali venyy nupin kärjen yli samalla kun sitä puristetaan kehän suunnassa. Tämä kaksiakselinen jännitetyyppi keskittyy kaarevuuden siirtymäkohdassa. Riittämätön säde luo jännitekeskittymän, joka aiheuttaa repimisen ennen kuin vetokäsittely ehtii päättyä.

Ota huomioon, mitä eri sädearvoilla tapahtuu:

• Liian pieni (alle 4t) - Voimakas muodonmuutoksen keskittyminen aiheuttaa repimistä nupin kärjessä, erityisesti työstölujuutta lisäävissä materiaaleissa kuten ruostumattomassa teräksessä
• Optimaalinen alue (4–10t) - Jännitys jakaantuu laajemmalle vyöhykkeelle, mikä mahdollistaa hallitun ohentumisen ilman vaurioitumista
• Liian suuri (yli 10t) - Riittämätön rajoitus sallii pohjan kuperaantumisen tai rypleytymisen, ja sivuseinämän muotoilu heikkenee

Syvävetometallisovelluksissa, jotka liittyvät korkean lujuuden materiaaleihin, on suositeltavaa valita tätä aluetta suurempi säde. Pehmeämmät materiaalit, kuten alumiini ja kupari, kestävät säteitä, jotka ovat lähempänä 4t.

Työkalun sisääntulon säteen määritykset ja niiden vaikutus

Työkalun kulmasäde ohjaa, miten metalli siirtyy vaakasuoralta lieviltä alueelta pystysuoraan työkalukupuun. Tässä vaiheessa puristusjännitykset muuttuvat vetojännityksiksi. Kuten Wikipedian syvävetoviittaus huomauttaa, työkalun kulmasädettä tulisi yleensä käyttää 5–10 kertaa levyn paksuus. Jos tämä säde on liian pieni, lievin alueella esiintyy enemmän rypleilyä ja halkeamia ilmenee terävien suuntamuutosten vuoksi metallivirrassa.

Työkalun säde aiheuttaa erilaisen haasteen kuin punch-säde. Tässä metalli taipuu ulkoisen kulman ympäri samalla kun se on puristuksessa levytysholdarin paineen alaisena. Riittämätön säde aiheuttaa:

• Liiallisen kitkan ja lämmöntuotannon
• Pinnan naarmutuksen ja tarttumisen
• Paikallisen repimisen säteen siirtymäkohdassa
• Lisääntyneet vetovoimavaatimukset

Liiallinen muotin säde vähentää kuitulevyn pitimen tehollista kosketuspintaa ja sallii materiaalin ennenaikaisen vapautumisen lievistövyöstä, mikä edistää rypleiden syntymistä.

Sädemääritykset materiaalin paksuuden mukaan

Seuraava taulukko sisältää erityissuosituksia syvävetoperaatioihin yleisten materiaalipaksuusalueiden mukaan:

Materiaalin paksuusalue	Suositeltu punch-säde	Suositeltu muotin säde	Säätöhuomiot
0.010" - 0.030" (0.25-0.76 mm)	6–10 × paksuus	8–10 × paksuus	Ohuet levyt tarvitsevat suurempia säteen kertoimia päästäkseen eroon repeämisen vaarasta
0,030" - 0,060" (0,76-1,52 mm)	5–8 × paksuus	6–10 × paksuus	Vakiointi useimmille sovelluksille
0,060" - 0,125" (1,52-3,18 mm)	4–6 × paksuus	5–8 × paksuus	Paksujen materiaalien kohdalla pienemmät kertoimet siedetään
0,125" - 0,250" (3,18-6,35 mm)	4–5 × paksuus	5–6 × paksuus	Suuri paksuus; harkitse useita muovauksia syvissä osissa

Materiaalityyppi vaikuttaa myös näihin teknisiin määrityksiin. Rostumaton teräs vaatii yleensä säteet kunkin vaihteluvälin yläpäässä sen muovauskarkenemisen vuoksi. Pehmeä alumiini ja kupari voivat käyttää arvoja vaihteluvälin alapäässä.

Työkalun välys ja materiaalin paksuuden suhde

Säteiden lisäksi vaikuttaa ratkaisevasti materiaalin virtaus työstövälineessä se, mikä on välys punchin ja die:n välillä. Wikipedia DFM-ohjeistuksen mukaan välyksen tulisi olla suurempi kuin metallin paksuus, jotta metalli ei keskittyisi muovausontelon yläosaan. Toisaalta välys ei saa olla niin suuri, että metallin virtaus tapahtuisi rajoittamattomasti, mikä johtaisi seinämän rypleilyyn.

Käytännön ohje vetomuovauksen välykselle:

Välys = Materiaalin paksuus + (10–20 % materiaalin paksuudesta)

0,040 tuuman materiaalilla välys olisi 0,044–0,048 tuumaa. Tämä tarjoaa riittävästi tilaa luonnollisesti paksuuntuvalle sivuseinämälle samalla kun säilytetään riittävä rajoitus taipumisen estämiseksi.

Jotkin toimenpiteet vähentävät tarkoituksella ilmavaraa "raauttaakseen" sivuseinämää, mikä tuottaa yhtenäisemmän paksuuden ja paremman pintakäsittelyn. Kuten Hudson Technologies selittää, työkalut voidaan suunnitella tarkoituksella ohentamaan tai raauttamaan sivuseinämiä luonnollista taipumusta pidemmälle, mikä lisää mittojen stabiilisuutta ja tuottaa esteettisemmin miellyttävän kotelon.

Kulmien sädehuomiot ei-sylinterimäisille osille

Suorakaiteen ja neliön muotoiset syvävetokappaleet tuovat mukanaan lisähaastetta. Sisäkulmien säteet muodostuvat tärkeimmiksi suunnitteluparametreiksi. Yleisen säännön mukaan Hudson Technologies , materiaalin paksuus kerrottuna kahdella on saavutettavissa oleva pienin kulmasäde. Suuremmat kulmasäteet ovat toivottavia ja voivat vähentää tarvittavien vetokertojen määrää.

Poikkeuksia voidaan tehdä lisäämällä vetotoimenpiteitä kulmasäteiden entistä suurempaa pienentämistä varten, mutta varovaisuus on paikallaan. Materiaalin lisääntynyt ohentuminen ja vierekkäisten sivuseinämien kaartuminen voivat esiintyä, kun kulmasäteen rajoja työnnetään.

Ei-pyöreille osille tulisi ottaa huomioon seuraavat suuntaviivat:

• Pienin sisäkulman säde = 2 × materiaalipaksuus (ehtymättömän vähimmäisarvo)
• Suositeltu sisäkulman säde = 3–4 × materiaalipaksuus (vähentää muovausvaiheita)
• Pohjakulman säde = Noudattakaa vaikuttimen sädesuosituksia (4–10 × paksuus)

Sädemuutokset seuraavissa muovausoperaatioissa

Jos osassa tarvitaan useita muovausvaiheita, sädemääritykset muuttuvat vaiheiden välillä. Ensimmäisessä muovauksessa käytetään yleensä suurempia säteitä työkovettumisen vähentämiseksi ja materiaalin virran varmistamiseksi. Seuraavissa muovauksissa voidaan käyttää asteittain pienempiä säteitä, kun osa lähestyy lopullisia mittoja.

Yleinen eteneminen:

• Ensimmäinen muovaus - Muovausmuotin säde 8–10 × paksuus; vaikuttimen säde 6–8 × paksuus
• Toinen muovaus - Muotin säde 6-8 × paksuus; nukan säde 5-6 × paksuus
• Lopullinen syvävetous - Muotin säde 5-6 × paksuus; nukan säde 4-5 × paksuus

Jos hehkutus tapahtuu vetämisen välissä, voidaan säteet asettaa uudelleen aggressiivisemmiksi, koska muovausjähmettyminen on poistunut. Ilman välihehkutusta jokainen seuraava vetäminen vaikuttaa yhä kovettuneempaan materiaaliin, mikä edellyttää varovaisempia säteitä halkeamisen estämiseksi.

Kun työkalujen säteet ja vapausmitat on määritelty, seuraava huomio liittyy siihen, kuinka monta vetovaihetta osa todella vaatii ja kuinka vetoprosentit järjestetään näiden operaatioiden aikana.

Monivaiheisten vetotoimenpiteiden ja vähennysjärjestysten suunnittelu

Olet määrittänyt vetosuhteesi, laskenut levykoot ja määritellyt työkalusäteet. Nyt nousee esiin kysymys, joka erottaa onnistuneet syvävetopursotushankkeet kalliista epäonnistumisista: kuinka monta vetoastetta osallasi todella tarvitaan? Arvioi liian alhaisesti, niin materiaali repeytyy. Arvioi liian korkeaksi, ja tuhlautaat työkalusijoitusta sekä syklausaikaa.

Vastaus piilee systemaattisessa vähennysuunnittelussa. Kun The Library of Manufacturing selittää, jos prosentuaalinen vähennys ylittää 50 %, sinun tulee suunnitella uudelleenvetotoimenpiteitä. Mutta se on vain lähtökohta. Materiaalien ominaisuudet, osien geometria ja tuotantovaatimukset vaikuttavat kaikki asteituspäätöksiisi.

