Dizajn za proizvodnju metalnog pečatanja: Priručnik za inženjering

KRATKO

Dizajn za proizvodnju (DFM) za metalno pecanje je strateška inženjerska praksa optimizacije geometrije dijela kako bi se uskladio s fizičkom sposobnošću pečate i pečate. Dizajniranjem dijelova koji poštuju ograničenja materijala, umjesto da se bore protiv njih, inženjeri mogu smanjiti troškove alata za do 50%, ubrzati vrijeme isporuke i eliminirati uobičajene nedostatke poput pukotina ili povratka.

Osnovna točka DFM-a temelji se na pridržavanju dokazanih "Zlatnih pravila" geometrije. Ključni odnosi uključuju osiguravanje dijametri rupa najmanje su jednaki debljini materijala (1T) , održavanje minimalni polumjer savijanja od 1T za sprečavanje fraktura i održavanje oblika udaljenih od zona savijanja faktorom 1.5T + polumjer - Što? Uvođenje tih ograničenja u ranoj fazi CAD-a najefikasniji je način za osiguravanje izvedivosti proizvodnje.

Inženjerski poslovni slučaj: Zašto je DFM važan u pečatanju

U metalnom štampanju, cijena dijela je u velikoj mjeri određena prije nego što se naruči prvi metalni list. Otprilike 70% konačnih troškova proizvodnje proizvoda zaključano je tijekom faze projektiranja. "Over-the-wall" inženjering - gdje se dizajn preda proizvođaču bez prethodnog savjetovanja - često rezultira složenim zahtjevima za alatima koji eksponencijalno povećavaju troškove. Dijel koji je dizajniran bez DFM-a može zahtijevati složeni progresivni oblik s 20 stanica i skupe pokretne akcije, dok bi se verzija optimizirana za DFM mogla proizvesti jednostavnijim alatom s 12 stanica.

DFM u suradnji služi kao most između idealne geometrije i surove stvarnosti čelika koji se formira na hladno. To pomjera fokus s "može li se ovo napraviti?" na "može li se ovo napraviti učinkovito?" Rano stupanjem u kontakt s proizvodnim partnerom, inženjeri mogu identificirati faktore troškova kao što su uske tolerancije koje zahtijevaju precizno brušenje ili značajke koje zahtijevaju sekundarne operacije odbradanja. Primjerice, smanjenje tolerancije nekritičnih rupa s ±0,002 "na ±0,005" može značajno produžiti životni vijek alata i smanjiti cijenu komada.

To je posebno važno prilikom skalanja od prototipa do proizvodnje. Dizajn koji radi za lasersko rezanje (nizak volumen) često ne uspijeva u stampili (velik volumen) zbog različitih faktora pritiska. Partneri kao što su Shaoyi Metal Technology u ovom slučaju, u skladu s člankom 5. stavkom 1. točkom (b) Uredbe (EU) br. Rano korištenje takve stručnosti sprečava skupu "restrukturiranje okvira uređaja" koja pogađa mnoge lansiranja proizvoda.

Izbor materijala i strategija usmjeravanja zrna

Izbor materijala u žigosanju je kompromis između funkcije, oblikovanja i cijene. Dok funkcionalnost diktira osnovnu leguru (npr. nehrđajući čelik 304 za otpornost na koroziju ili aluminij 5052 za težinu), specifična temperatura i smjer zrna diktirati proizvodljivost. Teži materijali pružaju veću snagu, ali su skloniji pucanju tijekom složenih operacija oblikovanja.

Važna uloga usmjeravanja zrna

Proizvodnja ploče se vrti valjanjem, pri čemu se zrna strukture metala produžuju u smjeru valjanja. Ova anisotropnost znači da se materijal ponaša različito ovisno o tome kako je formiran u odnosu na zrno:

• Sklonjenje zrna uspravno (preko) Najjača orijentacija. Materijal može izdržati sveže polupremine bez pukotina jer se struktura zrna više savije nego raspada.
• Slagajući paralelno s žitom: Najlaža orijentacija. Žitarice se lako odvajaju, što dovodi do fraktura na vanjskom polumjeru, posebno u tvrđim legurama kao što je 6061-T6 aluminij ili visoko ugljični čelik.

