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ट्रिमिंग और पियर्सिंग डाई डिजाइन के प्रमुख सिद्धांत
संक्षिप्त में
ट्रिमिंग और पियर्सिंग डाई डिज़ाइन एक विशेष इंजीनियरिंग अनुशासन है जो शीट मेटल के सटीक कटिंग और पंचिंग के लिए मजबूत प्रेस उपकरण बनाने पर केंद्रित है। सफलता कटिंग बलों के लिए सटीक गणना, उपकरण सामग्री के रणनीतिक चयन और उन्नत डिजाइन तकनीकों पर निर्भर करती है। प्राथमिक उद्देश्य प्रभावी ढंग से सामग्री तनाव का प्रबंधन करना, न्यूनतम बर्र के साथ साफ कट सुनिश्चित करना और डाई सेट के संचालन जीवन और सटीकता को अधिकतम करना है।
ट्रिमिंग और पियर्सिंग संचालन के मूल सिद्धांत
शीट धातु निर्माण की दुनिया में, ट्रिमिंग और पियर्सिंग उत्कृष्ट कटिंग संचालन हैं जो किसी भाग की अंतिम ज्यामिति को परिभाषित करते हैं। यद्यपि इन्हें अक्सर समान प्रक्रियाओं के साथ समूहीकृत किया जाता है, फिर भी ये अलग-अलग कार्य करते हैं। ट्रिमिंग एक स्टैम्प किए गए भाग के बाहरी किनारे से अतिरिक्त सामग्री को हटाने की प्रक्रिया है ताकि अंतिम प्रोफ़ाइल प्राप्त की जा सके। दूसरी ओर, पियर्सिंग भाग की परिधि के भीतर से सामग्री को पंच करके छेद या स्लॉट जैसी आंतरिक सुविधाओं को बनाने में शामिल है। दोनों संचालन एक अपरूपण क्रिया पर निर्भर करते हैं, जहां एक पंच और डाई के कटिंग किनारों के साथ-साथ चरम तनाव केंद्रित होता है, जिससे सामग्री साफ तरीके से टूट जाती है।
यांत्रिक रूप से कटे किनारे की गुणवत्ता चार क्षेत्रों द्वारा विशेषता रखी जाती है: रोलओवर, बर्निश, फ्रैक्चर और बर्र। जैसा कि मार्गदर्शिकाओं में विस्तार से बताया गया है AHSS दिशानिर्देश उच्च-सामर्थ्य इस्पात के लिए आदर्श किनारे में एक स्पष्ट चमक क्षेत्र और एक सुचारु भंग क्षेत्र होता है, जो बाद के आकार देने के संचालन में दरारों को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है। इन मूल सिद्धांतों को समझना एक ऐसे उपकरण के डिजाइन की ओर पहला कदम है जो निरंतर, उच्च-गुणवत्ता वाले घटक उत्पादित करता है।
इनकी भूमिकाओं को स्पष्ट करने के लिए, इन संचालनों की तुलना अन्य सामान्य कटिंग प्रक्रियाओं से करना उपयोगी है। ब्लैंकिंग पियर्सिंग के समान है, लेकिन यहाँ निकाला गया पदार्थ (स्लग) वांछित भाग होता है, जबकि पियर्सिंग में स्लग कचरा होता है। शीयरिंग दो ब्लेड के बीच सीधी रेखा में शीट धातु को काटने के लिए एक सामान्य शब्द है। प्रत्येक प्रक्रिया का चयन वांछित परिणाम और निर्माण अनुक्रम में इसकी स्थिति के आधार पर किया जाता है।
| संचालन | विवरण | प्राथमिक लक्ष्य | परिणामी सामग्री |
|---|---|---|---|
| कटाई | पहले से आकारित भाग की परिधि से अतिरिक्त सामग्री काटता है। | अंतिम बाहरी आकृति प्राप्त करें। | हटाई गई सामग्री कचरा है। |
| छेदन | भाग की सीमा के भीतर छेद या स्लॉट बनाता है। | आंतरिक विशेषताएँ बनाएँ। | निकाला गया स्लग कचरा है। |
