A vágó- és döntősablonok tervezésének alapelvei

TL;DR

A vágó- és döfősablon tervezése egy szakosodott mérnöki tevékenység, amely pontosan meghatározott szegecselőszerszámok készítésére koncentrál, hogy precízen vághassák és lyukasszák a lemezt. A siker a vágóerők pontos kiszámításán, az eszközanyagok stratégiai kiválasztásán és fejlett tervezési technikákon múlik. A fő célkitűzések a megfelelő anyagnyomás kezelése, tiszta vágások elérése minimális maradékanyag (burr) képződéssel, valamint a sablon élettartamának és pontosságának maximalizálása.

A vágási és döfési műveletek alapjai

A lemezalkatrészek gyártásának világában a vágás és dörzsölés alapvető daraboló műveletek, amelyek meghatározzák az alkatrész végső geometriáját. Bár gyakran hasonló folyamatokkal együtt emlegetik őket, különböző funkciókat töltenek be. A vágás során a sajtolt alkatrész külső széléről távolítják el a felesleges anyagot, hogy elérjék a végső profilját. A dörzsölés viszont belső elemek, például lyukak vagy horonyok kialakítását jelenti úgy, hogy anyagot ütnek ki az alkatrész kerületén belülről. Mindkét művelet a nyíróhatáson alapul, ahol extrém feszültség koncentrálódik a bélyeg és az anyaméret vágóélein, okozva, hogy az anyag tisztán eltörjön.

Egy mechanikusan vágott él minőségét négy zóna jellemez: lekerekítés, simítás, töredezés és perem. Ahogyan a kalauzok részletezik AHSS Guidelines , a nagy szilárdságú acélok ideális éle egyértelműen látható fényesített zónával és sima törési zónával rendelkezik, ami elengedhetetlen a repedések megelőzéséhez a következő alakító műveletek során. Ezeknek az alapelveknek a megértése az első lépés egy olyan eszköz tervezése felé, amely folyamatosan kiváló minőségű alkatrészeket állít elő.

Szerepük tisztázása érdekében hasznos ezeket a műveleteket összehasonlítani más gyakori vágófolyamatokkal. A kiszúrás hasonló a döntéshez, de itt a kiszúrt anyag (a darab) a kívánt alkatrész, míg a döntésnél a darab a selejt. A vágás általánosabb kifejezés a lemezes anyag egyenes vonalú levágására két él között. Minden folyamatot a kívánt eredmény és a gyártási sorrenden belüli helye alapján választanak ki.

A sablontervezés alapelvei és kulcsfontosságú számítások

A hatékony sablontervezés mérnöki alapelveken nyugvó, adatvezérelt folyamat. A modellezés megkezdése előtt a tervezőknek kritikus számításokat kell végezniük annak érdekében, hogy az eszköz ellenálljon az üzem közbeni erőknek, és megbízhatóan működjön a kiválasztott sajtón belül. A legfontosabb számítás a vágóerő meghatározása, amely meghatározza a sajtónak szükséges tonnázatot. Az általános képlet: Vágóerő (F) = L × t × S , ahol 'L' a vágás teljes kerületi hossza, 't' az anyag vastagsága, és 'S' az anyag nyírószilárdsága.

A vágóerő pontos meghatározása elengedhetetlen a megfelelő tonnás kapacitású sajtológép kiválasztásához, általában 20–30% biztonsági tartalékkal. Egy másik fontos tényező a bélyeg és a kivágó lyuk közötti hézag, azaz a bélyegrés. Ahogyan egy átfogó útmutató is kifejti Jeelix , az optimális réstávolság általában az anyagvastagság oldankénti 5–12%-a. A túl kicsi réstávolság növeli a vágóerőt és a szerszám kopását, míg a túl nagy réstávolság jelentős maradékburkolat kialakulásához és alacsony minőségű élképzéshez vezethet. A fejlett szilárdságú acélok (AHSS) esetében ezeket a réstávolságokat gyakran növelni kell a magasabb feszültségek kezelése érdekében.

Az állványalkatrészek anyagának kiválasztása szintén alapvető fontosságú. Az üregeknek és az állványbetéteknek egyensúlyt kell alkotniuk a kopásállóság érdekében szükséges keménység és az ütés hatására történő töredezés megelőzéséhez szükséges szívósság között. Gyakori választások a D2 és A2 szerszámacélok általános alkalmazásokhoz, míg nagy sorozatgyártás vagy abrazív anyagok feldolgozása esetén porított fémből készült acélok vagy karbid lehet szükségesek. Az anyagválasztás során költség és teljesítmény közötti kompromisszumot kell találni, hogy maximalizálják az állvány élettartamát és minimalizálják a karbantartási leállásokat. Összetett alkalmazásoknál, például az autóiparban, elengedhetetlen a szakértői segítség igénybevétele. Olyan vállalatok, mint Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. autóipari sajtóállványok szakértői, akik fejlett szimulációkat és anyagismeretet hasznosítva nyújtanak erős és hatékony szerszámmegoldásokat.