Vetovaiheiden määrän laskeminen

Syvyys-halkaisu-suhde antaa ensimmäisen vihjeen asteituksen monimutkaisuudesta. Pinnalliset osat, joiden suhde on alle 0,5, muovataan yleensä yhdellä vedolla. Mutta mitä tapahtuu, kun valmistat syviä sylinterimäisiä kotelointeja, akkukehikkoja tai paineastioita, joiden syvyys-halkaisu-suhde ylittää 2,0?

Noudata tätä järjestelmällistä lähestymistapaa määrittääksesi vaiheittaisvaatimukset:

1. Määritä vaadittu kokonaismuovaus - Laske muuntosuhde tyhjäkappaleen halkaisijasta lopulliseen osan halkaisijaan kaavalla: Muuntosuhde % = (1 - Dp/Db) × 100. Esimerkiksi 10-tuumainen tyhjä, josta muovataan 4-tuumainen kuppi, edellyttää 60 %:n kokonaismuovauksen.
2. Ota huomioon materiaalikohtaiset muovausrajat vaiheittain - Vertaa materiaalisi ensimmäisen vetovaiheen rajaan (tyypillisesti 45–50 % teräkselle, 40–45 % ruostumattomalle teräkselle). Seuraavissa veto-ohjelmissa sallitaan pienempiä muovauksia: 25–30 % toisessa vedossa, 15–20 % kolmannessa vedossa.
3. Suunnittele tarvittaessa välilämpökäsittely - Kun kumulatiivinen muovaus ylittää materiaalisi kylmamuovausrajan (30–45 % riippuen seoksesta), suunnittele jännitysten poistava lämpökäsittely vaiheiden väliin palauttamaan ductility.
4. Suunniportiivityökalujen asemat - Kartoita jokainen muovausvaihe erilliseen työkaluasemaan ottaen huomioon materiaalin käsittely, voitelutarpeet ja laaduntarkastuspisteet.

Tarkastellaan käytännön syvävetoperatoesimerkkiä: tarvitset 3-tuumaisen kupin, jonka syvyys on 6 tuumaa ja paksuus 0,040 tuumaa, valmistettuna matalahiilisestä teräksestä. Syvyys-halkaisija-suhde on 2,0, mikä on selvästi yhden vetovaiheen mahdollisuuksien ulkopuolella. Lopullisista mitoista lähtien taaksepäin työstäen saatat suunnitella kolme vaihetta, joissa vetopercentaasit ovat vuoroin 48 %, 28 % ja 18 %.

Vetopercentaasin suunnittelu vaiheittaisissa operaatioissa

Kun olet määrittänyt vaiheiden määrän, on vähennyksien järjestäminen erittäin tärkeää. Ensimmäinen veto tekee suurimman osan työstä, kun taas seuraavat vedot hiovat geometriaa ja saavuttavat lopulliset mitat.

Tässä mitä onnistuneet syvävetovalmistusoperaatiot huomioivat kussakin vaiheessa:

• Ensimmäinen muovaus - Muodostaa kaikki pintamateriaali, joka tarvitaan valmiiseen osaan. Tässä tapahtuu suurin vähennys (tyypillisesti 45–50 %). Työkalujen säteet ovat mahdollisimman suuret työkovettumisen minimoimiseksi.
• Toinen veto (uudelleenveto) - Vähentää halkaisijaa 25–30 % samalla kun syvyys kasvaa. Materiaali on työstönkarkaantunut ensimmäisestä vaiheesta, joten voimat kasvavat huolimatta pienemmistä vähennysprosenteista.
• Kolmas ja seuraavat muovaukset - Halkaisijan pienennys 15–20 % joka vaiheessa. Arvioi, tarvitaanko hehkutusta peräkkäisen muodonmuutoksen perusteella.

Mukaan lukien The Library of Manufacturing , suunniteltaessa välimuotoja tulisi pohjan, väliosien ja lopullisen muovauksen pinta-alat asettaa yhtä suuriksi. Tämä tilavuuden säilyttämisperiaate varmistaa, että olemassa olevaa materiaalia uudelleenjakoitetaan eikä pyritä luomaan uutta pinta-alaa.

Kun tasapakkaus tulee kyseeseen

Joskus syvävetomuovauksen valmistustarpeet edellyttävät seinämän paksuutta ohuemman kuin mitä tavallinen muovaus tuottaa. Tässä tilanteessa tasapakkaus (ironing) tulee kyseeseen. Normaalissa syvävetomuovauksessa sivuseinämät paksuuntuvat hieman, koska materiaali puristuu sisäänpäin. Tasapakkaus kumoaa tämän kutistamalla tahallisesti vaiston ja naisen välistä väliä, jolloin seinämästä tulee ohut.

Harkitse tasapakkauksen käyttöönottoa, kun:

• Seinämän paksuuden yhtenäisyys on kriittistä sovelluksellesi
• Tarvitset ohuempia seiniä kuin alkuperäisen levytyksen paksuus
• Pintalaadun vaatimukset edellyttävät sileöintivaikutusta, jonka tasaus antaa
• Mittatarkkuus tuotantosarjojen aikana on ratkaisevan tärkeää

Tasaus tapahtuu yleensä viimeisessä muovausvaiheessa tai erillisenä jälkikäsittelynä. Prosessi lisää mitallista stabiilisuutta ja tuottaa esteettisemmin näyttävän pinnan, mutta vaatii lisätyökalujen investoinnin ja huolelliset voimalaskelmat.

Peräkkäinen työkalu verrattuna siirtotyökaluun

Vaiheistussuunnitelmasi on oltava linjassa puristimen konfiguraation kanssa. Monivaiheisessa syvävetopursotuksessa on kaksi päävaihtoehtoa: peräkkäiset työkalut ja siirtotyökalut. Kummallakin on omat etunsa riippuen osan geometriasta ja tuotantomäärästä.

Die-Maticin mukaan edistyneessä vaivutuksessa käytetään jatkuvaa metalliliuskaa, joka syötetään useisiin asemiin, joissa toiminnot tapahtuvat samanaikaisesti. Tämä menetelmä soveltuu erinomaisesti suurten sarjojen tuotantoon yksinkertaisista geometrioista. Liuska pitää osien sijainnin automaattisesti, mikä vähentää käsittelyn monimutkaisuutta.

Siirtovaivutus puolestaan siirtää yksittäisiä levytyhjiöitä asemalta toiselle mekaanisten tai hydraulisten siirtöjärjestelmien avulla. Kuten Die-Matic selittää, tämä menetelmä sopii parhaiten monimutkaisiin osiin, jotka vaativat useita muovausvaiheita tai syviä vetokulutuksia. Pysähtyvä luonne mahdollistaa tarkan hallinnan materiaalin virrasta jokaisessa vaiheessa.

Kokoonpano	Paras valinta	Rajoitukset	Tyypilliset sovellukset
Edistynyt kuumapaineisto	Suuri tuotantotilavuus, yksinkertaiset geometriat, ohuet materiaalit	Rajoitettu vetosyvyys, liuskaleveyden rajoitukset	Elektroniset komponentit, pienet kotelot, matalat kupit
Siirto-muotti	Monimutkaiset osat, syvät vetokulutukset, tiukat toleranssit	Hitaammat sykliajat, korkeampi työkalujen monimutkaisuus	Autoteollisuuden paneelit, paineastiat, syvät lieriömäiset kuoret

Syvien muotoutumisten tapauksessa, joiden syvyys-halkaisija -suhde ylittää arvon 1, siirtomuotit antavat yleensä parempia tuloksia. Tyhjien tarkan uudelleenasemoinnin mahdollistaminen jokaisessa vaiheessa mahdollistaa materiaalivirran hallinnan, joka on olennainen monivaiheisissa operaatioissa. Edistymismuotit toimivat hyvin silloin, kun ensimmäinen vetoperä saavuttaa suurimman osan vaaditusta syvyydestä ja seuraavat asemat suorittavat reunan leikkaamista, rei'itystä tai vähäisiä muovausoperaatioita.

Kun asettelusuunnitelmasi ja muotin konfiguraatio on määritelty, seuraava kriittinen tekijä liittyy tyhjöpidikkeen voimien laskemiseen, jotta estetään ryppyily ilman, että aiheutetaan liiallista kitkaa, joka aiheuttaa repimistä.

Tyhjöpidikkeen voimavaatimukset ja paineen säätö

Olet suunnitellut vetovaiheesi ja valinnut vaatimesi konfiguraation. Nyt tulee parametri, joka edellyttää tarkan kalibroinnin: levyhaltijan voima. Liian vähäinen paine aiheuttaa puristusjännityksiä, jotka saavat reiän napaan rypleitä. Liian suuri paine taas estää materiaalin virrankulun kitkan vuoksi, ripsten partikkelin lähistöllä vaatinenpäätä. Tasapainon löytäminen edellyttää sekä fysiikan periaatteiden että ohjattavissa olevien muuttujien ymmärtämistä.

Levyhaltija hoitaa yhden päätehtävän: se rajoittaa reuna-alueen liikkumista samalla kun sallii hallittua materiaalin virtausta vaatimen onteloon. FACTONin syvävetokustannusmallin mukaan levyhaltija-alue tarkoittaa materiaaliosuutta, joka on pidettävä paikallaan syvävedossa rypleiden välttämiseksi. Tähän alueeseen kohdistettu paine yhdessä kitkan kanssa luo vastuksen, joka säätää metallin syöttöä muotoutumisprosessiin.

