TRUMPAI

Projektuojant liejimo forma gaminius apdirbimui, svarbi inžinerinė disciplina taiko projektavimo gaminamumo (DFM) principus, kad būtų optimizuotas komponentas tiek pradinei liejimo procesui, tiek bet kokiam reikalingam antriniam apdirbimui. Sėkmė priklauso nuo to, kaip subalansuotos ypatybės užtikrina sklandų metalo tekėjimą ir lengvą gaminio išstūmimą – tokios kaip nuolydžio kampai, vienodas sienelių storis ir pakankamai dideli apvalinimai – kartu su atsižvelgimu į apdirbimą po liejimo, pavyzdžiui, pridedant pakankamai medžiagos atsargų tiksliai tolerancijai. Toks integruotas požiūris būtinas sąnaudų mažinimui, defektų sumažinimui ir aukštos kokybės, ekonomiško galutinio produkto kūrimui.

Projektavimo gaminamumui (DFM) pagrindai liejimo formomis gaminamiems daliams

Sėkmingų liejimo formomis gaminamų detalių kūrimo esmę sudaro projektavimo gaminamumui (DFM) metodika. Kaip paaiškinta pradedančiųjų gide iš Dynacast , DFM yra detalių projektavimo praktika, kurią siekiama kuo efektyviausiai ir ekonomiškai pagaminti. Pagrindiniai tikslai – sumažinti medžiagos tūrį, suvesti prie minimumo svorį ir, svarbiausia, apriboti antrinių operacijų, tokių kaip apdirbimas staklėmis, poreikį, nes jos gali sudaryti didelę visos detalės savikainos dalį. Sprendžiant galimus gamybos klausimus jau projektavimo etape, inžinieriai gali išvengti brangių pataisymų vėlesniais etapais.

Svarbus strateginis sprendimas, susijęs su gamybos ir montavimo projektavimu (DFM), yra pasirinkti tarp apdirbimo ir liejimo, ypač atsižvelgiant į produkto visą gyvavimo ciklą – nuo prototipo iki masinės gamybos. Apdirbimas yra lyderis prototipavime, siūlantis greitį ir lankstumą. CAD failas per kelias dienas gali tapti fizinė detalė, leidžiantis greitai kartoti be didelių išlaidų formavimo įrankiams. Tačiau apdirbimo kaina vienam gaminiui yra brangi. Priešingai, liejimas yra pagrindinė jėga serinei gamybai. Nors jam reikia didelių pradinių investicijų į formavimo įrankius – dažnai su 20–25 savaičių pristatymo laikais – vienetinė kaina smarkiai mažėja esant didelėms partijoms, kaip pabrėžiama strateginėje Modus Advanced analizėje .

Šis ekonominis kompromisas dažnai veda prie „dviejų dizainų požiūrio“. Prototipo dizainas yra optimizuojamas CNC apdirbimui, leidžiant aštrias kampus ir kintamo storio sienas, kurios palengvina greitą testavimą. Atskiras gamybos dizainas tada kuriamas su liejimui draugiškomis savybėmis, tokiais kaip ištraukos kampai ir vienodo storio sienos. Šio skirtumo supratimas yra būtinas efektyviai valdyti grafikus ir biudžetus.

Žemiau pateikta lentelė iliustruoja tipiškus vieno gaminio sąnaudų kompromisus tarp apdirbimo ir liejimo esant skirtingam gamybos kiekiui, parodydama aiškią ekonominę liejimo pranašumą mastelio atžvilgiu.

Pagrindiniai formos liejimo projektavimo principai apdirbimui

Sėkminga liejimo forma pagaminta detalė, kuri taip pat paruošta apdirbimui, priklauso nuo tam tikrų pagrindinių projektavimo principų. Šie taisyklės nustato, kaip į formas įtakomas molinio metalo tekėjimas, aušimas ir išstūmimas, viską atsižvelgiant į būtinus galutinės apdailos etapus. Šių sąvokų valdymas yra būtinas tvirtoms, aukštos kokybės detalėms efektyviai kurti.

