Fémtüntető sablontervezési irányelvek – A mérnöki kézikönyv

TL;DR

A fém alakító sablonok tervezési irányelvei olyan mérnöki korlátok, amelyek biztosítják, hogy az alkatrészek gyárthatók, költséghatékonyak és méretstabilak legyenek. Az alapvető „arany szabály”, hogy a legtöbb minimális elemméretet az anyagvastagság (MT) határozza meg; például a minimális lyukátmérő általában 1,2x MT képlékeny fémek esetén, és 2x MT rozsdamentes acél esetén. A kritikus távolsági szabályok azt írják elő, hogy a lyukakat legalább 2x MT -re kell elhelyezni bármely széltől a kidudorodás elkerülése érdekében, míg a minimális hajlítási rádiusz általában 1x MT . Végül is a sikeres sablontervezés ezen alkatrész-geometriai korlátok és az eszközmechanikai tényezők – mint erőeloszlás és sávstabilitás – közötti egyensúlyt jelenti, így garantálva az ismételhetőséget nagy sorozatgyártásban.

Gyárthatóságra tervezés (DFM): Alkatrész-geometriai szabályok

A hajlított alkatrész tervezése szigorú, az anyag tulajdonságaiból eredő matematikai korlátozások betartását igényli. Ezeknek az irányelveknek a figyelmen kívül hagyása gyakran eszközhibához, túlzott forgácsképződéshez vagy torzult alkatrészekhez vezet. A leghatékonyabb tervek az anyagvastagságot (MT) tekintik elsődleges változónak, amelyből az összes többi méretet kiszámítják.

Műszaki Korlátozások Mátrixa

Használja ezt az útmutató táblázatot az alkatrész geometriájának ellenőrzésére a CAD-modell véglegesítése előtt. Ezek az arányok széles körben elfogadott ipari szabványok a gyárthatóság biztosításához.

Lyukak, horonyok és távolságok

Egy sajtolt alkatrész integritása attól függ, hogy elegendő anyagmaradvány legyen a funkciók között. A Xometry tervezési szabványai szerint , ha a furatok túl közel kerülnek egy élhez (kevesebb, mint 2x MT), a anyag kifelé áramlik, "duzzanatot" hozva létre, amelyet drága másodlagos megmunkálással kell eltávolítani. Hasonlóképpen a hornyok szélessége legalább 1,5x MT legyen; ennél keskenyebb méret jelentősen megnöveli a lyukasztó szerszám törésének kockázatát a nyomóterhelés alatt.

Hajlítás geometriája és a szemcseirány

A fém hajlítása nem csupán papír hajtogatása; ez egy olyan folyamat, amelyben bizonyos szemcseszerkezetek megnyúlnak és összenyomódnak. Keats Manufacturing kihangsúlyozza, hogy a hajlításokat ideális esetben merőlegesen kell végezni a anyag szemcseirányára. A szemcseiránnyal párhuzamos hajlítás gyakran repedésekhez vezet, különösen keményebb ötvözeteknél, mint az acél vagy a edzett alumínium. Ha a tervezés szűk hajlítási rádiuszt igényel (kb. 1x MT), akkor kritikus fontosságú a darab elrendezésének úgy történő megválasztása a sávon, hogy a hajlítás a "szemcseirányra merőlegesen" történjen a szerkezeti integritás érdekében.

Kivágószerszám tervezése és kialakítása: A teljesítmény 10 törvénye

Míg a DFM a alkatrészre fókuszál, magát az állványt stabilitás, karbantartás és hosszú élettartam szempontjából kell megtervezni. Egy jól megtervezett állvány nemcsak alkatrészeket gyárt; védi a sajtot, és minimalizálja az állásidőt.

Stabilitás és erőkezelés

A legerősebb állványok a fizika és mechanika alapvető törvényeit követik. Az egyik elsődleges elv, amely gyakran szerepel a The Fabricator "10 Law of Die Design" című műben, az a sávemelés minimalizálása . A szakaszok közötti túlzott sávemelés növeli a rezgést és a kopást. A tervezőknek lépcsőzetesen kell elhelyezniük a vágóüstöket, és megfelelő méretű emelőket kell használniuk, hogy a sáv síkban és stabilan maradjon. Továbbá, az erők kiegyensúlyozása a sajtoram alatt feltétlenül szükséges. Ha a szerszám jobb oldalán intenzív alakítás történik, a tervezésnek ki kell egészítenie kiegyensúlyozó erőkkel (például rugókkal vagy dumi állomásokkal) a bal oldalon, hogy megakadályozza az ram megdőlését, amely tönkreteszi az iránytű csapágyakat és bushings-eket.