| खाली करना | चादर से एक आकृति काटता है, जहां कटआउट वांछित भाग होता है। | स्टॉक से एक सपाट भाग बनाएं। | कटआउट (ब्लैंक) ही भाग होता है। |
| कर्तन | शीट धातु के टुकड़ों को अलग करने के लिए लंबी, सीधी कटौती करता है। | स्टॉक का आकार निर्धारित करें या सीधे किनारे बनाएं। | दोनों टुकड़े उपयोग योग्य स्टॉक हो सकते हैं। |
डाई डिज़ाइन के मूल सिद्धांत और प्रमुख गणनाएँ
प्रभावी डाई डिज़ाइन इंजीनियरिंग सिद्धांतों पर आधारित एक डेटा-संचालित प्रक्रिया है। किसी भी मॉडलिंग से पहले, डिज़ाइनरों को यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण गणनाएँ करनी चाहिए कि उपकरण ऑपरेशनल बलों का सामना कर सके और चयनित प्रेस के भीतर विश्वसनीय ढंग से कार्य कर सके। सबसे मौलिक गणना कटिंग बल के लिए है, जो प्रेस से आवश्यक टनेज निर्धारित करती है। सूत्र आमतौर पर इस प्रकार व्यक्त किया जाता है: कटिंग बल (F) = L × t × S , जहां 'L' कट की परिधि की कुल लंबाई है, 't' सामग्री की मोटाई है, और 'S' सामग्री की अपरूपण शक्ति है।
काटने के बल को सटीक रूप से निर्धारित करना पर्याप्त टनेज वाले प्रेस के चयन के लिए आवश्यक है, जिसमें आमतौर पर 20-30% की सुरक्षा मार्जिन होती है। एक अन्य महत्वपूर्ण कारक डाई क्लीयरेंस है—पंच और डाई खुलने के बीच का अंतराल। एक व्यापक मार्गदर्शिका द्वारा उल्लिखित Jeelix , अनुकूल क्लीयरेंस आमतौर पर प्रति पक्ष सामग्री की मोटाई का 5-12% होता है। अपर्याप्त क्लीयरेंस काटने के बल और उपकरण के क्षरण को बढ़ाता है, जबकि अत्यधिक क्लीयरेंस बड़े बर्र और खराब गुणवत्ता वाले किनारे का कारण बन सकता है। उन्नत उच्च-सामर्थ्य इस्पात (AHSS) के लिए, शामिल उच्च तनाव को प्रबंधित करने के लिए इन क्लीयरेंस को बढ़ाने की आवश्यकता होती है।
डाई घटकों के लिए सामग्री का चयन एक अन्य मूल सिद्धांत है। पंच और डाई इंसर्ट्स में पहनने के प्रति प्रतिरोध के लिए कठोरता और प्रभाव के तहत चिपिंग को रोकने के लिए कठोरता का संतुलन होना चाहिए। सामान्य अनुप्रयोगों के लिए आमतौर पर D2 और A2 टूल स्टील का उपयोग किया जाता है, जबकि उच्च मात्रा वाले उत्पादन या क्षरक सामग्री के साथ काम करने के लिए पाउडर धातुकर्म स्टील या कार्बाइड की आवश्यकता हो सकती है। चयन प्रक्रिया लागत और प्रदर्शन के बीच एक समझौता शामिल है, जिसका उद्देश्य डाई के जीवनकाल को अधिकतम करना और रखरखाव बंद समय को न्यूनतम करना होता है। ऑटोमोटिव क्षेत्र जैसे जटिल अनुप्रयोगों के लिए, विशेषज्ञता प्राप्त करना महत्वपूर्ण है। कंपनियां जैसे शाओयी (निंगबो) मेटल तकनीकी कंपनी, लिमिटेड. ऑटोमोटिव स्टैम्पिंग डाई में विशेषज्ञता रखती हैं, जो मजबूत और कुशल टूलिंग समाधान प्रदान करने के लिए उन्नत सिमुलेशन और सामग्री ज्ञान का उपयोग करती हैं।
| सामग्री | अपरूपण शक्ति (MPa) | अपरूपण शक्ति (psi) |
|---|---|---|
| माइल्ड स्टील (कम कार्बन) | 345 | 50,000 |
| एल्यूमीनियम मिश्र धातु (6061-T6) | 207 | 30,000 |
| स्टेनलेस स्टील (304) | ~386 | ~56,000 |
| DP600 स्टील | ~450 | ~65,000 |
