Автокөлік инженерлері үшін қажетті пісіру құрылымының жобасы

ҚЫСҚАША

Автомобиль инженерлеріне арналған тартып жасау бойынша нұсқаулық бақыланатын деформация арқылы жоғары беріктікке ие, сенімді және өндірістік металдан жасалған бөлшектерді жасауға бағытталған. Табысты болу үшін бірнеше маңызды дизайн факторларын меңгеру қажет: матрицадан бөлшекті оңай шығару үшін тиісті көлбеу бұрыштарын белгілеу, металл ағымын қамтамасыз ету және ақауларды болдырмау үшін жеткілікті доға және бұрыш радиустарын анықтау, сонымен қатар жұмыс сипаттамаларын қанағаттандыру үшін жоғары беріктікке ие болат немесе жеңіл алюминий сияқты материалды таңдау. Сенімді және экономикалық тұрғыдан тиімді автомобиль бөлшектерін шығару үшін осы принциптерге қатаң сақталу қажет.

Автомобиль инженериясындағы тартып жасаудың негізгі принциптері

Түйіршектеу — бұл соққы, престеу немесе домалау арқылы берілетін жергілікті сығылу күштерін қолданып металды пішіндеу технологиясы. Металды қалыпқа құюға негізделген литей процесінен өзгеше түйіршектеу металдың ішкі дәнекерлік құрылымын жетілдіреді және оны бөлшектің геометриясымен сәйкестендіреді. Көбінесе жоғары температурада (қызған түйіршектеу) жүргізілетін бұл процесс бөлшектің беріктігін, созылғыштығын және жорамалдыққа төзімділігін едәуір арттырады. Бұл автомобиль өнеркәсібінде сенімділік пен жүктеме астындағы жұмыс өнімділігі маңызды болғандықтан, оның қажеттілігін анықтайды.

Автомобиль қолданыстарында, жоғары кернеу мен соққы жүктемелерге ұшырайтын маңызды бөлшектер үшін пышақтап соғу басым таңдау болып табылады. Кривошиптер, шатундар, ілмектеуіш бөлшектер және беріліс тістегіштері сияқты бөлшектер жиі пышақтап соғылады. Пышақтап соғу арқылы қол жеткізілетін дәндердің жетілдірілген ағыны тасталған немесе өңделген баламаларына қарағанда беріктеу және сенімдірек бөлшектерді жасайды. Бұл тән беріктік қауіпсіздікті немесе қызмет көрсету мерзімін нашарлатпай-ақ жеңіл бөлшектерді жобалауға мүмкіндік береді, бұл көліктің отын тиімділігін және өнімділігін жақсартуда маңызды фактор болып табылады. Осы пайдалы қасиеттерді толық пайдалану үшін алдымен жобалау тәсілі өте маңызды.

Жақсы орындалған ұстау конструкциясы тек жоғары механикалық қасиеттерді ғана қамтамасыз етпейді, сонымен қатар өндірістің тиімділігін арттыру үшін барлық өндірістік жұмыс үдерісін оптималдандырады. Бастапқы конструкторлық сатыда ұстау процесін ескеру арқылы инженерлер материалдардың қалдықтарын азайта алады, қосымша өңдеу операцияларының қажеттілігін төмендетеді және ұстау матрицаларының қызмет ету мерзімін ұзарта алады. Осы шаруашылық тиімділігін ескере отырып конструирование (DFM) деп аталатын алдын ала келісім, соңғы бөлшектің беріктігі мен сенімділігі қана емес, сонымен қатар массалық өндірісте экономикалық тиімділігін қамтамасыз етеді.

Өндірістің тиімділігін ескере отырып конструирование (DFM) бойынша негізгі ескертулер

Тиімді ұстау негізінде өндірістің тиімділігін ескере отырып конструирование (DFM) принциптерін терең түсіну жатыр. Бұл нұсқаулар бөлшектің тиімді, үздіксіз және экономикалық түрде өндірілуін қамтамасыз етеді. Автомобиль инженерлері үшін цифрлық дизайнды жоғары өнімді физикалық бөлшекке айналдыру үшін осы ескертулерді меңгеру маңызды.