Vágó- és döntő állványkészlet felépítése

Egy kivágóforma nem egy tömör acéltömb, hanem egymással összefüggő, pontosan meghatározott funkcióval rendelkező alkatrészekből álló szerkezet. Ennek a felépítésnek az ismerete alapvető fontosságú hatékony szerszámok tervezéséhez, gyártásához és karbantartásához. A teljes szerkezet egy formakészletben helyezkedik el, amely egy felső és egy alsó formaoldalból (vagy lemezből) áll, melyeket vezetőcsapok és csapágyak igazítanak egymáshoz. Ez az alapvető rendszer biztosítja a forma felső és alsó felének mikronszintű igazítását nagy sebességű működés közben, ami kritikus fontosságú a sérülések megelőzése és az alkatrészek konzisztenciájának fenntartása szempontjából.

A fő munkavégző alkatrészek a kivágó tű és az anya (vagy die button/behelyezhető elem). A felső sablonlaphoz rögzített kivágó tű a férfi alkatrész, amely végzi a vágást. Az alsó laphoz rögzített die block (anya) a női alkatrész, amelynek nyílásába a tű belép. Ennek a két alkatrésznek az egymáshoz viszonyított pontos geometriája és hézaga határozza meg a kiszúrt lyuk vagy levágott él végső alakját. Anyaguk, keménységük és felületminőségük meghatározó fontosságú a szerszám élettartama és az alkatrész minősége szempontjából.

Egy másik fontos alkatrész a leválasztó. Miután az ütőszerszám kivágja az anyagot, a lemez rugalmas visszahajlása miatt az anyag az ütőszerszámhoz tapad. A leválasztó feladata, hogy az egyenestől felfelé történő ütem alatt erővel eltávolítsa az anyagot az ütőszerszámról. A leválasztók lehetnek rögzítettek vagy rugósak, utóbbiak nyomást fejtenek ki, hogy az anyagot síkban tartsák a vágási művelet során, így javítva az alkatrész síkságát. Folyamatosan működő sablonok esetében a vezetőcsapok is elengedhetetlenek. Ezek olyan csapok, amelyek az előzőleg kiszúrt lyukakba illeszkednek a szalagon, így biztosítva a pontos igazítást minden további állomáson.

Sablonelemek karbantartási ellenőrzőlistája:

• Ütőszerszámok és sablonlemezek: Rendszeresen ellenőrizze a vágóéleket letörés, repedés vagy túlzott kopás szempontjából. Szükség esetén élezze újra, hogy tiszta vágást biztosítson és csökkentse a vágóerőt.
• Irányítócsapok és csapágyak: Győződjön meg arról, hogy megfelelően kenve vannak, és ellenőrizze a ragadás vagy kopás jeleit. A kopott vezetők igaztalansághoz és súlyos sablonütközésekhez vezethetnek.
• Leválasztó lemez: Ellenőrizze, hogy a rugók (ha vannak) elegendő nyomással rendelkeznek-e, és nincsenek-e eltörve. Ellenőrizze a érintkező felület kopását.
• Szerszámkészlet: Ellenőrizze a sablonbakokat repedések vagy sérülések szempontjából. Győződjön meg arról, hogy az összes rögzítőelemet a megfelelő nyomatékra húzták meg.
• Általános tisztaság: Tartsa a sablont szabadon a hüvelyek, forgácsok és egyéb szennyeződések alatt, amelyek hibás alkatrészeket vagy szerszám sérülést okozhatnak.

Haladó sablontervezési technikák és anyagok

A gyakorlati alapelveken túllépve a haladó sablontervezés a teljesítmény optimalizálására, nehéz anyagok kezelésére és a szerszámélettartam meghosszabbítására fókuszál nagy sorozatgyártás esetén. Az egyik legjelentősebb fejlődés a progresszív sablonok alkalmazása, amelyek több műveletet (pl. döntés, vágás, hajlítás) egymás után végeznek el különböző állomásokon belül egyetlen szerszámon belül. Ahogyan a Eigen Engineering szakértői kifejtik, a progresszív sablontervezés mestersége bonyolult sávterv tervezést igényel az anyagkihasználás maximalizálásához és a sáv stabilitásának biztosításához, miközben a sablonon keresztül halad.

