ҚЫСҚАША

Құйма бөлшектерді өңдеу үшін конструкциялау — бастапқы құю процесі мен қосымша өңдеудің кез келген талаптары үшін компонентті оңтайландыру мақсатында Жасауға ыңғайлылықты (DFM) қолданатын маңызды инженерлік пән. Сәтті нәтиже шойын бұрыштар, біркелкі қабырға қалыңдығы және жеткілікті радиустар сияқты металл ағысын жеңілдететін және бөлшекті шығаруды жеңілдететін элементтерді қамтамасыз етумен қатар, дәлдік талап ететін элементтер үшін жеткілікті материал қалыңдығын қосу сияқты механикалық өңдеуге дайындалу арасындағы тепе-теңдікке байланысты. Бұл біріктірілген тәсіл бағаны төмендету, ақауларды азайту және жоғары сапалы, экономикалық соңғы өнім жасау үшін маңызды.

Құйма бөлшектер үшін Жасауға Ыңғайлылықты Негіздері (DFM)

Сәтті құйма компоненттерді жасаудың негізінде - Құюға ыңғайлылықты (DFM) әдістемесі жатыр. Оны dynacast-тің бастаушыларға арналған нұсқаулығында , DFM — бөлшектерді ең тиімді және шығындарды минимизациялайтындай етіп жасау үшін оларды құрастыру практикасы. Негізгі мақсаттарға материал көлемін азайту, салмақты минимизациялау және маңызды болып табылатын механикалық өңдеу сияқты екінші деңгейлі операцияларға деген қажеттілікті шектеу кіреді, себебі бұл жалпы бөлшек құнының елеулі бөлігін құрайды. Инженерлер конструкторлық кезеңнің басында өндірістегі мүмкін болатын мәселелерді шешу арқылы кейіннен пайда болатын қымбат шешімдерден құтыла алады.

DFM-де маңызды стратегиялық шешім — әсіресе бастапқы үлгіден массалық өндіріске дейінгі өнімнің толық өмірлік циклын ескерген кезде — механикалық өңдеу мен құю арасында таңдау жасау. Бастапқы үлгілерді жасауда механикалық өңдеу шеберлік көрсетеді, себебі ол жылдамдық пен икемділікті қамтамасыз етеді. CAD файлы күндер ішінде нақты бөлшекке айнала алады, алғашқы құрылғыларға үлкен шығынсыз тез қайталануға мүмкіндік береді. Дегенмен, бөлшек басына шаққандағы өңдеу құны қымбат. Керісінше, сериялық өндірісте құю негізгі технология болып табылады. Ол алғашқы кезеңде құрылғыларға үлкен инвестицияны (жалпы жағдайда 20-25 апта бойы әкелетін) талап етсе де, жоғары көлемдегі өндірісте бір өнімге шаққандағы құны реттеледі, бұл Modus Advanced компаниясының стратегиялық талдауында атап көрсетілген .

Бұл экономикалық теңгеріс жиі «Екі дизайн тәсіліне» алып келеді. Прототиптік дизайн шаршы бұрыштар мен қабырғалардың айнымалы қалыңдығы сияқты CNC өңдеуге оптималды түрде ие болады, бұл тез сынауға мүмкіндік береді. Кейіннен көтерме бұрыштар мен біркелкі қабырғалар сияқты құюға ыңғайлы ерекшеліктері бар жеке өндірістік дизайн жасалады. Уақыт пен бюджетті тиімді басқару үшін осы айырмашылықты түсіну маңызды.

Төмендегі кестеде әртүрлі өндіріс көлемдерінде өңдеу мен құю арасындағы бөлшекке шаққандағы типтік шығындар теңгерісі көрсетілген, бұл масштабта құюдың айқын экономикалық артықшылығын көрсетеді.

Механикалық өңдеуге арналған негізгі құю қалыптарын жобалау принциптері

Механикалық өңдеуге дайын, сондай-ақ сәтті құйылған бөлшекті жасау жобалаудың негізгі принциптеріне негізделеді. Бұл ережелер балқытылған металдың қалыпқа қалай түсуін, суынуын және шығарылуын, сонымен қатар кез-келген қосымша өңдеулерді алдын ала болжауды басқарады. Бұл ұғымдарды меңгеру берік, жоғары сапалы бөлшектерді тиімді жасау үшін маңызды.