Levyhaltijan paineen kaavat ja muuttujat

Sopivan liitosvoiman laskeminen ei ole arvauspeliä. Paineen, materiaaliominaisuuksien ja geometrian välinen suhde noudattaa vakiintuneita periaatteita. Tässä on peruslähestymistapa:

Liitosvoima = Liitonalan pinta-ala × Liitospainetta

Kuulostaako yksinkertaiselta? Monimutkaisuus piilee oikean paine-arvon määrittämisessä. Useat tekijät vaikuttavat tarvittavaan liitospaineeseen:

• Materiaalin vahvuus - Korkeamman vetolujuuden materiaalit vaativat suurempaa pitovoimaa virtauksen hallintaan. Kuten FACTON huomauttaa, vetolujuus vaikuttaa suoraan liitospaineen laskentaan.
• Tyhjän halkaisija - Suuremmat liitot aiheuttavat suurempia puristusvoimia lievisvyöhykkeellä, mikä edellyttää suhteellisesti suurempaa rajoitusta.
• Vetosyvyys - Syvemmät muovaukset vaativat jatkuvaa painetta pidemmän iskun ajan, mikä vaikuttaa sekä voiman suuruuteen että järjestelmän suunnitteluun.
• Kerroin kitkasta - Voitelun laatu vaikuttaa suoraan siihen, kuinka paljon voimasta muuttuu materiaalin rajoittamiseksi verrattuna lämmöntuotantoon.
• Muovausuhde - Suuremmat suhteet keskittävät enemmän puristusjännitettä liuskassa, mikä vaatii pidemmän pitopaineen.

Yleinen lähtökaava tyhjennepidikepaineelle on 0,5–1,5 MPa lievälle teräkselle, säädöillä tietyn materiaalin ja geometrian mukaan. Ruiskeateräkselle tarvitaan yleensä paineita korkeamman pään puolella sen muovauskovan ominaisuuksien vuoksi. Alumiini- ja kuparialleyt toimivat usein hyvin alhaisemmilla paineilla.

Tyhjennepidikealueen laskenta itsessään riippuu tyhjennyksen koosta ja muotin geometriasta. Lasket oleellisesti renkaanmuotoista aluetta muotin aukeaman ja tyhjennyksen reunan välillä. Kun vetämistoimenpide etenee, tämä alue pienenee, mikä selittää, miksi muuttuvapainejärjestelmillä on etuja syvissä vetoissa.

Poikkimurtuman ehkäisyn ja rei'itymisen riskin tasapainottaminen

Tutkimuksen mukaan julkaistu CIRP Annals , syvävetokohdalla pääasialliset vioittumismuodot ovat rippeily ja murtuminen, ja monet näistä virheistä voidaan usein poistaa sopivalla levykiinnikkeen voiman säädöllä. Tämä havainto korostaa, miksi BHF:n kalibrointi on niin keskeinen suunnitteluparametri.

Tässä on kyseessä fysiikka: syvävetoleikkauksen aikana kehän suuntaiset puristusjännitykset syntyvät liepeeseen, kun materiaali virtaa säteittäin sisäänpäin. Ilman riittävää rajoitusta nämä jännitykset saavat liepeen taipumaan ylöspäin, mikä aiheuttaa rippeilyä. Kuitenkin liiallinen rajoitus estää materiaalin virtaamisen kokonaan, ja iskun lähellä olevat vetojännitykset ylittävät materiaalin lujuuden, mikä aiheuttaa repeämät.

Tutkimus huomauttaa, että seinämän ryplettymä on erityisen haastavaa, koska levy ei ole tuettuna työkalulla tässä alueella. Seinämän rypleiden hillitseminen levyntyöntimen voiman säädöllä on vaikeampaa kuin liepeen rypleiden estäminen. Tämä tarkoittaa, että paineasetusten on otettava huomioon ne kohdat, joissa virheet todennäköisimmin ilmenevät.

Miten tiedät, kun levyntyöntimen paine on väärä? Tarkkaile näitä diagnostiikkamerkkejä:

• Ryplettymismallit - Kehän suuntaiset taipumat liepeen vyöhykkeellä viittaavat riittämättömään paineeseen; seinämän rypleet osoittavat monimutkaisempia virtausohjausongelmia
• Reunaston rippeily - Rakoilu, joka alkaa levyn reunasta, osoittaa liiallista kitkaa liian korkeasta paineesta
• Epätasainen seinämäpaksuus - Epäsymmetriset ohentumismallit paljastavat epätasaisen painejakauman levyntyöntimen pinnalla
• Pinnan viilaus - Liukupinnan naarmut liepeellä viittaavat liialliseen paineeseen yhdistettynä riittämättömään voiteluun
• Vaakunan kärjen repeäminen - Murtumat kupin pohjan lähellä viittaavat siihen, että materiaali ei pääse virtaamaan tarpeeksi vapaasti purkamaan vetojännitystä

Jos näet rypleitä, saattaa ensireaktiosi olla lisätä painetta huomattavasti. Vastusta tätä tunnetta. Asteittaiset säädöt 10–15 %:n välein mahdollistavat optimaalisen paineen saavuttamisen ylittämättä sitä liikaa ja aiheuttamatta reikiä.

Muuttuvan levytyökalupaineen järjestelmät

Monimutkaisille syvävetometalliosille vakioinen paine koko iskun ajan on usein riittämätön. Kuten The Fabricator selittää, elektroniset säätöjärjestelmät tarjoavat suurimman joustavuuden levyjen ja metallivirtojen ohjauksessa syvävetoleikkauksissa. Näillä järjestelmillä voidaan säätää levytyökalupainetta missä tahansa vetokappaleen kehän osassa ja missä tahansa vaiheessa puristusiskua.

Miksi muuttuva paine on tärkeää? Pidä mielessä, mitä tapahtuu vetovaiheen aikana:

• Iskun alussa koko levyalue vaatii tukea rypleiden estämiseksi
• Kun materiaali virtaa muottiin, levylaitteen pinta-ala pienenee asteittain
• Pysyvän voiman käyttäminen pienenevään pinta-alaan tarkoittaa, että tehollinen paine kasvaa
• Tämä nouseva paine voi estää materiaalin virtaamisen kriittisenä viimeisenä vetovaiheena

Muuttuvan paineen järjestelmät ratkaisevat tämän vähentämällä voimaa vetämisen edetessä, jolloin säilytetään optimaalinen paine verrattuna optimaaliseen voimaan. The Fabricatorin mukaan nämä järjestelmät voivat myös kompensoida metallin paksuuden muutoksia, jotka tapahtuvat vetämisen aikana, mikä poistaa tarpeen tyhjönpidikkeen juoksevalle pisteelle.

Muottipussin vaatimukset ja typen jousivaihtoehdot

Tyhjönpidikeen voiman täytyy tulla jostain. Kolme ensisijaisena vaihtoehtoa on olemassa, joilla kussakin on erilaisia ominaisuuksia syvälle vetopursitettuihin metallipursitettiin sovelluksiin.

Purssin pussit edustavat perinteistä lähestymistapaa. The Fabricatorin mukaan hydrauliset tönät voivat aiheuttaa tarpeeksi suuren levytyksenpitimen voiman venytysmuovaukseen, kuten auton moottorivedet ja ulko-ovikomponentit. Nämä järjestelmät tuottavat voiman ilmalla tai tönäpinnalla, jotka siirtävät painetta tasaisesti koko levytyksenpitimen pinnalle.

Puristintönttien huolto vaatii kuitenkin tarkkaa valvontaa. The Fabricator varoittaa, että jos ilmatönät ovat vaurioituneet, taipuneet tai epätasaiset, voi tapahtua pitimen taipuminen, mikä saattaa johtaa huonoon istuvuuteen muottipinnan ja levytyksenpitimen välillä ja siten metallin hallinnan menetykseen. Vastaavasti painuneet tai likaiset tönttien pinnat heikentävät paineen tasaisuutta riippumatta tönien tarkkuudesta.

Typpijousia tarjoavat itsenäisen vaihtoehdon, joka asennetaan suoraan työkaluun. Nämä kaasulla ladatut sylinterit tarjoavat tasaisen voiman koko iskun matkalla eivätkä vaadi ulkoista painelähdettä. Metallin muovaukseen, kolottamiseen ja vastaaviin tarkkuustoimenpiteisiin typensyklit tarjoavat toistettavuutta, jota ilmajärjestelmät eivät aina pysty vastaamaan.

Typensyklujen edut sisältävät:

• Kompakti asennus työkalurakenteeseen
• Tasainen voimantuotto, joka on riippumaton puristinpussiloiden tilasta
• helpo vaihto ja huolto
• Ennustettava suorituskyky tuotantosarjojen aikana

Mikä on kompromissi? Typensyklit tarjoavat kiinteät voimaominaisuudet. Painetta ei voida säätää iskun aikana ilman syklin spesifikaatioiden muuttamista. Osille, jotka vaativat muuttuvia liuskapidikevoimaprofiileja, ohjelmoitavalla säädöllä varustetut pussilajärjestelmät tarjoavat suurempaa joustavuutta.