ट्रिमिंग और पियर्सिंग डाई सेट की संरचना
एक डाई स्टील का एक मोनोलिथिक ब्लॉक नहीं होती, बल्कि अनेक अंतर्निर्भर घटकों का एक सटीक असेंबली होती है, जिसमें प्रत्येक का एक विशिष्ट कार्य होता है। इस संरचना को समझना प्रभावी टूलिंग के डिज़ाइन, निर्माण और रखरखाव के लिए आवश्यक है। पूरे असेंबली को एक डाई सेट के भीतर रखा जाता है, जिसमें ऊपरी और निचली डाई शू (या प्लेट) होती है, जो गाइड पिन और बुशिंग द्वारा संरेखित होती है। यह आधारभूत प्रणाली उच्च-गति संचालन के दौरान उपकरण के ऊपरी और निचले आधे हिस्सों के बीच माइक्रॉन-स्तरीय संरेखण सुनिश्चित करती है, जो क्षति से बचाव और भागों की स्थिरता बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है।
मुख्य कार्यशील घटक पंच और डाई ब्लॉक (या डाई बटन/इन्सर्ट) होते हैं। ऊपरी डाई शू से जुड़ा पंच, जो पुरुष घटक है, कटिंग क्रिया करता है। निचले शू से जुड़ा डाई ब्लॉक महिला घटक है जिसमें एक खुला स्थान होता है जिसमें पंच प्रवेश करता है। इन दोनों भागों के बीच की सटीक ज्यामिति और स्पष्टता पंच किए गए छेद या कटे हुए किनारे के अंतिम आकार को परिभाषित करती है। उपकरण के जीवनकाल और भाग की गुणवत्ता के लिए उनकी सामग्री, कठोरता और सतह परिष्करण अत्यंत महत्वपूर्ण हैं।
एक अन्य महत्वपूर्ण घटक स्ट्रिपर है। जब एक पंच सामग्री में कटौती करता है, तो शीट धातु की लोचदार पुनर्प्राप्ति के कारण वह पंच पर चिपक जाती है। स्ट्रिपर का कार्य प्रेस के ऊपरी स्ट्रोक पर सामग्री को पंच से जबरन हटाना होता है। स्ट्रिपर निश्चित या स्प्रिंग-लोडेड हो सकते हैं, जिनमें बाद वाले में कटौती के दौरान सामग्री को समतल रखने के लिए दबाव प्रदान करते हैं, जिससे भाग की समतलता में सुधार होता है। प्रगतिशील डाई के लिए, पायलट भी आवश्यक होते हैं। ये पिन होते हैं जो पट्टी में पहले से बने छेदों में फिट होते हैं ताकि प्रत्येक अगले स्टेशन पर सटीक संरेखण सुनिश्चित किया जा सके।
डाई घटकों के लिए रखरखाव चेकलिस्ट:
- पंच और डाई बटन: कटौती के किनारों को गोल, छिलने या अत्यधिक क्षरण के लिए नियमित रूप से जांचें। साफ कटौती बनाए रखने और कटौती बल को कम करने के लिए आवश्यकतानुसार तेज करें।
- गाइड पिन और बुशिंग: सुनिश्चित करें कि वे उचित ढंग से स्नेहित हैं और घर्षण या क्षरण के लक्षणों की जांच करें। घिसे हुए गाइड गलत संरेखण और घातक डाई दुर्घटना का कारण बन सकते हैं।
- स्ट्रिपर प्लेट: सत्यापित करें कि स्प्रिंग्स (यदि लागू हो) में पर्याप्त दबाव है और वे टूटे हुए नहीं हैं। संपर्क सतह पर घिसावट की जाँच करें।
- डाई सेट: डाई शूज़ में दरार या क्षति के लिए निरीक्षण करें। सुनिश्चित करें कि सभी फास्टनर्स को सही विनिर्देश के अनुसार टोर्क किया गया है।
- सामान्य स्वच्छता: डाई को स्लग्स, स्लिव्स और अन्य मलबे से मुक्त रखें जो भागों की कमी या उपकरणों को क्षति पहुँचा सकते हैं।
उन्नत डाई डिज़ाइन तकनीकें और सामग्री