Бөлу сызықтары мен көлбеу бұрыштар

Берілген бөліну сызығы екі қалып жартысының жанасатын жері. Оның орналасуы — қосымша материал (артық зат, оны кесіп тастау керек) пайда болатын флештің орнын және құралдың күрделілігін анықтайтын, алдымен шешілетін ең маңызды шешімдердің бірі. Жақсы практика ретінде бөлу сызықтары кесіп тастауға жеңіл қол жеткізілетін қырларда орналасуы керек. Маңызды байланысты элемент — бұрышты шығару , ол матрицаның қозғалысына параллель барлық беттерде болатын жеңіл конус түрі. Алюминий үшін жалпы 1-2 градусқа тең болатын бұл конус, бөлшекті зақымдамай немесе құралға аса көп тозу тудырмай шығаруға мүмкіндік береді, бұл нүкте dynacast-тің бастаушыларға арналған нұсқаулығында . Ішкі қабырғалар сыртқы қабырғаларға қарағанда көбірек көлбеу талап етеді, себебі металл суыған кезде оларға сығылады.

Қабырғаның біркелкі қалыңдығы

Бөлшек бойынша қабырғаның біркелкі қалыңдығын сақтау — құю қалыптау конструкциясындағы ең маңызды ереже болып табылады. Біркелкі емес қабырғалар қабырғаның жылжуы, тесікшелері мен бұрылыстары сияқты ақауларға әкеледі. Қалың бөліктердің қатаюы ұзағырақ уақытты қажет етеді, цикл уақыты ұзарып, ішкі кернеулер туындайды. Егер қалыңдықта айырмашылықтардан құтылу мүмкін болмаса, оларды біртіндеп өту арқылы жасау керек. Тіреуіштер сияқты элементтердің біркелкілігін сақтау үшін конструкторлар олардың ортасын бос қалдырып, беріктікті арттыру үшін рибкалар қосуы керек, материалдың қатты блоктары ретінде қалдырмау керек.

Фаскалар, радиустар және рибкалар

Сүйір бұрыштар құю процесіне де, соңғы бөлшектің беріктігіне де зиянды әсер етеді. Дөңгелектеру (домалақ ішкі бұрыштар) және радиустар (домалақ сыртқы бұрыштар) қалып пен құйылған бөлшектегі кернеу концентрацияларын азайту және балқытылған металдың тегіс ағуын қамтамасыз ету үшін маңызды. Кең радиустар инъекция кезіндегі турбуленттілікті болдырмауға және екінші реттік шайқау операцияларының қажеттілігін жояды. Қасырет құрылымдық күшейтпелер, материал көлемін немесе салмақты мәнді түрде арттырмай қабырғаларға беріктік қосады. Олар сонымен қатар металды қалыптың алыс аймақтарына таратуға көмектесетін каналдар ретінде пайдаланылады. Оптималды кернеу таралуы үшін жиі қабырғалардың тақ санын қолдану ұсынылады.

Келесі кесте осы негізгі конструкциялық элементтерге арналған ең жақсы практикаларды жинақтайды.

Кейінгі механикалық өңдеу операциялары үшін стратегиялық ескертпелер

DFM мақсаты — матрицадан тікелей торосы бар бөлшекті жасау болса да, тегістеу мұндай элементтерді жасау үшін жиі қажет болады: тегістеу мұндай элементтерді жасау үшін жиі қажет болады: резьбалы тесіктер, өте жазық беттер немесе тегістеу шектеулерінен гөрі дәлме-дәл келетін допусстар. Сәтті дизайн бастапқы кезден бастап осы екінші операцияларды алдын ала көздейді. Негізгі мәселе тегістеу мен механикалық өңдеуді бөлек сатылар ретінде емес, қосымша процестер ретінде қарау.