Бөліну сызығы

Бөліну сызығы шаблонның екі жартысының жанасу жазықтығы болып табылады. Оның орналасуы металдың ағуына, матрицаның күрделілігіне және соңғы бөлшектің дәнекер құрылымына әсер ететіндіктен, шаблондау конструкциясындағы ең маңызды шешімдердің бірі болып табылады. Дұрыс орналасқан бөліну сызығы матрицаны ықшамдайды, шырынды (матрицадан шығып қалатын артық материал) минималдандырады және енгізулерді болдырмауға көмектеседі. Идеялық түрде бөліну сызығы бөлшектің ең үлкен көлденең қимасында орналасуы тиіс, бұл металл ағынын жеңілдетеді және бөлшекті шығаруды ыңғайлы етеді.

Жобалық бұрыштар

Драфт бұрышы - бұйымның вертикальды беттеріне берілетін сәл еңістеу. Оның негізгі мақсаты - пішіннен бөлшекті шығаруды жеңілдету. Драфт бұрышы жеткіліксіз болса, бөлшек пішінге жабысып қалуы мүмкін, ол бөлшектің өзіне де және қымбат пішінге де зақым келтіруі мүмкін. Болат бұйымдар үшін стандартты драфт бұрыштары әдетте 3-7 градус аралығында болады, алайда нақты бұрыш бөлшектің күрделілігіне және пішіннің тереңдігіне байланысты өзгеруі мүмкін. Жеткіліксіз драфт - өндірісті тоқтата алатын және шығындарды әлдеқайда арттыратын жиі кездесетін конструкциялық кемшілік.

Фаска және бұрыш радиустары

Сүйір ішкі және сыртқы бұрыштар ұстау процесіне зиянды әсер етеді. Ішкі бұрыштарда - фаскалар мен сыртқы бұрыштарда - радиустардың болуы бірнеше себептермен маңызды. Олар матрица қуысының барлық бөліктеріне металлдың тегіс ағуын қамтамасыз етеді және металдың өзіне-өзі желкеуі нәтижесінде пайда болатын қабатталулар немесе суық жабылулар сияқты ақаулардың алдын алады. Радиустар сонымен қатар өнімнің соңғы бөлігіндегі кернеудің шоғырлануын азайтуға көмектеседі, осылайша оның жорамал беріктігін және жалпы ұзақ мерзімділігін арттырады. Сонымен қатар, матрицадағы дөңгелектірілген бұрыштар тозуға және сынғыштыққа төтеп беруге төзімдірек, бұл құралдың қызмет ету мерзімін ұзартады.

Қабырғалар, перделер және ұяшықтар

Қабырғалар беріктік қосу үшін қолданылатын жұқа шығыңқылар, ал тораптар – тартпа бөлшектерінің басқа бөліктерін байланыстыратын металлдың жұқа бөліктері. Осы элементтерді құрастырған кезде металдың ағуын жеңілдету үшін оларды қысқа және енді болып ұстау маңызды. Биік, жұқа қабырғалар толығымен толтырылмай қалуы мүмкін және тым тез суынуы мүмкін, бұл ақауларға әкеледі. Дәл осылайша, терең ұяшықтардан материалдың қатусына және аса көп тартпа қысымының қажеттілігіне байланысты қашу керек. Қабырғаның биіктігі оның қалыңдығынан алты еседен артық болмауы – жақсы ереже.

Допускалар мен өңдеу мөлшерлері

Түйіршіктеу — жақын таза пішінді процесс, бірақ ол механикалық өңдеудің дәлдігін қамтамасыз ета алмайды. Дизайнерлер өңдеудегі өзгерістерді, мысалы, матрицаның тозуы мен жылулық сығылуын ескеретін нақты допусстарды көрсетуі тиіс. Нақты өңдеуі бар беттерге жиі қосымша материал қабаты — механикалық өңдеуге арналған рұқсат беру мөлшері қосылады. Бұл бөлшекті соңғы өлшемдеріне CNC-мен өңдеу кезінде проблемаларсыз жеткілікті материал болуын қамтамасыз етеді.

Материалды таңдау және оның дизайна әсері

Материалды таңдау — бұйымның механикалық қасиеттеріне, салмағына, құнына және өндіру процесіне тікелей әсер ететін түйіршіктеу дизайнындағы негізгі шешім. Автокөлік саласында материалдар жоғары кернеу, экстремалды температуралар және коррозия қаупі сияқты қатаң жұмыс жағдайларын көтере алатындай етіп таңдалуы тиіс. Таңдалған материалдың қасиеттері қабырға қалыңдығынан бастап, қажетті радиустарға дейінгі бірнеше дизайн параметрлерін анықтайды.

