Технологиялық құрылымды металл өңдеу: Инженерлік нұсқаулық

ҚЫСҚАША

Металл штампылау үшін Өндіруге ыңғайлы жобалау (DFM) — бұл штамп престің және матрицаның мүмкіндіктерінің физикасына сәйкес келетін бөлшектердің геометриясын оптимизациялау мақсатында жүргізілетін стратегиялық инженерлік практика. Материалдың шектеулеріне бағыну арқылы (олармен күресу емес) инженерлер құрал-жабдықтарға кететін шығындарды 50%-ға дейін азайта алады, өндіру уақытын қысқартады және сынуды немесе серпімді оралуды сияқты кездесетін ақаулардан арыла алады.

Штампылау DFM-нің негізі геометрияның дәлелденген «Алтын Ережелеріне» сәйкес болуына негізделген. Негізгі қатынастарға мыналар жатады: тесік диаметрлері материал қалыңдығына тең болуы керек (1T) , сынудан сақтандыру үшін минималды иілу радиусы 1T болуын қамтамасыз ету және элементтерді иілу аймағынан 1,5T + Радиус қашықтықта ұстау. CAD сатысында осы шектеулерді ерте қабылдау өндірудің жүзеге асуын қамтамасыз етудің ең тиімді тәсілі болып табылады.

Инженерлік бизнес негіздемесі: Штампылауда DFM неліктен маңызды?

Металл штамптауда бөлшектің құны негізінен алғашқы металл парағын тапсырыс берерден бұрын анықталады. Өнімнің соңғы өндірістік құнының шамамен 70% жобалау кезеңінде іске асырылады. Жобаларды шартты түрде өндірушіге «қабырғаның үстінен лақтыру» — яғни алдын-ала келісусіз — жиі құны экспоненциалды түрде өсуіне әкелетін күрделі құрал-жабдықтарды талап етеді. DFM ескерілмей жасалған бөлшек 20 станциядан тұратын күрделі прогрессивті матрица мен қымбат бағдарлық механизмдерді қажет етуі мүмкін, ал DFM бойынша оптимизацияланған нұсқа күрделігі төмен 12 станциялы құралмен шығарылуы мүмкін.

Бірлескен DFM идеалдық геометрия мен суық формалаудағы болаттың қатал шындықтары арасындағы көпір ретінде қызмет етеді. Бұл "осыны жасай аламыз ба?" деген сұрақтан "осыны тиімді жасай аламыз ба?" деген сұраққа ауысты. Өндірістік серіктеспен ерте араласу арқылы инженерлер дәлдікті шабуды қажет ететін тығыз төзімділіктер немесе екінші реттік шабу жұмыстарын қажет ететін ерекшеліктер сияқты шығындар факторларын анықтауға болады. Мысалы, критикалық емес тесіктің төзімділігін ±0,002" -ден ±0,005" -ке дейін азайту құралдың өмірін едәуір ұзартады және бөлшектің бағасын төмендетеді.

Бұл әсіресе прототиптен өндіріске дейін масштабталған кезде өте маңызды. Лазерлік кесу үшін жұмыс істейтін жоба (төмен көлемде) әртүрлі стресс факторлары салдарынан штамптау пресінде (жоғарғы көлемде) жиі сәтсіздікке ұшырайды. Мұндай серіктестер Shaoyi Metal Technology бұл айырмашылықты жоюға маманданған, прототиптеу сатысында расталған конструкциялардың жоғары жылдамдықты, үлкен көлемді штамптау желілері үшін жеткілікті тұрақты болуын қамтамасыз ететін инженерлік қолдауды ұсынады. Мұндай сараптаманы уақытында пайдалану көптеген өнімдерді іске қосқан кезде кездесетін қымбатқа түсетін «құрал-жабдықтарды қайта жобалау циклін» болдырмауға мүмкіндік береді.

Материалды таңдау және дән бағыты стратегиясы

Штамптаудағы материалды таңдау функция, пішінделу және құны арасындағы теңгерім болып табылады. Функционалдық қажеттіліктер негізгі қорытпаны анықтайды (мысалы, коррозияға төзімділік үшін 304 Шойын болаты немесе салмақты азайту үшін 5052 Алюминий), ал нақты температура және талшық бағыты шығарылымның мүмкіндігін анықтайды. Қаттырақ материалдар беріктіктің жоғары деңгейін ұсынады, бірақ күрделі пішіндеу операциялары кезінде сынғыштыққа бейім болады.

Дән бағытының маңызды рөлі

Парақты металл иілу арқылы өндіріледі, ол металл дәнінің құрылымын иілу бағытымен созып жібереді. Бұл анизотропия материалдың дәнге қатысты қалай пішінделгеніне байланысты әртүрлі мінез-құлық көрсететінін білдіреді:

• Дәнге перпендикуляр (қиғаш) иілу: Ең күшті бағыт. Дәнекер құрылымы созылмай, бүгілу арқылы орын ауыстыратындықтан, материал трещинадан қорғалып, тегіс иілулерге төзімді болады.
• Дәндің бағытымен (параллель) бүгу: Ең әлсіз бағыт. Дәндер жеңіл бөлініп, сыртқы радиуста сынуды тудырады, әсіресе 6061-T6 алюминий немесе жоғары көміртегілі болат сияқты қатты қорытпаларда.