Varastokellukkeet ovat toinen vaihtoehto, erityisesti edistyksellisiin vaativiin sovelluksiin. The Fabricator -julkaisun mukaan nämä valmiiksi asennettavat kaasujouset kestävät enemmän sivusuuntaista kuormitusta ja ruttia kuin perinteiset sylinterit. Ne tulevat varustettuina esivalmisteilla kiinnitysreikillä, mikä nopeuttaa vaivihyväksilaitteiden rakentamista.

Valittaessasi painejärjestelmää, sovita monimutkaisuus vaatimuksiin. Älä sijoita kalliisiin elektronisiin säätöjärjestelmiin, jos yksinkertaiset typenjouset riittävät. Vastaavasti älä odota onnistuvan vetämään monimutkaisia muotoja perusuretaanipainejärjestelmillä, joilla ei ole tarvittavaa voimakkuutta tai tarkkuutta vaativiin sovelluksiin.

Kun levyjenpidikkeen voima on kalibroitu oikein, olet valmis tuottamaan tasalaatuisia osia. Mutta mitä tapahtuu, jos virheitä esiintyy silti? Seuraava osio tarjoaa systemaattisia vianetsintämenetelmiä ryppyjen, pureskeluiden ja pintalaadun ongelmien diagnosoimiseksi ja korjaamiseksi, vaikka työkalut olisivatkin hyvin suunniteltuja.

Syvävetovian vianetsintä ja juurisyyanalyysi

Olet kalibroinut liuskapidikkeen voiman, määrittänyt työkalujen säteet ja suunnitellut reduktiojärjestyksesi. Siitä huolimatta virheitä ilmenee edelleen osissa. Mitä menee pieleen? Vastaus piilee systemaattisessa diagnostiikassa. Jokainen ryple, reikä ja pintahaitta kertoo tarinan prosessistasi. Näiden vauriokuvioiden lukeminen muuttaa turhauttavan hukkapalon toimenpiteiksi, joilla voidaan parantaa muottisuunnittelua.

Syvävetoisissa leikkauksissa esiintyvät virheet jakautuvat ennustettavissa oleviin luokkiin, joilla kussakin on omat erottuvat visuaaliset piirteensä ja juurisyyt. Mukaan Metal Stamping O useimmat syvävetoleikkauksen ongelmat johtuvat työkalu- ja suunnitteluongelmien yhdistelmästä. Tarkastelemalla valmistettua tuotetta kokenut silmä voi havaita selkeän kuvan prosessin laadusta. Tehtäväsi on kehittää tämä koulutettu silmä.

Ryplysten ja repeämien vian diagnosointi

Rypistyneisyys ja repeämät edustavat vastakkaisia päitä materiaalin virtauskaistaa. Rypyt osoittavat hallitsematonta puristusta. Repeämät viestivät liiallisesta jännityksestä. Ymmärtäminen siitä, missä kumpikin vika ilmenee osassa, osoittaa suoraan aiheuttavan muotinsuunnitteluparametrin.

Rypistyneisyyden diagnosointi: Missä rypyt muodostuvat osassasi? Suoraan leikkuureunassa ilmenevät rengasmaiset rypyt viittaavat yleensä riittämättömään levytukipaineeseen. Kuten Metal Stamping O selittää, jos tuki on epätasapainossa, liian tiukka tai jos levyn leikkuureunassa on kiila, metalli ei pääse virtaamaan oikein, ja tämä muodostaa tyypillisiä rypyjä yläreunaan. Levyn ja vaakapään tuentamattomalla alueella ilmenevät seinämän rypyt viittaavat liialliseen väliin tai riittämättömään muotinkulmaan.

Rypistyneisyyttä aiheuttavien virheiden ratkaisut:

• Lisää levytukipainetta asteittain (10–15 %:n säädöillä)
• Tarkista levytuen suuntainen asento ja korjaa mahdollinen vinous
• Tarkista leikkauslevyn reunoja kiilojen varalta, jotka estävät oikean istumisen
• Vähennä muottiväliä parantaaksesi seinämän tukea
• Tarkista, että paine on tasaisesti jakautunut koko levyhaltijan pinnalle
• Harkitse vetonokareita materiaalin rajoittamiseksi ongelmakohtia

Reikien diagnosointi: Reiän sijainti paljastaa jännityskeskittymän lähteen. Halkeamat punchin kärjen lähellä osoittavat, että materiaali ei pääse virtaamaan tarpeeksi vapaasti purkamaan vetojännitystä. Mukaan Breaking AC:n levymetalliviat analyysi , liialliset metallimuovausvoimat puncheilla johtavat liialliseen muodonmuutokseen, repeämiseen ja halkeamiin valetuissa osissa.

Reunasta alkavat reiät viittaavat erilaisiin ongelmiin. Metal Stamping O huomauttaa, että pohjahalkeamat johtuvat pääasiassa levyn ja levyhaltijan tilasta. Pinnan naarmutus tai tarttuminen voi rajoittaa materiaalin virtausta muottiin, mikä johtaa kupin pohjalle muodostuvien halkeamien syntymiseen.

Ratkaisut repeämävikoille:

• Vähennä levyhaltijan painetta mahdollistaaksesi vapaamman materiaalin virran
• Suurenna punch-nupukkeen säde, jotta jännitys jakautuu suuremmalle alueelle
• Suurenna die-entry -sädettä vähentääksesi kitkaa materiaalin siirtyessä
• Tarkista, ettei punch-die -välitila ole liian pieni materiaalipaksuutesi mukaan
• Paranna voitelua vähentääksesi kitkasta aiheutuvaa vetojännitystä
• Harkitse hehkutusta, jos edelliset työstövaiheet ovat aiheuttaneet kovettumista ja vähentäneet muovattavuutta
• Vähennä venytysastetta lisäämällä lisää vetovaiheita

Ongelmien ratkaiseminen: koristekorot ja pinnanlaatuongelmat

Kaikki vauriot eivät johdu katastrofaalisesta epäonnistumisesta. Koristekorot aiheuttavat epätasaisen kupin korkeuden, mikä vaatii runsasta reunaamista. Pintaviat heikentävät ulkonäköä ja voivat vaikuttaa osan toimintaan. Molemmat liittyvät ohjattaviin prosessimuuttujiin.

Koristekoro selitettynä: Kun tarkastelet vedettyä kuppia ja huomaat, että reunan korkeus vaihtelee kehän ympäri, näet koristekoroa. Kuten Breaking AC selittää, koristekorovika viittaa epätasaiseen reunan korkeuteen vedetyssä osassa. Pääsyy on työ- ja työkalumateriaalien yhteensopimuksen laiminlyönti.

Kuitenkin materiaalin anisotropia on pääasiallinen tekijä. Levymetallin valssausoperaatioissa syntyy suunnattomia ominaisuuksia. Raerakenteet pitkittyvät valssausuunnassa, mikä luo erilaiset mekaaniset ominaisuudet kulmissa 0°, 45° ja 90° tuohon suuntaan nähden. Metallin syvävetokäsittelyssä materiaali virtaa helpommin tietyissä suunnissa kuin toisissa, mikä luo tyypilliset "korvat" ennustettavissa kulmissa.

Korvakuvion vähentämiseen tähtäävät strategiat:

• Valitse materiaalit, joilla on alhaiset tasosuuntaisen anisotropian arvot (r-arvo lähellä 1,0 kaikissa suunnissa)
• Käytä kehiteltyjä lähtömuotoja, jotka kompensoivat suuntariippuvaisia virtauseroja
• Lisää leikkuusallimitta odotetun korvan korkeuden vaihtelun huomioimiseksi
• Harkitse ristivalssattuja materiaaleja kriittisiin sovelluksiin
• Säädä levyhaltijan painetta vaikuttaaksesi virtausyhtenäisyyteen

Pintalaatuongelmat: Naarmut, kitka, oranssin nahkakarvainen pinta ja muottiviivat viittaavat tiettyihin prosessiongelmiin. Kitka ilmenee, kun voitelu on riittämätön ja metalli koskettaa metallia työntön ja työkalun välillä. Oranssin nahkakarvainen pinta viittaa liialliseen rakeen kasvuun liiallisesta hehkutuksesta tai materiaalista, jolla ei ole soveltuvaa rakeen rakennetta vetosi syvyyteen nähden.