मूल सिद्धांतों से आगे बढ़ते हुए, उन्नत डाई डिज़ाइन उच्च-आयतन उत्पादन के लिए प्रदर्शन को अनुकूलित करने, कठिन सामग्री को संभालने और उपकरण जीवन को बढ़ाने पर केंद्रित है। सबसे महत्वपूर्ण उन्नति में से एक प्रग्रेसिव डाइज़ का उपयोग है, जो एकल उपकरण के भीतर विभिन्न स्टेशनों पर क्रमिक रूप से कई संचालन (जैसे, पियर्सिंग, ट्रिमिंग, बेंडिंग) करते हैं। Eigen Engineering के विशेषज्ञों द्वारा समझाया गया है, प्रग्रेसिव डाई डिज़ाइन में डाई के माध्यम से स्ट्रिप के आगे बढ़ने के दौरान सामग्री के उपयोग को अधिकतम करने और स्ट्रिप स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए परिष्कृत स्ट्रिप लेआउट योजना शामिल है।
अद्वितीय भाग की समतलता प्राप्त करने के लिए, फाइनब्लैंकिंग और कट-एंड-कैरी जैसी तकनीकों का उपयोग किया जाता है। फाइनब्लैंकिंग एक विशेष प्रक्रिया है जो सामग्री को कसकर दबाने के लिए उच्च दबाव वाले पैड और वी-रिंग का उपयोग करती है, जिसके परिणामस्वरूप लगभग बिना किसी भंग क्षेत्र के पूरी तरह कतरा हुआ, सीधे किनारे वाला भाग प्राप्त होता है। इसी तरह, कट-एंड-कैरी विधि, जिसका विस्तार से वर्णन निर्माता द्वारा किया गया है, स्ट्रिप के माध्यम से भाग को आंशिक रूप से ब्लैंक करने और बाद के स्टेशन पर इजेक्ट होने से पहले एक दबाव पैड के साथ इसे समतल रखने में शामिल है। कटिंग के दौरान सामग्री पर नियंत्रण उन आंतरिक तनावों को कम करता है जो विकृति का कारण बनते हैं।
उन्नत उच्च-सामर्थ्य इस्पात (AHSS) के लिए डिज़ाइन करना उनकी उच्च सामर्थ्य और कम लचीलेपन के कारण अद्वितीय चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है। इसके लिए बड़े डाई क्लीयरेंस, अधिक मजबूत उपकरण संरचनाओं और पाउडर धातुकर्म इस्पात या कार्बाइड जैसी प्रीमियम उपकरण सामग्री की आवश्यकता होती है जो चरम बल और क्षरणकारी घर्षण का सामना कर सकें। इसके अतिरिक्त, पंच की ज्यामिति को शिखर टनेज और झटके को कम करने के लिए संशोधित किया जा सकता है। एक कतरनी या ढलान वाले पंच फेस का उपयोग कटिंग क्रिया को थोड़ी लंबी अवधि में फैला देता है, जिससे आवश्यक बल में काफी कमी आती है और वह हिंसक "स्नैप-थ्रू" प्रभाव कम हो जाता है जो डाई और प्रेस दोनों को नुकसान पहुँचा सकता है।
प्रगतिशील डाई बनाम एकल-स्टेशन डाई
- प्रगतिशील डाई के लाभ: अत्यधिक उच्च उत्पादन गति, कम श्रम लागत, उच्च दोहराव योग्यता, और एक ही उपकरण में कई संचालनों का एकीकरण।
- प्रगतिशील डाई के नुकसान: बहुत अधिक प्रारंभिक उपकरण लागत, जटिल डिज़ाइन और निर्माण प्रक्रिया, और बड़े या गहराई से खींचे गए भागों के लिए कम लचीलापन।
- एकल-स्टेशन डाई के लाभ: कम टूलिंग लागत, सरल डिज़ाइन और कम मात्रा वाले उत्पादन या बहुत बड़े भागों के लिए अधिक लचीलापन।
- सिंगल-स्टेशन डाइ़ के नुकसान: उत्पादन की गति बहुत धीमी, प्रति भाग श्रम लागत अधिक और बार-बार हैंडलिंग व स्थिति निर्धारण के कारण असंगति की संभावना।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
1. डाई डिज़ाइन नियम क्या है?