Егер тығыз бүктеулер қажет болса, инженерлер сызбада дән бағытын көрсетуі тиіс. Егер бөлшектің геометриясы әртүрлі бағытта бүктеуді талап етсе, беріктік пен пішінделушілікті барлық элементтерде тепе-теңдікке келтіру үшін жиі ретте дәннен 45-градус бұрыш жасай орналастыру қолданылады.

Маңызды геометрия бойынша нұсқаулар: Тесіктер, Саңылаулар және Аралықтар

Пунш пен матрицаның әсерлесу физикасы кесу элементтеріне қатаң математикалық шектеулер қояды. Осы қатынастарды бұзу үзілістерді туғызатын, техникалық үзілістер мен жөндеу шығындарына әкелетін әлсіз матрица бөліктерін жасайды. Төмендегі кестеде стандартты штамповка операциялары үшін келісімге келген «бағдаршам ережелері» жинақталған.

Тесік пен иілу арақашықтығы: Ең жиі кездесетін қателердің бірі — тесікті иілуге тым жақын орнату. Металл радиус бойымен созылған кезде "деформация аймағындағы" кез келген элемент бұрмаланады. Егер құрылым иілуге жақын тесікті міндетті түрде қамтыса, штамптаушы оны иілуден кейін тесуі керек соңырақ иілуден кейін (қосымша станция/құнын қосу) немесе арнайы босату кесігін қолдану керек. Тесікті дөңгелек ұстау үшін стандартты формула — тесіктің шетін иілу жанамасынан кемінде материал қалыңдығының 1,5 есесіне плюс иілу радиусы қашықтықта орналастыру.

Иілу және пішіндеу ережелері: радиустар, фланецтер және рельефтер

Иілу тек бүгу емес, бақыланатын пластикалық деформация. Иілудің сапасын сақтай отырып, үйлесімді нәтиже алу үшін үш параметрді бақылау керек: Минималды иілу радиусы, Фланец ұзындығы және Иілу рельефі.

Ең аз иілу радиусы

Қатты ішкі бұрыштар штампталған бөлшектер үшін жау болып табылады. Нөлге тең радиус (сүйір бұрыш) трещинаның пайда болуына әкелетін кернеу концентрациясының нүктесін жасайды. Көбінесе сыналған болат (CRS) немесе жұмсақ алюминий сияқты пластикалық металдар үшін Ең кіші ішкі иілу радиусы ≥ 1T болуы керек . Стейнлисс болат сияқты қаттырақ материалдар үшін жиі ≥ 2T немесе одан да көп талап етіледі. Кең радиустармен жобалау құралдың қызмет ету мерзімін ұзартады және бөлшектің сынғыштық қаупін азайтады.

Ең аз фланец ұзындығы

Фланецті дәлме-дәл иілу үшін материал иілу процесінің барысында матрицамен түйісуі тиіс. Егер фланец тым қысқа болса, ол иілу аяқталмай-ақ V-тәрізді матрицаға сырғып кетеді, нәтижесінде бұрмаланған, параллель емес шет пайда болады. Стандартты ереже — Фланец ұзындығы материал қалыңдығынан кемінде 3-4 есе ұзын болуы керек . Егер қысқарақ фланец қажет болса, штамптаушы келесі операцияда қосымша қиып тастау үшін алдымен ұзынырақ фланец жасауға мәжбүр болуы мүмкін, бұл бөлшектің құнын арттырады.

Бүгу рельефтері

Егерек бөлшектің толық еніне созылмаса, «Иілу босату» қосылмаған жағдайда иілу сызығының ұшындағы материал жыртылады. Босату – бұл фланец негізіне кесілген кішкентай тікбұрышты немесе жартылай дөңгелек тілік. Бұл тілік иілген материалды иілмеген материалдан бөледі, жыртылу мен деформацияны болдырмау үшін қажет. Босатудың тереңдігі әдетте иілу радиусы + материал қалыңдығынан асып түсуі керек.

Шынайылық пен құнның арасындағы дәлдік шектері

Дәлдік шектерінің қатаңдығы – матрицалардың құнына әсер ететін ең ірі фактор. Қазіргі заманғы дәл тегістеу ±0,001 дюймге дейінгі дәлдікке жетуге мүмкіндік берсе де, бүкіл бөлшек бойынша мұндай дәлдікті талап ету қажет емес және қымбатқа түседі. Талап етілетін дәлдіктің артуы дәлірек матрица компоненттерін (сымды EDM кесу), жиі қолданылатын техникалық қызмет көрсетуді (жүндету) және баяулау престік жылдамдықтарды қажет етеді.