Pintavikojen ratkaisut:

• Paranna voitelun laatua ja peittävyyttä erityisesti korkean kitkan alueilla
• Hio muotti- ja iskupinnat sileiksi vähentääksesi kitkaa ja estääksesi materiaalin tarttumisen
• Valitse sopiva työkaluteräs ja pintakäsittelyt ainekombinaatiollesi
• Varmista, että materiaalin rakeen koko on sopiva vetosi vakavuudelle
• Tarkista, ettei työntöpöydän ja muotin pinnoilla ole roskia tai saastumista
• Harkitse suojakalvoja osille, joissa vaaditaan täydellistä pintalaatua

Kattava vikataulukko

Seuraava taulukko tiivistää vikadiagnostiikan nopeasti käytettävään muotoon syvävetomuovauksen teräkselle, ruostumattomalle teräkselle ja muille yleisille materiaaleille:

Vikojen tyyppi	Visuaaliset indikaattorit	Juurisyyt	Korjaustoimenpiteet
Särjen ryppy	Keon reunaan ympäri kulkevat poimuuntumat; aaltoileva lievistöpinta	Liian alhainen liuskapidikkeen paine; pidikkeen epäkeskistyminen; teräpiikit keon reunalla	Lisää liuskapidikkeen painetta; tarkista pidikkeen yhdensuuntaisuus; poista piikit keoista; lisää muovausnauhat
Seinien ryppyily	Poimuuntumia kupin sivuseinämässä lievistön ja vaakunan kärjen välillä	Liiallinen kuva-alueen välys; riittämätön kuvaradius; ohut materiaali	Pienennä välystä; suurenna kuvaradiusta; harkitse tasapolutto-operaatiota
Vaakunan kärjen repeäminen	Rakot alkavat kupin pohjan kaarevuudesta	Vaakunan säde liian pieni; muovausuhde ylitetty; liiallinen BHF; riittämätön voitelu	Suurenna vaakunan sädettä; lisää muovausvaihe; vähennä BHF:ää; paranna voitelua
Reunaston rippeily	Halkeamat, jotka alkavat levyn ulkoreunasta	Liiallinen BHF; terä reunassa; kuluminen levyhaltijassa	Vähennä BHF:ää; poista terät levystä; hio levyhaltija; paranna voitelua
Kutistuminen	Epätasainen kupin reunan korkeus; piikit 45 asteen välein tyypillisiä	Materiaalin tasomainen anisotropia; epäjohdonmukainen levyhaltijapaine	Valitse isotrooppinen materiaali; käytä kehiteltyjä leppuja; lisää leikkausvaraa
Epätasainen seinämäpaksuus	Paikallisia ohutkohtia; epäsymmetrinen paksuuden jakauma	Nokan ja kuusijan virheellinen asento; ei-yhtenäinen BHF; materiaalivaihtelu	Säädä työkalut uudelleen; varmista BHF:n tasaisuus; tarkista materiaalin johdonmukaisuus
Irtokuluminen/naarmutus	Lineaariset naarmut; materiaalin tarttuminen työkaluihin	Riittämätön voitelu; yhteensopimaton työkalumateriaali; liiallinen paine	Paranna voitelua; käytä pintapäällysteitä; vähennä kosketuspainetta
Oranssi kuori	Karkea, teksturoitunut pinta, joka muistuttaa sitruksen kuorta	Liiallinen raekoko; liiallinen hehkutus; vakava muodonmuutos	Määritä hienojakoisempi raekokoinen materiaali; hallitse hehkutusparametreja
Karkauma	Osan mitat poikkeavat muottigeometriasta; seinät kaartuvat ulospäin	Kimmoisa palautuminen muovauksen jälkeen; korkealujuksiset materiaalit	Käytä yliventtyviä työkaluja kompensoimaan; lisää pitopaikallaoloa iskun alaosassa

Järjestelmällinen diagnostiikkamenetelmä

Kun syvävetokohdassa ilmenee virheitä teräksessä tai muissa materiaaleissa, älä tee useita samanaikaisia säätöjä. Noudatta sen sijaan järjestelmällistä prosessia:

1. Tarkasta vian sijainti tarkasti - Dokumentoi tarkka sijainti osassa, jossa vika esiintyy. Ota kuva vian kuviosta viitettä varten.
2. Analysoi vian kuva - Onko se symmetrinen vai paikallistunut? Esiintyykö se tasaisin kulmavälein? Näkyykö se samalla iskun asemalla?
3. Jäljitä muotin suunnitteluparametriin - Käytä yllä olevaa vikataulukkoa mahdollisten pääsyiden tunnistamiseen vian tyypin ja sijainnin perusteella.
4. Tee yhden muuttujan säätöjä - Muuta kerrallaan vain yhtä parametria erottaaaksesi sen vaikutuksen. Dokumentoi jokainen säätö ja tulos.
5. Varmista korjauksen vakaus - Suorita riittävän monta osaa varmistaaksesi, että korjaus toimii johdonmukaisesti koko tuotannossa, ei vain muutamilla näytteillä.

Mukaan lukien Metal Stamping O , syväveto-menetelmän ymmärtäminen sekä valmiin osan tarkastamisen hallitseminen ovat olennaisia päätöksenteon kannalta. Tämä diagnostinen kyky osoittautuu erittäin arvokkaaksi sekä alussa vaaristokehityksessä että jatkuvan tuotannon ongelmanratkaisussa.

Muista, että jotkin virheet voivat vaikuttaa toisiinsa. Lisääminen tyhjökahvan voimaa poistamaan rypyt saattaa työntää prosessia kohti repeämistä. Tavoitteena on löytää toimintaväli, jossa molemmat vianmuodot voidaan välttää. Haastaville geometrioille tämä väli saattaa olla kapea, vaatiessa tarkan ohjauksen järjestelmät ja johdonmukaiset materiaaliominaisuudet.

Vianmäärityksen perusteet hallittuna nykyaikainen muotisuunnittelu nojautuu yhä enemmän simulointityökaluihin virheiden ennakoimiseksi ja estämiseksi jo ennen teräksen leikkaamista. Seuraavassa osassa tarkastellaan, kuinka CAE-analyysi vahvistaa suunnitteluratkaisusi ja kiihdyttää reittiä tuotantokelpoiseen työkaluun.

CAE-simuloinnin integrointi nykyaikaisen muotisuunnittelun validointiin

Olet hallinnut muotokuviot, määrittänyt työkalusäteet ja kehittänyt vianmääritystaitojasi. Mutta kuvittele, että voit ennustaa jokaisen virheen ennen kuin leikkaat edes yhtä palaa työkaluterästä. Juuri tämän CAE-simulointi mahdollistaa. Nykypäivän levymetallin syvävetomuotisuunnittelu on kehittynyt kokeiluun perustuvan lähestymistavan yli. Elementtimenetelmäanalyysi (FEA) varmentaa nyt suunnitteluratkaisusi digitaalisesti, tunnistaa rypleilyn, repimisen ja ohentumisongelmat jo silloin, kun muottisi on olemassa ainoastaan digitaalisena geometriana.

Miksi tämä on tärkeää syvävetoprojekteillesi? Tutkimuksen mukaan, joka on julkaistu International Journal of Engineering Research & Technology , koekappaleiden määrän vähentäminen vaikuttaisi suoraan kehitysprosessin kestoaikaan. Lyhyempää kestoaikaa voidaan suunnitella asianmukaisella ohjelmistotyökalujen käytöllä, jotka ennakoivat kokeiden tuloksia ilman, että kokeet todella suoritetaan. Lieriöntarkkuuden aikana tarjottu simulointi antaa tärkeitä näkemyksiä muotin ja komponenttisuunnittelun tarvitsemista muutoksista.

Simuloinnin integrointi muotisuunnittelun validointiin

Elementtimenetelmä muuttaa metallin painamismuottien suunnittelutyönkulun reagoivasta ennakoivaksi. Sen sijaan, että rakennettaisiin työkalut, ajettaisiin kokeita, löydettäisiin virheitä, muokattaisiin terästä ja toistettaisiin prosessia, iteroidaan digitaalisesti kunnes simulointi vahvistaa onnistumisen. Vasta sitten siirrytään fyysisten työkalujen valmistukseen.

Lemppujen suunnittelusimulaation fysiikka perustuu tyhjennön jakamiseen tuhansiin elementteihin, joista jokainen seuraa jännitystä, muodonmuutosta ja siirtymää, kun virtuaalinen niihvä etenee. Ohjelmisto soveltaa materiaalisiin mekaanisiin ominaisuuksiin, kitkakertoimiin ja reunaehtoihin laskeakseen, miten jokainen elementti muodostuu koko iskun aikana.

Mitä simulointi voi ennustaa ennen kuin mitään rakennetaan?

• Materiaalin virtausmallit - Nähdä tarkasti, miten metalli liikkuu reiästä muottikoloonsa, ja tunnistaa alueet, joilla on liiallista puristusta tai jännitystä
• Ohennuksen jakauma - Kartoittaa paksuusmuutokset koko osan alueella ja havaitse potentiaaliset rikkovat vyöhykkeet ennen kuin ne aiheuttavat hylättyä tuotetta
• Rypistymisen todennäköisyys - Havaitse puristusjyrähtyminen reiissä ja tukeettomissa seiniä, jotka vaativat työkalumuutoksia
• Jousivaikutuksen ennustaminen - Laske muodostamisen jälkeinen kimmoisa palautuminen, jotta voi suunnitella kompensointia muottigeometriaan
• Levynpidikkeen voiman optimointi - Määritä ideaaliset paineprofiilit, jotka estävät sekä rypleilyn että repeämisen
• Vetokiskojen tehokkuus - Testaa rajoitusasetukset virtuaalisesti ennen kuin teet työkalumuutoksia

Tutkimus vahvistaa tämän lähestymistavan toimivuuden. Kuten IJERT-tutkimus huomauttaa, muottien virtuaalinen validointi simulointiohjelmistolla tulisi ratkaista suunnitteluasteella esiintyvät ongelmat. Kun muotti valmistetaan, kokeilut ja testaukset käsittelevät validointia sitä mittausta, kun fyysistä työkalua kokeillaan komponenttien laadun tarkistamiseksi.