Автомобильде шабу кезінде жиі қолданылатын материалдарға болаттың әртүрлі маркалары, алюминий қорытпалары және жоғары өнімділік қажет болатын жағдайларда кездейсоқ титан жатады. Ерекше беріктігі мен қаттылығымен танымал болат кривошип біліктері мен тістегіш сияқты бөлшектер үшін қолданылады. Алюминий салмақты азайту маңызды болатын ілмеге алу элементтері мен қозғалтқыш орындары сияқты бөлшектер үшін идеалды болып табылатын жеңіл альтернатива ретінде ұсынылады және мықты коррозияға төзімділік көрсетеді. Осы материалдардың біреуін таңдау кезінде беріктік, салмақ және құны арасында теңдестіру жасалады.

Таңдалған материалдың шойылтуға жарамдылығы — трескінсіз пішін алу қабілеті — конструкцияны әсер ететін маңызды фактор. Мысалы, кейбір жоғары беріктікке ие болат қорытпалары созылмалылығы төмен болып келеді және матрицадағы материалдың дұрыс ағуын қамтамасыз ету үшін үлкен бұрыштар мен қосымша фаскалық радиустар қажет етеді. Алюминий жеңіл болса да, оның жылулық қасиеттері өзгеше болып келеді және шойылту температурасы мен қысымына түзетулер енгізу қажет болуы мүмкін. Төменде жиі қолданылатын шойылту материалдарының салыстырмасы көрсетілген:

Нәтижеде, материалды таңдау — бұл конструкция инженері мен ұстау жеткізушісі арасындағы ынтымақтастық үдеріс. Ерте кеңесіп отыру соңғы қолданба үшін қажетті өнімділік талаптарын қанағаттандыратын қоспаны таңдауға және оны тиімді, өндіруге тиімді ұстау үдерісімен үйлестіруге кепілдік береді.

CAD-дан бастап компонентке дейін: Құрал-жабдық және үдерісті интеграциялау

Цифрлық құрылымнан нақты шойылтылған бөлшектерге өту кезінде құрылым таңдауы тікелей өндірістік жабдықтар мен жұмыс үдерісіне әсер ететін күрделі үдеріс болып табылады. Қазіргі заманғы автомобиль құрылымы бөлшектерді модельдеу және шойылту үдерісін симуляциялау үшін Компьютерлік Жобалау (CAD) және Компьютерлік Инженерия (CAE) бағдарламаларына күшті тәуелді. Бұл құралдар инженерлерге шекті элементтердің талдауын (FEA) жүргізіп, метал ағынын болжауға, потенциалды кернеу концентрацияларын анықтауға және физикалық жабдық жасалмас бұрын құрылымды оптимизациялауға мүмкіндік береді. Бұл цифрлық растау сәтсіздік қаупін 40%-ға дейін азайтуы мүмкін, ал қымбатқа түсетін қателер мен кешігулерден сақтандырады.

Тесіктердің пішіні өңделетін бөлшектің геометриясын дәл көрсетеді. Бөлшектің бөлу сызығы мен жанама бұрыштарынан бастап, қисық радиустарына дейінгі әрбір конструкциялық есептеу қатты металлға түсіріліп, матрица қуысы жасалады. Бөлшектің күрделілігі матрицаның күрделілігін анықтайды, ал бұл өз кезегінде шығындар мен дайындау уақытына әсер етеді. Жай симметриялық бөлшектер, жеткілікті жанама бұрыштары мен радиустары бар бөлшектер үшін қарапайым, төзімді матрицалар қажет. Керісінше, күрделі пішіндерге көпбөлшекті матрицалар немесе қосымша өңдеу сатылары қажет болуы мүмкін, бұл шығындарды және тозу ықтималдығын арттырады.