• Блоктық дәлдік шектері: Критикалық емес элементтер үшін (мысалы, босату тесіктері, желдеткіштер), әдеттегі блоктық дәлдік шектеріне сүйеніңіз (әдетте ±0,005" ден ±0,010" дейін).
• Элементтен-элементке өлшеу: Өлшемдерді бөлшектің шетінен емес, бір-бірінен маңызды сипаттамаларға қарай беру керек. Шеті жиі кесу амалымен жасалады, ол тесік құруға қарағанда әлдеқайда айнымалы болады. Тесіктен тесікке дейінгі өлшем беру керекті жерде дәлдік шеңберін тұрақты ұстайды.
• Тек Маңызды Сипаттамалар: Геометриялық өлшемдер мен дәлдік (GD&T) тек құрастыру үшін мүлдем қажет болған жағдайларда ғана қолданылуы керек. Егер фланец бұрышының дәлдігі ±1°-тан ±0,5°-қа дейін қатаңдатылса, престеуші серпінді қайтаруды бақылау үшін матрицаға қайталап соққы беру орнын қосуы мүмкін, бұл құрал-жабдыққа салымды арттырады.

Жиі кездесетін ақаулар мен алдын алу (DFM тізімі)

Инженерлер CAD моделін ресми түрғыза алмас бұрын тез DFM тізімін жүргізу арқылы жиі кездесетін істен шығу түрлерін болжап, оларды жобалау арқылы жоюы мүмкін.

• Шеткерілер: Барлық сығып пішілген шеттердің "сыну" жағында ширақтар бар. Сүйір шеттер пайдаланушының жиі жанасатын бетінде болмауы үшін сіздің сызбаңызда "Ширақ бағыты" көрсетілгеніне көз жеткізіңіз. Рұқсат етілетін стандартты ширақ биіктігі материал қалыңдығының 10% құрайды.
• Серпімді оралу: Иеленгеннен кейін серпімді қалпына келу бұрыштың ашылуына әкеледі. Пышақ оны құралда компенсациялайды, ал тұрақты материал маркаларын (мысалы, нақты жоғары беріктікте болаттың аз қоспасы) қолдану тұрақтылықты сақтауға көмектеседі. Ауытқуларды болдырмау үшін өндірістің ортасында материал жеткізушілерін ауыстырмау керек.
• Май қоймау: Жұқа металлдың үлкен, жеткіліксіз жазық аймақтары май қойғандай иілуге немесе «шыққылауға» бейім. Бөлшекті салмақ қоспай қатайту үшін ребра, рельеф немесе баспалдақ қосу осы ақауды болдырмауға көмектеседі.

Тиімділік үшін инженерия

Металл штамптауда өндіруге ыңғайлылықты жобалау — жобаның мақсатынан бас тарту емес, оны нақтылыққа сай түзету дегенді білдіреді. Штамптау процесінің физикасын сыйлау — минималды қатынастарды сақтау, дұрыс материал бағытын таңдау және дәл шектерді ұтымды қолдану арқылы инженерлер өндіру құнын төмендетіп, ұзақ мерзімді өндіру тұрақтылығын қамтамасыз ете алады. Престе оптимизацияланған бөлшек — пайда, сапа және жылдамдық үшін оптимизацияланған бөлшек.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Металды тегістеудегі ең кіші тесік өлшемі қандай?

Жалпы ереже бойынша, тесілген тесіктің диаметрі материал қалыңдығынан (1T) кем болмауы керек. Шойын болат сияқты жоғары беріктіктегі материалдар үшін шпильканың сынбауы үшін 1,5T немесе 2T қатынасы ұсынылады. Егер кішірек тесіктер қажет болса, оларды екінші операция ретінде бұрғылау немесе өңдеу қажет болуы мүмкін.

3. Материалдағы дәнді бағыт иілуіне қалай әсер етеді?

Металл дәні бағыты ағаш парақтарын иілу процесі кезінде пайда болады. Дәнге перпендикулярлы (арасынан) иілу беріктігі жоғарырақ және трещин пайда болмай, тегіс иілуіне мүмкіндік береді. Дәнмен параллель иілу әлсізірек және сыртқы радиуста сынуға бейім. Маңызды құрылымдық иілістер әрқашан дәнге көлденең бағытталуы керек.

5. Бланкинг пен пирсингтің айырмашылығы неде?

Бланкинг — бұл бөлшектің жалпы сыртқы пішінін металдық жолақтан кесу операциясы; алынып тасталған бөлік пайдалы бөлік болып табылады. Перфорация (немесе сақиналы кесу) — ішкі тесіктерді немесе пішіндерді кесу операциясы; алынып тасталған бөлік қалдық (сақина) болып табылады. Екеуі де кесу операциялары, бірақ матрицалық станциялар тізбегінде әртүрлі мақсаттарға қызмет етеді.