Mallinmuodostusrajakaavioiden ymmärtäminen

Simulointitulosteiden joukossa mallinmuodostusrajakaavio on tehokkain vianennustetyökalusi. Mukaan Tyyppiä simulointi , kaiken muotoutumissimuloinnin ensisijainen tarkoitus on tarkistaa, miten materiaali käyttäytyy ennen puristustyökalun valmistamista. Alun perin vuonna 1965 tehdyn gradututkimuksen tarkoituksena oli selvittää, mikä aiheuttaa paikallisen kuroutumisen ja pinnan halkeamisen levyjen muovauksessa ja voidaanko halkeaminen ennustaa etukäteen.

Tässä on kuinka FLD-analyysi toimii: simulointi laskee muodonmuutoksen kahdessa suunnassa (pää- ja sivuakseli) jokaiselle elementille muotoiltavassa osassa. Nämä muodonmuutosparit piirretään pisteiksi kuvaajaan. Muotoutumisrajauskäyrä, joka on yksilöllinen tietyn materiaalin ja paksuuden mukaan, jakaa turvallisen alueen vaurioitumisvyöhykkeistä.

Mitä FLD kertoo syvävetopuristimen asetuksestasi?

• Käyrän alapuolella olevat pisteet - Turvalliset muotoutumisolosuhteet riittävällä marginaalilla
• Pisteet, jotka lähestyvät käyrää - Riskialue, jossa vaaditaan suunnitteluhuomiota
• Käyrän yläpuolella olevat pisteet - Vaurio on varma; halkeaminen tapahtuu näissä kohdissa
• Pisteet puristusvyöhykkeessä - Ryppyilyalttius, johon saattaa liittyä tarve lisätä levykannattimen painetta

Kuten leikkaussimuloinnin viite selittää, muotoutumisrajakäyrä määräytyy ensisijaisesti materiaalin n-arvon ja paksuuden perusteella. Tulokset havainnollistavat lasketut alueet materiaalin myötämisen, ohentumismäärien sekä puristusalueiden, joissa saattaa muodostua rypleitä ja taitoksia. Tämän tiedon perusteella voidaan tehdä vastatoimenpiteitä työkalun suunnitteluun ennen kuin mitään terästä leikataan.

CAE-analyysistä tuotantovalmiisiin työkaluihin

Simulointi ei korvaa fyysistä validointia. Se nopeuttaa reittiäsi onnistuneeseen fyysiseen validointiin. Työnkulku seuraa iteratiivista optimointisilmukkaa:

1. Luo alustava työkalusuunnitelma - Kehitä geometria perustuen laskettuihin vetosuhteisiin, säde-eritteleihin ja levyn koko
2. Suorita muotoutumissimulointi - Käytä materiaaliominaisuuksia, kitkakertoimia ja prosessiparametreja
3. Analysoi tulokset - Tarkastele FLD-kaavioita, paksuusjakaumakarttoja ja rypleilyindikaattoreita
4. Tunnista ongelmakohdat - Etsi elementit, jotka ylittävät turvalliset rajat tai lähestyvät vauriorajoja
5. Muokkaa suunnitteluparametreja - Säädä säteitä, vapauksia, tyhjöpidikkeen painetta tai vetonauhan konfiguraatiota
6. Suorita simulointi uudelleen - Varmista, että muutokset ovat ratkaisseet ongelmat luomatta uusia ongelmia
7. Toista, kunnes tulokset ovat hyväksyttäviä - Jatka optimointia, kunnes kaikki elementit ovat turvallisilla muovausrajoilla
8. Hyväksy työkaluvalmistukseen - Siirry fyysisen vaaran valmistukseen luottavaisin mielin

IJERT-tutkimuksen mukaan vaara katsotaan validoituduksi, kun fyysisiä koekomponentteja tarkastellaan virheiden esiintymisen ja niiden laajuuden osalta. Alhainen esiintyvyys ja toivottavien ominaisuuksien johdonmukaisuus olisivat validoinnin perusta. Simulointi vähentää huomattavasti iterointeja, jotka tarvitaan tämän validointivaiheen saavuttamiseksi.

Avaintarkastuspisteet suunnitteluprosessissasi

Kaikkiin suunnitteluratkaisuihin ei tarvita täydellistä simulointianalyysiä. Tietyt tarkastuspisteet hyötyvät kuitenkin merkittävästi virtuaalisesta validoinnista:

• Levityksen kehityksen varmistus - Varmista, että lasketulla levyn koolla on riittävästi materiaalia ilman liiallista hukkaa
• Ensimmäisen muovauksen toteutettavuus - Vahvista, että alustava pienennys pysyy materiaalin rajoissa
• Monivaiheisen siirtymän analyysi - Varmista, että materiaalin tila vetovaiheiden välillä säilyy muovattavana
• Kulmasäteen arviointi - Tarkista jännityskeskittyminen tiukoissa säteissä epäsyylinterimäisissä osissa
• Jousielementtikorjauksen suunnittelu - Laske tarvittava ylikoukutus tavoiteltujen mittojen saavuttamiseksi
• Levynpidikkeen voiman optimointi - Määritä paineprofiilit, jotka maksimoivat prosessi-ikkunan
• Lohkon asettaminen - Testaa rajoitusmäärityksiä monimutkaisiin geometrioihin

Pursotussimulointiin liittyvä materiaali huomauttaa, että virtuaalisia ympyräruudukkoja voidaan verrata todellisiin ympyräruudukkokoetuloksiin simuloinnin tarkkuuden määrittämiseksi. Tämä korrelaatio virtuaalisten ja fyysisten tulosten välillä lisää luottamusta simulointiin perustuviin suunnittelupäätöksiin.

Ammattitaitoisten simulointiintegroitujen palveluiden hyödyntäminen

Vaikka simulointiohjelmistot ovat tulleet helpommin saataville, niiden maksimaalinen hyödyntäminen edellyttää asiantuntemusta sekä ohjelmiston ominaisuuksissa että syvävetoprosessin perusteissa. Syvävetopuristajat erottautuvat yhä enemmän simulointiosaamisellaan.

Mitä tulisi etsiä syvävetometallinistuksen valmistajilta, jotka tarjoavat simulointiin integroituja palveluita? Ensimmäisen kierroksen hyväksyntäprosentti on konkreettinen mittari. Kun muottisuunnittelukumppani saavuttaa 93 %:n ensimmäisen kierroksen hyväksyntäprosentin, näet simuloinnilla varmistetun suunnittelun havaittavan tuloksen. Tämä prosenttiluku kääntyy suoraan lyhyemmäksi kehitysaikaa, alhaisemmiksi työkalumuutokskustannuksiksi ja nopeammaksi tuotannon käynnistykseksi.

Laadunvarmistussertifikaatit ovat yhtä tärkeitä. IATF 16949 -sertifikaatti takaa, että simulointivalidointi integroidaan laajempaan laadunhallintajärjestelmään, jossa on dokumentoidut menettelyt ja johdonmukainen toteutus. Simulointi itsessään on arvokasta vain, jos se suoritetaan oikein realistisilla parametreilla.

Autoteollisuuden sovelluksissa ja muissa vaativissa syvävetoprojekteissa ammattimaiset muottisuunnitteluun liittyvät palvelut, jotka hyödyntävät simulointia ennen teräksen leikkaamista, edustavat strategista etua. Shaoyin autoteollisuuden leikkuumuottiratkaisut esittelevät tämän lähestymistavan, yhdistäen edistyneet CAE-simulointikyvyt nopeaan protistoon, joka voidaan toteuttaa jopa viidessä päivässä. Heidän insinööriteamillaan toimittaa simuloinnilla varmennetut työkalut, jotka vastaavat OEM-standardien vaatimuksia, ja vähentävät kustannuksia aiheuttavat toistot, joita perinteisen kokeilun ja virheen kehityksessä tavallisesti esiintyy.

IJERT-tutkimus päätyy siihen tulokseen, että simulointi tarjoaa tärkeitä näkemyksiä vaadittuihin muutoksiin muotissa ja komponenteissa, jotta muotista tulisi yksinkertaisempi ja tuottavampi. Yleensä muotin muotoilu vaatii hienosäädettyjä suunnitteluparametreja varmistaakseen ongelmattoman kokeilun kautta. Simulointi tarjoaa nämä hienosäädetyt parametrit ennen kuin investoidaan fyysiseen työkaluun.

Kun simulointikyvyt on integroitu muotin suunnittelutyönkulkuun, on ratkaistu merkittävin kehityksen viivästyksiä ja kustannuksia aiheuttava tekijä. Viimeinen osa palapeliä liittyy oikeiden muotin materiaalien ja pintakäsittelyjen valinta, jotka takaavat varmennetun suunnittelun johdonmukaisen suorituskyvyn tuotantotilavuuden aikana.