हालाँकि एक एकल "नियम" नहीं है, डाइज़ डिज़ाइन स्थापित सिद्धांतों के एक सेट का पालन करता है। इनमें सामग्री के गुणों के आधार पर कटिंग बलों की गणना, उचित पंच-टू-डाइ क्लीयरेंस स्थापित करना (आमतौर पर प्रति तरफ सामग्री की मोटाई का 5-12%), डाइ सेट की संरचनात्मक कठोरता सुनिश्चित करना, और स्ट्रिप लेआउट में संचालन के तार्किक क्रम की योजना बनाना शामिल है। मुख्य उद्देश्य एक ऐसा उपकरण बनाना है जो सुरक्षित, विश्वसनीय हो और लगातार गुणवत्ता विनिर्देशों को पूरा करने वाले भाग उत्पादित करे।
2. ट्रिम टूल डाई कास्टिंग क्या है?
डाई कास्टिंग में एक ट्रिम टूल का उद्देश्य शीट मेटल स्टैम्पिंग में उपयोग होने वाले टूल के समान होता है, लेकिन यह एक अलग प्रकार के पार्ट पर काम करता है। जब किसी पार्ट को डाई कास्टिंग (मोल्ड में पिघली धातु को इंजेक्ट करके) के माध्यम से बनाया जाता है, तो उसमें रनर, ओवरफ्लो और फ्लैश जैसी अतिरिक्त सामग्री छोड़ दी जाती है। एक ट्रिम डाई एक द्वितीयक प्रेस संचालन में उपयोग किया जाने वाला उपकरण है जो इस अवांछित सामग्री को कतरकर हटा देता है और एक साफ, पूर्ण कास्ट पार्ट छोड़ देता है।
3. डाई कटिंग के लिए स्टील रूल क्या है?
स्टील रूल डाई कटिंग एक अलग प्रक्रिया है जो आमतौर पर कागज, गत्ता, फोम या पतले प्लास्टिक जैसी नरम सामग्री के लिए उपयोग की जाती है। इसमें एक तेज, पतली स्टील ब्लेड ("स्टील रूल"), जिसे आकार में मोड़कर एक सपाट आधार (अक्सर प्लाईवुड) में लगाया जाता है, को सामग्री में दबाया जाता है। गैर-धातु या बहुत पतली शीट धातु अनुप्रयोगों में आकृतियों को काटने के लिए यह एक लागत प्रभावी विधि है।
4. डाई कटिंग के विभिन्न प्रकार क्या हैं?
डाई कटिंग विभिन्न सामग्री और उत्पादन मात्रा के अनुरूप कई विधियों को शामिल करता है। शीट धातु में, इसका अधिकांशतः अर्थ कठोर उपकरण (पंच और डाई सेट) का उपयोग करके पियर्सिंग, ब्लैंकिंग और ट्रिमिंग जैसे स्टैम्पिंग संचालन से होता है। अन्य रूपों में फ्लैटबेड डाई कटिंग (मोटी सामग्री के लिए), रोटरी डाई कटिंग (लेबल या गैस्केट के उच्च-गति उत्पादन के लिए), और लेजर या वॉटरजेट कटिंग जैसी डिजिटल कटिंग विधियाँ शामिल हैं, जिनमें कोई भौतिक डाई का उपयोग नहीं होता।