Praktinis liejimo į formas DFM: strategijos kokybei ir kainai

TRUMPAI

Liejimo į formas projektavimas gamybai (DFM) yra svarbi inžinerinė praktika, skirta optimizuoti detalių projektavimą efektyviai ir ekonomiškai gamybai. Pagrindinis tikslas – sumažinti gamybos sudėtingumą, dėl ko mažėja sąnaudos ir gerėja galutinio produkto kokybė. Tai apima pagrindinių principų laikymąsi, tokių kaip ištraukos kampų taikymas, kad detalę būtų lengva išimti iš formos, vienodo sienelių storio palaikymas, siekiant išvengti defektų, pvz., porėtumo, bei apvalkalų ir ribų strategiškas naudojimas, kad būtų padidinta stiprybė, kartu mažinant medžiagos sunaudojimą.

Pagrindiniai liejimo į formas DFM principai: ištrauka, sienelių storis ir spinduliai

Efektyvaus liejimo formavimo dizaino pagrindas remiasi keliomis esminėmis principais, kurie tiesiogiai veikia kokybę, sąnaudas ir gamybos greitį. Šių koncepcijų supratimas yra pirmasis žingsnis link tokios detalės sukūrimo, kuri ne tik funkcionuoja tinkamai, bet ir yra ekonomiška gaminti. Juos ignoruojant, gali kilti eilė problemų – nuo sunkaus išstūmimo ir medžiagos švaistymo iki kritinių konstrukcinių gedimų. Šie pagrindiniai principai – slėpis, sienelių storis bei suapvalinimų ir spindulių naudojimas – atsižvelgia į tiršto metalo tekėjimo ir užšalimo formoje fiziką.

A ištraukos kampas yra nedidelis pasvirimas, taikomas visoms paviršių sienoms, lygiagrečioms tiems, kuriais atsidaro forma. Šis mažas nuolydis, paprastai nuo 1 iki 3 laipsnių, yra būtinas, kad atliejama detalė būtų galima išstumti iš formos švariai ir be pažeidimų. Kai tirštas metalas atvėsta ir susitraukia, jis gali stipriai prilipti prie formos vidinių elementų. Be slėpio, reikalingos išstūmimo jėgos gali deformuoti arba sulaužyti detalę. Kaip išsamiai aprašyta Gabrian'o dizaino gidas , išorinės sienos reikalauja mažesnio nuolydžio, nes detalė traukiasi nuo jų, o vidinės sienos ir skylės reikalingos didesnio nuolydžio, kadangi metalas susitraukia aplink jas.

Išlaikydami vienos formos sienos storis beveik tikrai yra viena svarbiausių DFM taisyklių. Kai sienelių skerspjūviai žymiai skiriasi, įkaitęs metalas atvėsta skirtingais greičiais. Storesnės dalys ilgiau kristalizuojasi, dėl ko gali atsirasti vidiniai įtempimai, porėtumas (dujų burbuliukai) ir paviršiuje įspaudai. Priešingai, per plonos sienelės gali sukelti per ankstyvą metalo sustirpimą, todėl forma nepilnai užpildoma – šis defektas vadinamas nepilnu liejimu. Dauguma konstrukcijų siekia sienelių storį tarp 1,5 mm ir 4 mm. Jei storių skirtumų išvengti neįmanoma, pereinama turi būti laipsniška ir sklandi, kad užtikrintume vientisą metalo tekėjimą ir aušimą.

Galiausiai, aštrių kampų vengimas yra labai svarbus. Tai pasiekiamas įterpiant užapvalinimai ir spinduliai —išlenkti sujungimai tarp paviršių. Įleidiniai taikomi vidinėms kampams, o spinduliai – išorinėms kampoms. Aštrūs vidiniai kampai sukuria įtempimo koncentracijos taškus, kurie apkrovos metu gali tapti gedimo vietomis. Jie taip pat sutrikdo tiršto metalo tekėjimą, sukelia turbulenciją, dėl kurios gali atsirasti poros. Net nedidelėmis, vos 0,5 mm dydžio, įleistinėmis ir spinduliais pagerinamas metalo tekėjimas, padidinamas detalės stiprumas ir pasiekiama patvaresnis bei patikimesnis galutinis gaminys.

Pagrindiniai projektavimo geriausi praktikos principai

• Ištraukos kampai: Visiems vertikaliems paviršiams taikykite nuolydį ne mažesnį kaip 1–2 laipsnius, kad būtų užtikrintas lengvas detalės išstūmimas. Vidinėms sienelėms ir giliems elementams padidinkite kampą.
• Sienos storis: Stenkites išlaikyti vientisumą visoje dalyje. Jei storis turi keistis, naudokite palaipsniui einančius perėjimus, kad išvengtumėte defektų ir užtikrintumėte tolygų aušimą.
• Įleistiniai ir spinduliai: Pakeiskite visus aštrius kampus apvaliais kraštais. Vidiniams kampams naudokite įleistinius, o išoriniams – spindulius, kad sumažintumėte įtempimą ir pagerintumėte metalo tekėjimą.