Inženjeri moraju odrediti smjer zrna na tisku ako su potrebni čvrsti savijanja. Ako se geometrija dijela zahtijeva za savijanje u više smjerova, orijentacija od 45 stupnjeva u odnosu na zrno često se koristi kao kompromis za uravnoteženje snage i oblikljivosti u svim obilježjima.

Kritske smernice za geometriju: rupe, otvorovi i mreže

Fizička obrada interfejsa za udaranje i obaranje nameće stroge matematičke granice na obaranje. Ako se prekrše ovi omjeri, stvaraju se slabe dijelove koji se prijevremeno lomljaju, što dovodi do vremena zastoja i troškova održavanja. U sljedećoj tablici su sažeta konsenzusna "pravila" za standardne operacije pečatiranja.

Bliskoća od rupe do zakretanja: Jedna od najčešćih grešaka je postavljanje rupe previše blizu zavoja. Dok se metal proteže oko polumjera, bilo koja karakteristika u "zonama deformacije" će se iskriviti. Ako je za dizajn strogo potrebno otvoriti rupu blizu zakrivljenosti, stampir mora ga probosti nakon u slučaju da se ne može primijeniti poseban uređaj za obnavljanje, potrebno je upotrijebiti specijalnu obranu. Standardna formula za osiguranje rupa ostaje okrugla je da se njegova ivica najmanje 1,5 puta debljina materijala plus polumjer savijanja daleko od tangente zakrivljenosti.

Pravila za savijanje i oblikovanje: trake, flange i reliefi

Slaganje nije samo savijanje, već je kontrolirana plastična deformacija. Za postizanje dosljednih savijanja bez kvarova, moraju se kontrolirati tri parametra: minimalni polumjer savijanja, dužina flange i oslobađanje od savijanja.

Minimalni radijus savijanja

Oštri unutrašnji uglovi su neprijatelji od iskopanih dijelova. Radijus nule (oštar kut) stvara tačku koncentracije napetosti koja neizbježno dovodi do pucanja. Za većinu duktilnih metala kao što su hladno valjani čelik (CRS) ili mekani aluminij, Najmanji unutarnji poluprečnik zaokreta trebao bi biti ≥ 1T - Da, gospodine. Za tvrđe materijale, kao što je nehrđajući čelik, često je potrebno ≥ 2 T ili više. Dizajniranje s velikodušnim radijusom produžava život alat i smanjuje rizik od kvara dijelova.

Minimalna duljina krakova

Da bi se oklop precizno savijao, materijal mora ostati u kontaktu s matricom tijekom procesa oblikovanja. Ako je obruč prekratak, on će se ukloniti u otvor V-kvrga prije nego što se savijanje završi, što rezultira iskrivljenom, neparalelnom rubom. Standardno pravilo je da Dužina flange mora biti najmanje 3 do 4 puta debljine materijala - Što? Ako je potreban kraći flans, može se dogoditi da će se stamper morati formirati duži flans i obrezati ga u sljedećoj operaciji, što će povećati cijenu dijela.

Izrezivanje za savijanje

Ako se savijanje ne proteže preko cijele širine dijela, materijal na krajevima linije savijanja će se rastrgati ako se ne doda "relief za savijanje". Relief je mali pravokutni ili polukrugli zarez izrezani u podnožju flange. Ovaj zarez izolira sagnut materijal od nepognanog materijala, sprečavajući pukotine i deformacije. U slučaju da je to potrebno, u slučaju da je potrebno, za određivanje vrijednosti, potrebno je utvrditi razinu i veličinu.

Tolerancija prema stvarnosti i cijena

Strogoća tolerancije je najveći pokretač troškova štampiranja. Dok suvremeno precizno pecanje može postići tolerancije kao tesno kao ± 0.001 inča, zahtijevajući to preko cijelog dijela je nepotrebno i skupo. Za veće tolerancije potrebne su preciznije komponente (rezanje žičanih materijala EDM), češće održavanje (oštrenje) i sporije brzine tiskanja.