A kiváló alkatrészlaposság eléréséhez olyan technikákat alkalmaznak, mint a finomkivágás és a vágás-szállítás módszere. A finomkivágás egy speciális eljárás, amely nagy nyomású lemez- és V-gyűrűt használ az anyag szoros rögzítésére, így teljesen nyírt, egyenes szélű alkatrészt eredményezve, gyakorlatilag törésvonal nélkül. Hasonlóképpen, a vágás-szállítás módszere, amelyet A gyártó , a részleges kivágásra utal a sávon keresztül, és laposan tartja az alkatrészt egy nyomópárnával, mielőtt azt egy későbbi állomáson kiejtik. Ez az anyagra gyakorolt szabályozás a vágás során minimalizálja a torzulást okozó belső feszültségeket.

Az erősen szilárddá tett acélok (AHSS) tervezése egyedi kihívásokat jelent a nagy szilárdságuk és csökkent alakíthatóságuk miatt. Ez nagyobb bélyeghézagokat, merevebb eszközkonstrukciókat és prémium minőségű szerszámanyagokat, például porított fémből készült acélokat vagy keményfémeket igényel, amelyek ellenállnak a rendkívül nagy erőknek és az elhasználódásnak. Emellett a dörzsbetét geometriáját is módosítani lehet a maximális tonnázat és a sokkhatás csökkentése érdekében. Egy lekerekített vagy ferde vágófelület fokozatosan hajtja végre a vágási folyamatot, ami jelentősen csökkenti a szükséges erőt, és mérsékli a durva „átcsattanás” hatását, amely károsíthatja a bélyeget és a sajtot is.

Progresszív bélyegek és egyszerű állomásos bélyegek

• A progresszív bélyegek előnyei: Rendkívül magas gyártási sebesség, alacsonyabb munkaerőköltségek, magas ismételhetőség, valamint több művelet egyesítése egyetlen szerszámba.
• A progresszív bélyegek hátrányai: Nagyon magas kezdeti szerszámköltség, összetett tervezési és gyártási folyamat, valamint korlátozott rugalmasság nagy méretű vagy mélyen húzott alkatrészek esetén.
• Az egyszerű állomásos bélyegek előnyei: Alacsonyabb szerszámköltség, egyszerűbb tervezés és nagyobb rugalmasság kis sorozatgyártás vagy nagyon nagy alkatrészek esetén.
• Egyállásos sablonok hátrányai: Sokkal lassabb gyártási sebesség, magasabb munkaerőköltség darabonként, valamint inkonzisztenciák lehetősége a többszöri kezelés és pozicionálás miatt.

Gyakran Ismételt Kérdések

1. Mi a sablontervezési szabály?

Bár nincs egyetlen szabály, a sablontervezés meghatározott elvek alapján történik. Ezek közé tartozik a vágóerők kiszámítása az anyagjellemzők alapján, megfelelő üstök-sablon rések kialakítása (általában anyagvastagság oldalankénti 5–12%-a), a sablonkészlet szerkezeti merevségének biztosítása, valamint a szalagelrendezésben logikus műveleti sorrend tervezése. A fő cél egy olyan szerszám létrehozása, amely biztonságos, megbízható, és folyamatosan minőségi előírásoknak megfelelő alkatrészeket gyárt.

2. Mi az öntőformának a vágószerszáma?

A fröccsöntésnél használt vágószerszám hasonló célra szolgál, mint a lemezalakításnál, de másfajta alkatrészen működik. Miután az alkatrész létrejött fröccsöntéssel (olvadt fém öntése formába), felesleges anyag marad rajta, például a töltőrendszer, túlfolyók és pereg. A vágóforma egy olyan szerszám, amelyet egy másodlagos sajtoló műveletben használnak ennek a nem kívánt anyagnak a levágására, így tiszta, befejezett öntvényt kapva eredményül.

3. Mi a félszabály a kivágóformáknál?

A félszabályos kivágás általában puhaabb anyagokhoz, például papírhoz, kartonhoz, habhoz vagy vékony műanyagokhoz használt eltérő eljárás. E során egy éles, vékony acélpengét (a „félszabályt”), amelyet a kívánt alakra hajtottak és egy lapos aljzatba (gyakran rétegelt lemezbe) helyeztek, az anyagba nyomnak. Költséghatékony módszer nem fémes vagy nagyon vékony lemezalkatrészek formavágásához.

4. Milyen típusú kivágóformák vannak?

A kivágás több, különböző anyagokhoz és gyártási mennyiségekhez igazított módszert foglal magában. Lemezfémes alkalmazásoknál ez elsősorban kemény szerszámokat (ütő- és kivágószerszám-készleteket) használó sajtolási műveletekre, például döntésre, kiszúrásra és levágásra utal. Egyéb formái a laposas kivágás (vastagabb anyagokhoz), a rotációs kivágás (címke vagy tömítések nagy sebességű előállításához), valamint digitális vágási módszerek, mint a lézeres vagy vízsugaras vágás, amelyek nem használnak fizikai kivágószerszámot.