Skirties linijos ir ištraukos kampai

The skirtumo linija yra vieta, kur susitinka dvi formos pusės. Jos vietos pasirinkimas yra vienas pirmųjų ir svarbiausių sprendimų, nes jis veikia pleišto (perteklinės medžiagos, kurią reikia pašalinti) vietą bei įrankio sudėtingumą. Kaip geriausia praktika, skirties linijos turėtų būti dedamos ant briaunų, kurias lengva apkarpyti. Svarbi susijusi savybė yra ištraukos kampas , kuris yra nedidelis nuolydis visose paviršių plokštumose, lygiagrečiose įvoros judėjimui. Šis nuolydis, paprastai 1–2 laipsniai aliuminiui, būtinas detalės išstūmimui, kad nebūtų pažeista detalė arba pernelyg nesusidėvėtų įrankis, kaip tai pabrėžiama pradedančiųjų gide iš Dynacast . Vidinėms sienelėms reikia didesnio nuolydžio nei išorinėms, nes metalas auštant susitraukia ant jų.

Vienos formos sienos storis

Išlaikyti pastovų sienelių storį visoje dalyje yra galbūt svarbiausias taisyklė liejimo formomis konstravime. Nesuvienodintos sienelės sukelia nelygų aušimą, dėl ko atsiranda defektai, tokie kaip porėtumas, susitraukimas ir išlinkimas. Storos dalys ilgiau kristalizuojasi, todėl padidėja ciklo trukmė ir kyla vidiniai įtempiai. Jei storių skirtumų išvengti neįmanoma, jie turėtų būti projektuojami su palaipsniui einančiais pereinamaisiais. Norint išlaikyti vientisumą tokiuose elementuose kaip atbulinės, konstruktoriams juos reikėtų iškirsti ir pridėti standumo diržus vietoj to, kad paliktų kaip vientisas medžiagos mases.

Užapvalinimai, spinduliai ir standumo diržai

Aštrūs kampai neigiamai veikia tiek liejimo procesą, tiek galutinio gaminio vientisumą. Užapvalinimus (apvalinti vidiniai kampai) ir spinduliai (apvalinti išoriniai kampai) yra svarbūs užtikrinant sklandų tiršto metalo tekėjimą bei mažinant įtempimo koncentraciją matricoje ir lietiniame gaminyje. Pakankamai dideli spinduliai prevencijuoja turbulenciją injektuojant ir pašalina būtinybę atlikti antrines apdailos operacijas. Šonkauliai yra konstrukciniai stipriniai, kurie padidina plonų sienelių stiprumą be reikšmingo medžiagos tūrio ar svorio padidėjimo. Jie taip pat veikia kaip kanalai, padedantys metalui patekti į tolimas matricos vietas. Optimaliai paskirstant apkrovą, dažnai rekomenduojama naudoti nelyginį ribų skaičių.

Toliau pateikta lentelė apibendrina geriausias šių pagrindinių konstrukcinių bruožų praktikas.

Strateginiai svarstymai, susiję su povalymo operacijomis

Nors DFM tikslas yra sukurti tinklinio formos dalį tiesiai iš statinio, dažnai reikia po apdorojimo, kad būtų galima pasiekti savybes, kurių negali sukurti liejimo, pvz., išvalyti skyrius, itin plokštus paviršius arba toleracijas, kurios yra griežtesnės nei liejimo gali išlaikyti. Sėkmingai suprojektuotas projektas nuo pat pradžių numatys šias antrines operacijas. Svarbiausia laikyti liejimo ir apdirbimo procesus papildomais, o ne atskirais etapais.