• Blokirani toleranci: Za ne-kritične karakteristike (npr. otvorove za otvaranje, otvore za zrak) treba se osloniti na standardne tolerancije bloka (obično ±0,005" do ±0,010").
• Uređivanje dimenzija od karakteristike do karakteristike: U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za proizvodnju električne energije u skladu s člankom 3. stavkom 3. točkom (a) ovog članka, proizvođač mora upotrijebiti: U slučaju da je izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izravno izrav Dimenzijacija od rupe do rupe održava lanac tolerancije čvršćim tamo gdje je važno.
• Samo kritične karakteristike: U slučaju da je to potrebno za proizvodnju, upotrebljava se GD&T (geometrijsko dimenzioniranje i tolerancija) samo ako je to apsolutno potrebno za montažu. Ako se tolerancija ugla flange steže s ±1° na ±0,5°, stamperu može biti potrebno dodati stanicu za ponovno udaranje na crtež kako bi se kontrolirao povrat, povećavajući ulaganje alata.

Česte nedostatke i prevencija (DFM popis)

Inženjeri mogu predvidjeti i dizajnirati uobičajene načine kvarova tako što će prije završetka CAD modela provesti brzu DFM kontrolnu listu.

• Bridovi: Sve su obilježene rubove imaju rešetke na "razbijanje" strani. Osigurajte da je na vašem crtežu navedeno "U smjeru brada" tako da oštre ivice nisu na površini za rukovanje korisnikom. Standardna dopuštena visina reze je 10% debljine materijala.
• Odskačivanje: Elastično oporavak nakon savijanja uzrokuje kut otvaranja. Iako je to u alatu kompenzirano pomoću štampača, korištenje konzistentnih razina materijala (npr. specifični visokokvalitetni niskoleirani čelik) pomaže u održavanju konzistentnosti. U slučaju da se proizvod ne može upotrijebiti u proizvodnji, potrebno je osigurati da se proizvod ne može upotrijebiti u proizvodnji.
• Konzerviranje ulja: Velike, ravne, neosnovane površine tankog metala imaju tendenciju da se ispucaju ili "pop" poput limenke za ulje. Dodavanje rebara, rebarskog utiska ili stepenica učvršćuje dio bez dodavanja težine, sprečavajući ovu manu.

Inženjering za učinkovitost

U metalnom štampanju, savladavanje dizajna za proizvodnju ne znači kompromitiranje namjere dizajna; radi se o njegovoj usavršavanju za stvarnost. Poštujući fizičku prirodu procesa žigosanja, poštujući minimalne omjere, birajući pravu strategiju žitarica materijala i razumno primjenjujući tolerancije, inženjeri mogu smanjiti troškove i osigurati dugoročnu stabilnost proizvodnje. Dio optimiziran za tisak je dio optimiziran za profit, kvalitetu i brzinu.

Često postavljana pitanja

1. Sljedeći članak Koja je minimalna veličina rupe za čepivanje metala?

U ovom slučaju, u slučaju da se radi o izdanju materijala, potrebno je provjeriti da je izdanje materijala u skladu s uvjetima iz članka 4. stavka 1. Za materijale visoke čvrstoće kao što je nehrđajući čelik, odnos od 1,5T ili 2T često se preporučuje kako bi se spriječilo lomljenje udarca. Ako su potrebne manje rupe, možda će ih morati bušiti ili obrađivati kao sekundarni rad.

2. - Što? Kako smjer zrna materijala utječe na savijanje?

U slučaju da se u slučaju izloženosti na temelju članka 3. stavka 1. točke (a) te Uredbe primjenjuje druga pravila, to se može smatrati da je to u skladu s člankom 3. stavkom 2. Slaganje pravougaono na zrno je jače i omogućuje čvršće polumjere bez pukotina. Slagajući paralelno zrnu je slabiji i skloniji za frakture na vanjskom radijusu. Kriticne strukturne zakrivljenosti uvijek bi trebale biti usmjerene preko zrna.

3. Slijedi sljedeće: Koja je razlika između pražnjenja i piercinga?

U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, "specifična oprema" znači oprema za proizvodnju materijala ili opreme koja je namijenjena za proizvodnju materijala ili opreme. Piercing (ili proboj) je operacija rezanja unutarnjih rupa ili oblika; uklonjeni komad je otpad (slug). Oba su rezanje operacije, ali služe različitim svrhama u sekvenci stanice umrtvača.