Työkalumateriaalin valinta ja pintakäsittelyohjeet

Olet varmistanut vaikuttavan suunnittelusi simuloinnilla ja optimoinut kaikki muovausparametrit. Nyt tehdään päätös, joka määrittää, tuottaako työkalusi johdonmukaisia tuloksia tuhansille osille vai epäonnistuuko se ennenaikaisesti: vaikuttamateriaalin valinta. Määrittelemäsi painin, vaikun ja levykannattimen materiaalit vaikuttavat suoraan kulumisnopeuteen, pinnanlaatuun ja lopulta osakustannuksiisi tuotantosarjojen aikana.

Komissio ASM-käsikirjasta metallinkäsittelystä , vetovaikun materiaalin valinta tähtää halutun laadun ja määrän saavuttamiseen mahdollisimman alhaisella työkalukustannuksella per osa. Tämä periaate ohjaa jokaista tekemääsi materiaalipäätöstä. Kulumisesta parhaiten kestävä vaihtoehto ei aina ole optimaalinen. Painat alkukustannuksia, huoltotarvetta ja odotettua tuotantomäärää vastaan toisiaan.

Työkaluteräksen valinta syvävetovaikkojen komponentteihin

Syvävetometallinmuovauksessa työkalut joutuvat erittäin rajuille olosuhteille. Tyhjennyspidikkeet kokevat abrasiivisen kosketuksen jokaisella iskulla. Nokat kestävät puristuskuormitusta samalla kun säilyttävät tarkan geometrian. Kuviotyökalujen on ohjattava materiaalin virtausta samalla kun ne vastustavat tarttumista, joka tapahtuu, kun samankaltaisia metalleja kosketetaan paineen alaisina.

Mitkä tekijät tulisi ottaa huomioon työteräksen valinnassa? Ota huomioon nämä muuttujat:

• Tuotannon määrä - Pienimäiset prototyyppituotannot perustellusti eri materiaalit kuin miljoonan osan automobiiliohjelmat
• Työkappaleen materiaali - Syvävetometallin muovaus ruostumattomasta teräksestä aiheuttaa enemmän työkalujen kulumista kuin hiiliteräs tai alumiini
• Osaen kompleksisuus - Monimutkaiset geometriat keskittävät jännityksen tietyille alueille, mikä edellyttää parannettua kulumiskestävyyttä
• Pinta-terminaattorivaatimukset - Dekoratiiviosat vaativat työkaluja, jotka säilyttävät kiillon koko tuotannon ajan
• Huoltokapasiteetti - Jotkin materiaalit vaativat erikoislämpökäsittelyä tai hiontavälineitä uudelleenkäyttöön

ASM-käsikirja painonmuottien materiaaleista tarkastelee tuotantomuuttujia, jotka vaikuttavat terästen, ei-terämetallien ja jopa muovisten muottimateriaalien valintaan. Syvävetometallisovelluksiin työteräkset hallitsevat, mutta tarkka luokka on erittäin merkityksellinen.

Muottimateriaalissa	Käyttö	Kovuusalue (HRC)	Kulutuskestävyys	Parhaat käyttötapaukset
D2-Työkaluteräs	Muotit, punchit, tyhjöpitimet	58-62	Erinomainen	Suuritehokkuusvalmistus; abrasiiviset materiaalit; syvävetoteräslevyt
A2-työkaluteräs	Punchit, keskiverto kulutuskestävät muotit	57-62	Hyvä	Keskituotantomäärät; hyvä sitkeys iskukuormituksia varten
M2 korkean nopeuden teräs	Punchit, jotka vaativat kuumakovuutta	60-65	Erittäin Hyvä	Korkean nopeuden toiminnot; korkean lämpötilan sovellukset
Karbidi (Tungsten Karbidi)	Korkean kulutuskestävät sisäkset, rautarengas	75-80 (HRA-vastaava)	Erinomainen	Miljoonakappale-erät; ruostumaton teräs, syvävetäminen; tarkat mitat
O1-työkaluteräs	Prototyyppikuviot, pienet määrät niihin kuuluvia työkaluja	57-62	Kohtalainen	Lyhyet tuotantosarjat; helppo konepito; taivutettavat metallilevyt käsityösovelluksiin

Huomaa, kuinka tuotantomäärä vaikuttaa kaikkiin valintoihin. Prototyyppityökaluille tai lyhyille sarjoille, jotka sisältävät taivutettavia metallilevyjä käsityöhön tai vastaaviin pieniin tuotantomääriin, O1-teräs tai jopa pehmeä teräs pintakarkaisulla voi riittää. Autoteollisuuden tuotantomäärien kohdalla D2-teräs tai karbidilisät ovat taloudellisesti perusteltuja korkeammista alkuperäiskustannuksistaan huolimatta.

Nokan ja kuution materiaaliparitukseen liittyvät harkinnat

Yksittäisten komponenttien valitseminen ei riitä. Lyijyn ja aukon materiaalien vuorovaikutus vaikuttaa naarmutuksen kestävyyteen, kulumismalleihin ja työkalun kokonaisikään. ASM-käsikirjan mukaan naarmutuminen on tyypillinen syy syvävetotyökalujen kulumaan. Kun samankaltaiset materiaalit koskettavat toisiaan metallin painoleikkauksen aiheuttamissa paineissa ja liukumisolosuhteissa, mikroskooppinen hitsaus ja repiminen tapahtuvat.

Ota huomioon nämä yhdistämissäännöt:

• Vältä identtistä kovuutta - Kun lyijy ja nuppi ovat saman kovuisia, ne kuluvat nopeasti. Määritä 2–4 HRC:n ero komponenttien välille.
• Kovempi komponentti koskettaa työkappaleen kriittistä pintaa - Jos osan ulkopinnan ulkonäkö on tärkeintä, tee nuppista kovempi. Jos sisäpinta on kriittinen, kovenna lyijyä.
• Harkitse eri materiaaleja - Pronssiset tai alumiinipronssiset työntimet yhdistettynä teräsnuppiin vähentävät naarmutumisen todennäköisyyttä alumiinilejejen vetämisessä.
• Sovita laajenemiskertoimet - Tarkkuutta vaativassa syvävetoleikkurin metallin muovauksessa samankaltainen lämpölaajeneminen niihin ja kuviin välillä säilyttää ilmatilat tuotantokierroksilla.
• Ota huomioon pinnoitteen yhteensopivuus - Jotkut pintakäsittelyt toimivat paremmin tietylle muoviteräkselle.

Pintakäsittelyt ja pinnoitteet muovin eliniän pidentämiseksi

Jopa paras työkaluteräs hyötyy pintakäsittelystä. Azom:n mukaan ASM Handbook , vaihtoehdot sisältävät pintapinnoitteita, kuten kromipinnoitetta, ja pintakäsittelyjä, kuten hiiltymistä tai hiilinitrausta alhaisille seoksille, tai nitrausta ja fysikaalista höyrypinnoitetta työkaluteräksille. Jokainen käsittely kohdistuu tiettyihin kulumismekanismeihin.

Niitrointi diffundoi typpeä teräspintaan, luoden kovan ulkokerroksen ilman mittojen muutosta. Kuten AZoM selittää, nitraus parantaa työkalun pinnan kulumis- ja kovuuskestävyyttä. Se on erityisen sopiva sovelluksiin, joissa käytetään hienovaraisia materiaaleja. Syvävetoleikkuissa nitraus pidentää merkittävästi elinikää päällystettyjen terästen tai korkean lujuuden seosten muovaamisessa.

Kromipinta muodostaa kovan, alhaisen kitkakertoimen pintakerroksen. AZoM:n mukaan kovakuromointi lisää huomattavasti pintakovuutta, saavuttaen arvoja jopa 68 HRC. Sitä käytetään erityisen hyödyllisenä rakenneterästen, kuparin, hiiliterästen ja messinkien muovauksessa. Sileä kromipinta parantaa myös osien irrotusta ja vähentää voitelutarvetta.

Titaaninitridi (TiN) pinnoite sovelletaan fysikaalisella höyrystysmenetelmällä (PVD), luoden kultaväriseen keramiikkapinnoitteen. AZoM huomauttaa, että korkea kovuus yhdistettynä alhaiseen kitkaan takaa merkittävästi pidemmän käyttöiän. TiN vähentää tehokkaasti tarttumista, mikä tekee siitä arvokasta ruostumattoman teräksen syvävetämiseen, jossa adheesiivinen kulumisuhde haastaa pinnoittamattomat työkalut.

Titaanikarbonitridi (TiCN) tarjoaa kovemman ja alhaisemman kitkakertoimen vaihtoehdon TiN:lle. AZoM:n mukaan sillä on hyvä kulumiskestävyys yhdistettynä sitkeyteen ja kovuuteen. Syvävetometallisovelluksissa, joissa vaaditaan sekä kulumis- että iskusitkeyttä, TiCN tarjoaa erinomaisen tasapainon.

Titaani-alumiini-nitridi (TiAlN) ylläpitää suorituskykyään vaativissa olosuhteissa. AZoM kuvailee sitä korkean hapettumisvakaan ja sitkeänä, sopivaksi korkeampiin nopeuksiin ja työkalun käyttöiän parantamiseen. Suurten syvävetomassojen tuotannossa, jossa lämmön muodostuminen on merkittävää, TiAlN säilyttää suorituskykynsä silloin, kun muut pinnoitteet heikkenevät.