Ең маңызды ескертпелердің бірі — жеткілікті мөлшерде қосу өңдеу үшін қосымша материал . Бұл кейінірек өңделетін аймақтарда қосымша материалмен литейный бөлшектерді жобалау дегенді білдіреді. Алайда, мұнда ұсақ-түйек тепе-теңдік сақталуы қажет. Тым көп материалды алып тастау — көптеген матрицалық құю бөлшектеріне тән ішкі ұялылықты ашып қояды. « General Die Casters » бағдарламасында атап өтілгендей, бөлшектің бетін тазартып, соңғы өлшемге жетуге мүмкіндік беретін, бірақ бөлшектің негізгі нұсқасына тым терең енбейтіндей етіп, материалдың қосымша қабатын қалдыру — жиі қолданылатын тәжірибе. Бұл қабат әдетте 0,015" мен 0,030" аралығында болады. Қателесуді болдырмау үшін кейбір жобалаушылар екі жеке сызба ұсынады: біреуі — «құйылған күйіндегі» бөлшек үшін, ал екіншісі — өңдеуден кейінгі «соңғы» бөлшек үшін.

Бөлшектің геометриясы физикалық қолжетімділікке сәйкес жобалануы керек. Оған CNC машинасында бөлшекті берік бекіту үшін тұрақты, жазық беттерді қамтамасыз ету кіреді. Сонымен қатар, дизайнерлер кесу құралдарымен кедергі жасамас үшін немесе сыртқы кемшіліктерден қорғау үшін пішіннен шығаратын инелер сияқты элементтерді стратегиялық орындарға орналастыруы керек. Әрбір дизайн шешімі құю қалыбы мен одан кейінгі механикалық өңдеу приспособленияларына әсері бойынша бағалануы керек.

Бұл екі процестің арасындағы сапаны жақсартуға көмектесу үшін механикалық өңдеуге дайын матрицалық құю дизайны үшін төмендегі тізімді қолданыңыз:

• Ерте Механикалық Өңделетін Элементтерді Анықтау: Тұтас допустар, жазықтық немесе тегістер талап етілетін беттер мен сипаттарды анық көрсетіңіз.
• Қажетті Механикалық Өңдеу Үшін Қосымша Материал Қосу: Механикалық өңделетін беттерге қосымша материал (мысалы, 0,5 мм-ден 1 мм-ге дейін) қосыңыз, бірақ қуыстылықты ашып қоюы мүмкін аса көп материалдан аулақ болыңыз.
• Приспособления Үшін Дизайн Жасау: Бөлшектің тұрақты, параллель беттері болуы керек, оларды СЧПУ операциялары үшін жеңіл және сенімді бекітуге болады.
• Шегеруші Сақиналардың Орнын Тиімдестіру: Қоршаулар немесе тіреулер сияқты маңызды емес, өңделмеген беттерге шегеруші сақиналарды орнатып, аяқталған беттерде іздер қалмауын қамтамасыз етіңіз.
• Құралдың Қолжетімділігін Қарастыру: Стандартты кесу құралдары күрделі баптауларсыз өңдеуді қажет ететін аймақтарға жетуі мүмкін болатынына көз жеткізіңіз.
• Датумдарды Тұрақты Сақтау: Өлшемдік дәлдікті қамтамасыз ету үшін құю және механикалық өңдеу сызбалары үшін бірдей датум нүктелерін пайдаланыңыз.

Материалды Таңдау: Құю мен Өңдеуге Әсері

Қорытпаны таңдау — құю конструкциясын және одан кейінгі механикалық өңдеуін терең әсер ететін негізгі шешім болып табылады. Әртүрлі металдар ағыстықтық, сығылу, беріктік және қаттылық тұрғысынан әртүрлі қасиеттерге ие, бұл ең аз қабырға қалыңдығынан бастап, қажетті конустылық бұрыштарына дейінгі барлығын анықтайды. Матрицалық құюда қолданылатын ең жиі қорытпаларға алюминий, мырыш және магний жатады, олардың әрқайсысы өзіндік ерекшеліктері мен компромистік шешімдерін ұсынады.

A380 сияқты алюминий қорытпалары беріктігі, жеңілдігі және жылу өткізгіштігінің үйлесімді болуымен танымал. Олар автомобиль және өнеркәсіптік көптеген қолданыстарда негізгі таңдау болып табылады. Zamak 3 сияқты мырыш қорытпалары өте жұқа қабырғаларды толтыруға және үлкен бет бітімі бар күрделі пішіндерді жасауға мүмкіндік беретін ерекше құйылғыштыққа ие. Мырыш сонымен қатар матрицадағы тозуды азайтады, нәтижесінде құрал-жабдықтардың қызмет ету мерзімі ұзарады. Магний - жиі қолданылатын құрылымдық металдар ішіндегі ең жеңілі, сондықтан массаны азайту маңызды болып табылатын қолданыстар үшін идеалды, бірақ онымен жұмыс істеу қиын болуы мүмкін.