Конструкцияны өңдеушілердің мүмкіндіктерімен үйлестіру сәттілікке кілт болып табылады. Надежді және сенімді автомобиль компоненттері үшін мамандандырылған серіктестер бағасыз кеңес беруі мүмкін. Мысалы, Shaoyi Metal Technology автомобиль өнеркәсібі үшін жоғары сапалы, IATF16949 сертификаты бар ыстық түрде түзетумен айналысады және шаблонды өзіндік жасаудан бастап толық көлемді өндіріске дейінгі барлық қызметтерді ұсынады. Дизайн процесінің ерте кезеңінде мұндай мамандармен жұмыс істеу компоненттің тек жұмыс қабілеті үшін ғана емес, сонымен қатар құрал-жабдықтар, материалдардың қасиеттері мен процесс бақылау туралы білімдерін пайдаланып, тиімді, үлкен көлемді өндіру үшін де оптималды болуын қамтамасыз етеді.

Бастан ұстауға тиісті ең жақсы практикалар мен орын алатын жиі қателер

Орныққан ең жақсы практикаларға сәйкес әрекет ету және жиі жіберілетін қателерден қашу — түзету дизайнын меңгерудің соңғы қадамы. Жақсы құрастырылған бөлшек тек жақсы жұмыс істемейді, сонымен қатар оны өндіру оңай және экономикалық тиімді болады. Бұл бөлім дизайнерлік процесте ұстанылуы тиіс негізгі принциптерді және аулақ болу керек қиындықтарды жинақтайды.

Негізгі ең жақсы практикалар

• Геометрияны ықшамдау: Мүмкіндігінше қарапайым, симметриялық пішіндерді таңдаңыз. Бұл металл ағынының біркелкі болуына ықпал етеді, қалыптың құрылымын ықшамдайды және ақаулардың пайда болу ықтималдығын азайтады.
• Біркелкі қалыңдықты қамтамасыз етіңіз: Бөлшектің барлық көлденең қимасында тұрақты қалыңдықты сақтауға тырысыңыз. Бұл біркелкі суытуға, бұрмаланудың және қалдық кернеудің пайда болу қаупін азайтуға көмектеседі.
• Радиусты кең пайдаланыңыз: Әруақытта үлкен фаска мен бұрыш радиустарын қолданыңыз. Бұл материалдың оңай ағуын қамтамасыз ету үшін маңызды, сонымен қатар кернеу концентрациясын азайтады және шаншымалардың қызмет ету мерзімін ұзартады.
• Қажетті көлбеулікті көрсетіңіз: Шаншыма қозғалысы бағытына параллель барлық беттерге жеткілікті көлбеу бұрыштарын (әдетте 3-7 градус) қолданыңыз, бұл бөлшектің жеңіл шығарылуын қамтамасыз етеді.
• Шаншыма серіктесіңізбен ерте байланысқа шығыңыз: Бастапқы дизайн сатысында шаншыма жеткізушіңізбен байланысқа шығыңыз. Олардың сараптамасы сізге өндірістік ыңғайлылық үшін дизайнды оптимизациялауға, уақыт пен ақша үнемдеуге көмектеседі.

Қателіктерге мысал

• Сүйір бұрыштарды жобалау: Сүйір ішкі немесе сыртқы бұрыштар - кернеу концентрациясының негізгі көзі болып табылады және бөлшек немесе шаншымада трещинаның пайда болуына әкеп соғады. Сонымен қатар олар металдың ағуына кедергі жасайды.
• Ойықтарды қосу: Undercuts бөлшекті қарапайым екі бөлікті қалыптан шығарудың алдын алады. Олар құрал-жабдықтың күрделілігі мен құнын ретсіз арттырады және олардан құтылу немесе екінші операцияда өңдеу үшін жобалау қажет.
• Қажетсіз дәлдік беру: Технологиялық процестің өзі табиғи түрде шыдай алатынан қатаңырақ дәлдік талап ету қымбат екінші өңдеу операцияларын қажет етеді.
• Жұқа, терең ребра немесе ұяшықтар жасау: Биік, жұқа ребра мен терең, тар ұяшықтар материалды шаю кезінде толтыру қиын болады және толық емес бөлшектер немесе ақаулар пайда болуы мүмкін.
• Бөлу сызығын ескермеу: Бөлу сызығының сәйкессіз орналасуы күрделі және қымбат құрал-жабдықтарға, артық шаянға және бөлшектің беріктігін нашарлататын қолайсыз дән ағынына әкеп соғуы мүмкін.