Kun karbiditerät perustelvat hintaeroaan

Karbidityökalut maksavat huomattavasti enemmän kuin kovettu terästyökalut. Milloin tämä sijoitus kannattaa? Useat skenaariot tekevät karbidista taloudellisesti paremman vaihtoehdon:

• Tuotantomäärät yli 500 000 kappaletta - Karbidin pidempi käyttöikä jakaa alkuperäisen hinnan tarpeeksi monen osan kesken, mikä alentaa työkalukustannusta kohden kappale
• Tiukat mitattavat sallitut poikkeamat - Karbidin kulutuskestävyys säilyttää kriittiset mitat paljon pidempään kuin teräs, vähentäen säätöjen tarvetta
• Kuluttavat työstökappalemateriaalit - Korkean lujuuden matalaseosteiset teräkset ja ruostumattomat laadut kiihdyttävät teräsmuottien kulua dramaattisesti
• Tasaiset leikkausoperaatiot - Voimakas liukuma kontakti seinämän tasoituksen aikana tuhoaa terästyökalut nopeasti
• Tuotantokatkon herkkyys - Kun tuotantokatkot maksavat enemmän kuin työkalut, karbidin luotettavuus oikeuttaa korkeamman hinnan

Teräs-sidoskarbidit tarjoavat keskitien. ASM-käsikirjan mukaan teräs-sidoskarbidit tarjoavat kulumislujuuden, joka lähestyy kiinteää karbidia, paremman sitkeyden ja konepellisuuden. Monimutkaisille muottigeometrioille, jotka olisivat liian kalliita valmistaa kiinteästä karbidista, teräs-sidosvaihtoehdot tarjoavat erinomaista suorituskykyä.

Tuotantomäärä ja materiaalivalintojen talous

Odotettu tuotantomäärä määrittää perustavanlaatuisesti materiaalivalinnat. Harkitse tätä kehityslinjaa:

Prototyyppi ja pieni tuotantosarja (alle 1 000 kappaletta): Pehmeät työkalumateriaalit, kuten kohtalaisen teräs tai alumiini, sopivat alustaviin kokeiluihin. Jopa kovettamatonta O1-työkaluterästä voi riittää. Tavoitteena on varmentaa osan rakenne, ei maksimoida työkalun kestoa.

Keskituotanto (1 000–100 000 kappaletta): Karkaistut A2- tai D2-työkaluteräkset ovat standardia. Pintakäsittelyt, kuten nitridointi tai kromipinnoitus, pidentävät kestoa ilman liiallista alkuperäistä investointia.

Suurten sarjojen (100 000–1 000 000 kpl) tuotanto: Laadukas D2-teräs PVD-pinnoitteella tai karbidilisillä kriittisissä kulumiskohteissa. Työkalujen muutosten kustannukset tuotannon aikana oikeuttavat korkeamman alkuperäisen materiaalin sijoituksen.

Massatuotanto (yli 1 000 000 kpl): Karbidilisät, useita varavälinejoukkoja ja kattavat pintakäsittelyohjelmat. Työkalut muodostuvat pääomavarallisuudeksi, joka edellyttää elinkaariarvioinnin mukaista kustannusanalyysiä.

Kumppanuus kattavien vaivateräsratkaisujen toteuttamiseksi

Vaivateräksen valinta ei ole erillinen päätös. Se liittyy kaikkiin muihin suunnittelupäätoksiin: pyöristyssäteisiin, levyhaltijavoimaan, pintakarkeuteen ja tuotantotahtiin. Kokemuksekkaat vaivesuunnittelukumppanit näkevät materiaalivalinnan osana kokonaisvaltaisia työkaluratkaisuja, joissa tasapainotetaan alkuperäisiä kustannuksia vastaan tuotantosuorituskykyä.

Mitä erottaa pätevät kumppanit? Etsi insinöörijoukkueita, jotka käsittelevät materiaalinvalintaa suunnittelukehityksen yhteydessä, ei jälkikäteen. Nopea prototyyppivalmistus, jossa aika voi olla vain viisi päivää, osoittaa valmistuksellista joustavuutta materiaalivaihtoehtojen käytännön arvioimiseksi. Kustannustehokas työkaluvalmiste, joka on räätälöity OEM-standardien mukaiseksi, heijastaa kokemusta, jolla materiaalin investointi sovitetaan todellisiin tuotantovaatimuksiin.

Shaoyin kattavat muottisuunnittelun ja -valmistuksen kyvyt edustavat tätä integroitua lähestymistapaa. Heidän IATF 16949 -sertifiointinsa varmistaa, että materiaalinvalinnan päätökset noudattavat dokumentoituja laatuohjeita. Vaatiipa sovellus karbidilisäosia miljoonan kappaleen ruostumattoman teräksen tuotantoon tai edullista karkaistua terästä prototyypin validointia varten, kattavat vaativien muottien suunnittelupalvelut tarjoavat sopivat materiaaliratkaisut, jotka vastaavat tarkasti erityisvaatimuksianne.

Muovimateriaalin valinta täydentää syvävetomuotin suunnitteluohjeistuksesi työkalupakettia. Vetosuhteen laskemisesta simuloinnin validointiin ja nyt materiaalimääritykseen asti sinulla on tekninen perusta työkalujen kehittämiseen, joiden avulla voidaan tuottaa virheettömiä osia johdonmukaisesti tuotantomääristä riippumatta.

Usein kysytyt kysymykset syväsavotuksen muotisuunnittelusta

1. Mikä on oikea muotinvälys syvävetotoimintoja varten?

Muotinvälyksen tulisi olla 10–20 % suurempi kuin materiaalin paksuus estääkseen metallin keskittymisen muotin yläreunaan samalla kun säilytetään vaipan hallinta. 0,040 tuuman materiaalille tulee määrittää 0,044"–0,048" välys. Tiukemmat välykset ohentavat tahallisesti sivuseiniä saavuttaakseen tasaisen paksuuden, kun taas liiallinen välys aiheuttaa seinämien rypleilyn. Ammattimaiset muotinsuunnittelijat, kuten Shaoyi, käyttävät CAE-simulointia optimoidakseen välyksen tietyille materiaaleille ja geometrioille, saavuttaen 93 %:n ensimmäisellä kerralla hyväksyttyjen muottien osuuden.

2. Miten lasket levykappaleen koon syvävetovaiheelle?

Laske levyn koko tilavuuden säilyttämisperiaatteen mukaan: levyn pinta-ala on yhtä suuri kuin valmiin osan pinta-ala. Sylinterimäisille kupille käytetään kaavaa Rb = √[Rf × (Rf + 2Hf)], jossa Rb on levyn säde, Rf kupin säde ja Hf kupin korkeus. Lisää 2× materiaalipaksuus reunalisäksi ja 3–5 % ohentumisen kompensointiin. Monimutkaisemmissa geometrioissa tarkkuutta varten tarvitaan CAD-pohjaiset pinta-alalaskelmat.

3. Mikä aiheuttaa rypleitä ja repeämisiä syvävetokappaleissa?

Rypleily johtuu riittämättömästä levynpidikkeen paineesta, jolloin puristusjännitys aiheuttaa rippeilyn lieviövyöhykkeessä. Repeäminen tapahtuu, kun liiallinen pidikepaine tai riittämättömät työkalujen kaarevuudet estävät materiaalin virtausta, jolloin vetojännitys ylittää materiaalin lujuuden vaaravyöhykkeellä. Ratkaisuja ovat levynpidikkeen voiman asteittainen säätäminen, punchin/muotin kaarevuussäteiden suurentaminen 4–10× materiaalipaksuudeksi sekä voitelun parantaminen. Simuloinnilla varmennetut suunnitteluratkaisut estävät nämä virheet ennen työkalujen valmistusta.

4. Kuinka monta muovausvaihetta tarvitaan syvävetämiseen?

Vaihevaatimukset riippuvat kokonaispienennyksen määrästä. Ensimmäisessä vetovaiheessa saavutetaan 45–50 %:n pienennys, seuraavissa vetovaiheissa 25–30 % ja 15–20 % vastaavasti. Laske tarvittavien vaiheiden määrä määrittämällä tarvittu kokonaispienennys (levyn halkaisija lopulliseen halkaisijaan) ja jakamalla se materiaalikohtaisilla rajoilla kutakin vaihetta kohden. Osille, joiden syvyyden ja halkaisijan suhde ylittää 1,0, vaaditaan yleensä useita vaiheita. Suunnittele väliväljennys, kun kumulatiivinen pienennys ylittää 30–45 % materiaalista riippuen.

5. Mitkä ovat suositellut punch- ja die-säteet?

Punssin kärjen säde tulisi olla 4–10× materiaalin paksuus, jotta jännitys jakautuu tasaisesti ja puhkaisu vältetään. Muotin sisääntulon säteelle vaaditaan 5–10× paksuus sulavan materiaalinsiirtymän varmistamiseksi. Ohuemmille mittakaavojen arvoille tarvitaan suurempia säteen monikertoja. Materiaalille, jonka paksuus on 0,030"–0,060", määritä punch-säde 5–8× ja muotin säde 6–10× paksuutta. Ei-sylinterimäisille osille vaaditaan vähintään 2× paksuuden suuruinen sisäkulmasäde, mutta 3–4× suositellaan vetovaiheiden vähentämiseksi.