Материалды таңдау дизайн ережелеріне тікелей әсер етеді. Мысалы, саланың нұсқаулықтарына сәйкес цинк 0,5 градус шамасындағы көлбеу бұрыштарымен және жұқа қабырғалармен құюға болады, ал алюминий әдетте 1-2 градус көлбеу және жартылай қалың бөліктерді қажет етеді. Әсіресе автомобиль саласындағы жоғары кернеулерге төзімді материалдарды қарастырған кезде, сонымен қатар дәлме-дәл шабумен жасалған автомобиль бөлшектерін мамандандырып жасайтын компаниялар маңызды қолданыстар үшін беріктігі мен төзімділігі жоғары компоненттер ұсынуы мүмкін екенін атап өту қажет.

Төмендегі кестеде таңдау процесін жеңілдету үшін қолданылатын құйма қорытпалар салыстырылған.

Табысты құю мен өңдеуді теңестіру

Соңында, құймалы бөлшектерді өңдеу үшін құрастырудың үздіксіз тәсілінде тұрады. Бұл құю мен өңдеуді жеке-жеке мәселелер ретінде қарастыратын бөлек ойлау стилінен бас тартуды талап етеді. Оның орнына, конструкторлар оларды бір ғана өндірістік стратегияның екі интеграцияланған кезеңі ретінде қарауы керек. Ең тиімді және ең жоғары нәтижелі компоненттер екі процестің де қажеттіліктерін ширақтай қамтамасыз ететін конструкциядан туындайды.

Бұл DFM-нің негізгі ережелерін қабылдау дегенді білдіреді: қалыңдығы біркелкі болатындай ету, еңістіктер мен фаскаларды енгізу және мүмкіндігінше күрделілікті азайту. Сол сияқты, механикалық өңдеу үшін материал қалдыру, бекіткіштерге ыңғайлы болатындай етіп жобалау және маңызды нүктелерді тұрақты ұстау арқылы екінші реттік операциялар үшін стратегиялық жоспарлауды қамтиды. Материалды таңдау бойынша дұрыс шешімдер қабылдау және төмен көлемді механикалық өңдеу мен жоғары көлемді құю арасындағы экономикалық тепе-теңдікті түсіну арқылы инженерлер прототиптен өндіріске дейінгі жолды сенімді және тиімді түрде жүре алады.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Құю қалыптау жобалаудағы ең кең тараған қате не?

Ең кең тараған қате — қалыңдығы біркелкі болмауы. Жұқа бөліктен жуан бөлікке кенеттен өту салқындатудың теңсіздігіне әкеп соғады, бұл қуыстылық, шөгу белгілері және бөлшектің құрылымдық беріктігін бұзуы мүмкін ішкі кернеулер сияқты көптеген мәселелерге әкеледі.

2. Механикалық өңдеу операциясы үшін қанша материал қалдыру керек?

Жалпы ереже бойынша, кесу құралы таза, дәл бетін жасай алатындай, бірақ құйманың ішкі қабатындағы ыңғайсыздықты ашпайтындай тереңдікте болатындай, 0,015-0,030 дюйм (немесе 0,4 мм-ден 0,8 мм-ге дейін) қосымша материал қалдыру керек. Бұл материалды жиі механикалық өңдеу үшін қалдырылған материал деп атайды.

3. Неліктен матрицалық құю үшін сүйір ішкі бұрыштар жаман?

Сүйір ішкі бұрыштар бірнеше мәселені туғызады. Олар балқыған металдың ағынына кедергі жасап, турбуленттік пен ықтимал ақауларға әкеледі. Сонымен қатар, олар дайын бөлшек пен өзінің болат матрицасында да кернеуді шоғырландырушы рөл атқарады, бұл трещинаның пайда болуына және құралдың уақытынан бұрын шығындалуына әкелуі мүмкін. Бұрыштарды дөңгелектеу үшін фаскаларды қолдану сапа мен құралдың қызмет ету мерзімі үшін маңызды.