Vienas iš svarbiausių aspektų yra pakankamo apdorojimo įranga - Ne. Tai reiškia, kad išvalytos dalys turi būti suprojektuotos papildomai, o vėliau - apdirbtos. Tačiau balansas yra subtilus. Per daug medžiagos pašalinus, gali atsirasti požeminės sluoksnių, kurios yra būdingos daugeliui išmetaus dalelių. Kaip nurodyta General Die Casters , yra palikti tik tiek atsargų, kad būtų galima išvalyti paviršių ir pasiekti galutinį matmenį, per giliai neperpjaustant dalio branduolio. Šis atsargas paprastai yra nuo 0,015 iki 0,030 cm. Siekiant išvengti painiavos, kai kurie dizaineriai pateikia du atskirus brėžinius: vieną "išliejamos" dalies ir kitą "baigiamoji gaminio dalis" po apdirbimo.

Dalyno geometrija taip pat turi būti sukurta taip, kad būtų fiziškai prieinama. Tai apima stabilių plokščių paviršių, kuriais CNC mašinoje būtų galima saugiai užklijuoti daiktą. Be to, dizaineriai turi strateginiu būdu išjungti išmasinius ištirpintuvus nuo bet kokių paviršių, kurie bus apdirbti, kad būtų išvengta kosmetinių dėmės ar trukdymas pjovimo įrankiams. Kiekvienas projekto pasirinkimas turi būti vertinamas atsižvelgiant į jo poveikį liejimo įrankiui ir vėlesniems apdirbimo įrenginiams.

Kad padėtumėte sumažinti šių dviejų procesų skirtumą, naudokite šį tikrinimo sąrašą, kad galėtumėte sukurti paruoštą liejimo įmušimo projektą:

• Ankstyvai nustatyti mašininių funkcijų: Aiškios apibrėžtys, kurių paviršių ir funkcijų reikia apdirbti, kad būtų pasiektas griežtas tolerancijos, plokštumas ar siūlai.
• Pridėti tinkamą apdirbimo atsargas: Įdirbti papildomą medžiagą (pvz., 0,5 mm-1 mm) ant apdirbtinų paviršių, bet išvengti pernelyg didelio kiekio, kuris gali atskleisti porumą.
• Fiksuokite projektavimui: Įsitikinkite, kad dalis turi stabilius lygiagrečius paviršius, kuriuos galima lengvai ir saugiai užklijuoti CNC operacijoms atlikti.
• Optimizuoti išmetaus spynų vietą: Įdiegti išmetaus spynus į nekritines, neapdirbtas paviršius, pvz., ribas ar galūnes, kad būtų išvengta žymėjimo ant galutinių paviršių.
• Pagalvokite apie įrankių prieinamumą: Įsitikinkite, kad į apdirbtinas vietas galima pasiekti standartiniais pjovimo įrankiais be sudėtingų įrengimų.
• Laikykite datos nuoseklumas: Kad būtų užtikrinta matmenų tikslumas, tiek liejimo, tiek apdirbimo brėžiniuose turi būti naudojami tie patys duomenų taškai.

Materialo pasirinkimas: poveikis liejimo ir apdirbinimo pajėgumui

Lyginio lydinio pasirinkimas yra pagrindinis sprendimas, turintis didelę įtaką tiek liejimo projektui, tiek jo procesoriui. Skirtingi metalai turi skirtingas skystumo, susitraukimo, stiprumo ir kietumo savybes, kurios lemia viską nuo minimalų sienų storumo iki reikiamų srauto kampų. Dažniausiai liejant išmestas lydines yra aliuminis, cinkas ir magnis, kiekvienas iš jų turi savo savybes.

Aluminiumo lydiniai, tokie kaip A380, populiarūs dėl to, kad yra itin stiprūs, lengvi ir šilumos laidomi. Jie yra pasirinkimas daugeliui automobilių ir pramonės programų. Cinko lydiniai, tokie kaip "Zamak 3", turi aukštesnį sklandumą, todėl gali užpildyti itin plonas sienas ir sukurti sudėtingas geometrijų formą su puikia paviršiaus apdaila. Cinkas taip pat sumažina ištėlimą, todėl įrankis tarnauja ilgiau. Magnijus yra lengviausias iš bendrų konstrukcinių metalų, todėl jis idealiai tinka reikmėms, kai svorio mažinimas yra svarbiausias, nors su juo gali būti sunkiau dirbti.