Karbantartás-előtérbe helyezése tervezés

Egy olyan állvány, amelyet nehéz karbantartani, rosszul megtervezett állvány. A poka-joke (hibabiztosítás) alkalmazni kell a szerszámösszeállításra is. A vágó- és alakítószakaszokat úgy kell tervezni, hogy ne lehessen visszafelé vagy fejjel lefelé felszerelni őket. A karbantartási utasításokat egyértelműen be kell vésni vagy ráütni a szerszámelemekre, így elkerülve, hogy a karbantartás során "klántudásra" legyen szükség.

Ezeknek az összetett szerszámkészítési stratégiáknak a megvalósításához olyan gyártópartnerra van szükség, amely rendelkezik mély mérnöki képességekkel. Összetett autóipari vagy ipari alkatrészek esetén egy szakértővel, például a Shaoyi Metal Technology együttműködve biztosítható, hogy ezek a szigorú tervezési szabványok teljesüljenek. Az IATF 16949 tanúsítványuk és a 600 tonnás sajtolóberendezések kezelésére való képességük lehetővé teszi, hogy áthidalják a rést a gyors prototípusgyártás és a tömeggyártás között, így még a legbonyolultabb sablontervek is megbízhatóan működjenek millió cikluson keresztül.

Anyagkiválasztás és tűréshatár-szabványok

A bélyeg anyagának és a munkadarab anyagának kölcsönhatása határozza meg az eszköz élettartamát és a darab pontosságát. A megfelelő szerszámacél kiválasztása számított döntés, amely a gyártási mennyiségen és a munkadarab keménységén alapul.

Szerszámacél Kiválasztás

Nagy sorozatgyártás esetén Dramco Tool ajánlott erős anyagok, például D2 vagy A2 szerszámacél használata, amelyek kiváló kopásállóságot nyújtanak. Extrém esetekben, például abrazív rozsdamentes acélok vagy nagy szilárdságú ötvözetek kihajtásakor, karbid beütők lehetnek szükségesek a vágóéleknél. Bár a karbid drágább és ridegebb, ellenáll az abrazív kopásnak, amely gyorsan tompává teszi a szokványos szerszámacélokat.

Tűrések Megértése

A mérnököknek realizálható elvárásokat kell meghatározniuk a kihúzott elemekre vonatkozóan. A „pontosság” a kihúzásnál relatív fogalom, és függ az anyag vastagságától. Például egy furat átmérőjére vonatkozó szabványos tűrés lehet ±0,002 hüvelyk, de ez változhat a bélyeg résréstől függően. Egy általánosan elfogadott elvárás a vágott él burkolatának jelenléte. Az iparágban a burkolatokra vonatkozó elfogadási kritérium általában 10%-os réshagyás javasolt az anyag vastagságához képest . Ha az Ön tervezésében burkolatmentes él szükséges, akkor másodlagos lekerekítési műveleteket vagy speciális „borotváló” állomásokat kell meghatároznia a progresszív bélyegben.

Gyakori hibák és hibaelhárítás tervezés szerint

Számos kihúzás során fellépő hiba megelőzhető és előre jelezhető a tervezési fázisban. Ezeknek a lehetséges hibamódoknak az időben történő kezelése jelentős időt és költséget takaríthat meg a gyártás beindítása során.

Összegzés

A fémnyomtatás méreteinek elsajátítása egy olyan tudomány, amely a korlátozásokat egyensúlyba hozza. Alaposan meg kell értenie, hogy a anyag vastagsága hogyan határozza meg a geometriát, hogy a erőelosztás hogyan befolyásolja a szerszám élettartamát, és hogy a anyag tulajdonságai hogyan befolyásolják a végső pontosságot. Ha a mérnöki irányelveknek megfelelően tartják a minimális arányokat, tervezik a karbantartást és előrejelzik az anyag viselkedését, a mérnökök nem csak funkcionális alkatrészeket hozhatnak létre, hanem a gyártásból eredő és költséghatékony alkatrészeket is.