Materialo pasirinkimas tiesiogiai veikia projektavimo taisykles. Pavyzdžiui, pagal pramonės vadovus, cinkas gali būti išpilstas su 0,5 laipsnio kampu ir plonesnėmis sienomis, o aliuminiui paprastai reikia 1-2 laipsnių kampų ir šiek tiek storesnių sekcijų. Kai svarstome medžiagas, skirtas dideliems stresams, ypač automobilių sektoriuje, taip pat verta paminėti, kad kiti gamybos procesai, tokie kaip kalėjimas, gali būti tinkamesni. Pavyzdžiui, įmonės, kurios specializuojasi tiksliai suprojektuotose automobilių kalėjimo dalims, gali gaminti ypatingai tvirtus ir ilgesnius komponentus, reikalingus svarbioms reikmėms.

Toliau pateiktoje lentelėje palyginamos įprastos liejimo įmušimo lydinės, kad būtų galima pasirinkti.

Skirti ir apdirbti

Galų gale, tobulumas dizaino procesuose, skirtose dieliotiems detalėms, yra visapusiškas požiūris. Tam reikia atsisakyti silosinio mąstymo, kai liejimo ir apdirbimo sritys yra traktuojamos kaip atskiros problemos. Tačiau dizaineriai turi juos laikyti dviem integruotais gamybos strategijos etapais. Geriausi ir efektyviausi komponentai yra sukurti taip, kad abiejų procesų reikmėms būtų pritaikyta graziškai.

Tai reiškia DFR pagrindinių principų taikymą: siekiant vienodo sienelių storio, įterpiant pakankamą nuolydį ir apvalinimus bei kiek galima mažinant sudėtingumą. Tuo pačiu metu tai apima būtinų antrinių operacijų strateginį planavimą – numatant apdirbimo priedus, projektuojant patikimą tvirtinimą ir išlaikant pastovius svarbiausius atskaitos taškus. Priimdami informuotus sprendimus dėl medžiagos parinkimo ir suprasdami ekonominius kompromisus tarp mažo apimties apdirbimo ir didelės apimties liejimo, inžinieriai gali su pasitikėjimu ir efektyviai judėti nuo prototipo link gamybos.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Kokia yra dažniausia klaida lyjant formomis?

Daugiausia klaidų daroma tuomet, kai sienelių storis nėra vienodas. Stulpiniai pokyčiai nuo plonų iki storesnių sekcijų sukelia nevienodą aušimą, dėl ko atsiranda daugybė problemų, įskaitant porėtumą, įdubimus ir vidinius įtempimus, kurie gali pakenkti detalės konstrukciniam vientisumui.

2. Kiek medžiagos turėtų būti palikta po apdirbimo operacijoms?

Bendras taisyklė yra palikti nuo 0,015 iki 0,030 colių (arba nuo 0,4 mm iki 0,8 mm) papildomo medžiagos kiekio, dažnai vadinamo apdirbimo atliuku. Paprastai to pakanka, kad pjovimo įrankis galėtų sukurti švarią, tikslia paviršių, nepjaudamas tiek giliai, jog atskleistų galimą paviršiaus poringumą liejinyje.

3. Kodėl aštrūs vidiniai kampai yra blogi presavimui?

Aštrūs vidiniai kampai sukelia keletą problemų. Jie trukdo tiršto metalo tekėjimui, sukelia turbulenciją ir potencialias defektus. Be to, jie veikia kaip įtempimo koncentratoriai tiek baigtame gaminyje, tiek paties plieninio formos, dėl ko gali atsirasti įtrūkimai ir ankstyvas įrankio sugedimas. Būtina naudoti užapvalinimus, kad apvalintų šiuos kampus – tai svarbu kokybei ir įrankio ilgaamžiškumui.