Detalių stiprinimas ir svorio mažinimas: rėmai, atramos ir kišenės

DFM pagrindinė tikslas – gaminti tokias detales, kurios atitiktų stiprumo reikalavimus, bet nebūtų perteklinio medžiagų kiekio, nes tai padidina išlaidas ir ciklo trukmę. Trys pagrindiniai elementai padeda konstruktoriams pasiekti šį balansą: rėmai, atramos ir kišenės. Teisingai suprojektuoti šie elementai padidina konstrukcijos vientisumą ir funkcionalumą, tuo pačiu optimizuodami detalę liejimo į formas procesui. Jie leidžia kurti stiprius, lengvus sprendimus, kuriuos efektyviai galima gaminti.

Šonkauliai yra plonos, sienelėms panašios detalės, naudojamos detalės stiprinimui ir standumui suteikimui be bendro sienelių storio padidinimo. Tai labai svarbu, kad būtų išvengta išlinkimo ir pagerintas stiprumo bei svorio santykis. Naudojant ribus dizaineris gali išlaikyti ploną, vientisą sienelės skerspjūvį visoje dalyje, tuo pačiu sustiprindamas kritines zonas. Siekiant optimalių rezultatų, ribai reikia suteikti pagrindinės sienelės storio dalį, paprastai apie 60 %, kad būtų išvengta įspaustų žymių atsiradimo priešingoje paviršiaus pusėje. Be to, ribai gali veikti kaip kanalai, padedantys tirštam metalui tekėti į tolimas ar sudėtingas formos vietas.

Atbuliniai kaiščiai yra cilindriniai iškilimai, kurie tarnauja kaip montavimo taškai, atstumai arba tvirtinimo elementų vietos. Vietoj to, kad dalyje po liejimo gręžtumėte skylutes storesnėse dalyse, iškilimus galima tiesiogiai integruoti į dizainą, taupant daug laiko ir antrinių operacijų. Siekiant laikytis vienodo sienelių storio principo, iškilimai turėtų būti išgręžti, t. y. turėti angą per vidurį. Tai neleidžia jiems tapti stora medžiagos mase, kuri vėluotų atvėsti ir sukeltų defektus. Jie taip pat turėtų būti sujungti su pagrindinėmis sienelėmis naudojant pakankamai didelius užapvalinimus ir rėmus, kad užtikrintų stiprumą ir sklandų metalo tekėjimą.

Dar labiau sumažinti medžiagos sunaudojimą ir detalės svorį konstruktorius gali strategiškai pridėti pakeltai arba tuščiaviduriai profiliai. Šis procesas, dažnai vadinamas „išgręžimu“, pašalina medžiagą iš vietų, kurios nėra struktūriškai svarbios. Sukuriant šiuos ertmes, galima išlaikyti pastovią sienelių storį visame komponente, net ir sudėtingose geometrijose. Tai ne tik sutaupo medžiagos sąnaudas, bet ir sutrumpina aušinimo laiką formoje, dėl ko gamybos ciklai pasidaro greitesni. Reikia atidžiai ištirti, kad kišenės nepažeistų detalės bendros stiprumo ar funkcijos.

Optimalizavimas formavimui ir išstūmimui: skaidymo linijos, požambės ir išstūmimo strypai

Sėkmingas liejimo forma detalė yra detalių geometrijos ir formos mechanikos sinergijos rezultatas. Projektavimo sprendimai, priimti neatsižvelgiant į įrankių konstrukciją, gali sukelti brangią, sudėtingą formą ir didelį defektų kiekį. Pagrindiniai šios srities aspektai apima atskyrimo linijos vietą, požeminių išpjovų valdymą ir išstūmiklių kaiščių vietą. Apdairus projektavimas šiose srityse supaprastina įrankį, sumažina sąnaudas ir užtikrina, kad detalę būtų galima patikimai pašalinti iš formos po liejimo.

The skirtumo linija yra siūlė, kurioje susitinka dviejų formos pusių. Jos vieta yra vienas iš pirmųjų ir svarbiausių sprendimų formos projektavime, nes ji veikia beveik visas kitas savybes. Visada pageidautina paprasta, plokščia siūlė, kad forma būtų lengviau ir pigiau apdirbti. Sudėtinga, ne plokščia siūlė gali žymiai padidinti formos gamybos išlaidas ir sukelti liejinių atsiradimą – ploną perteklinio metalo sluoksnį, kuris prasiskverbia per siūlę ir turi būti pašalinamas antrinėje operacijoje. Projektuotojai turėtų stengtis orientuoti detali taip, kad būtų galima pasiekti kiek galima tiesesnę siūlę.

Poformavimai yra savybės, kurios neleidžia detalę ištraukti tiesiogiai iš paprastos dviejų dalių formos. Prie jų priskiriami įdubę paviršiai arba elementai, dėl kurių detalė būtų užblokuota formoje. Nors kartais šios savybės būtinos funkcionalumui, įpjovas reikėtų vengti visur, kur tik įmanoma, nes jos reikalauja šoninių branduolių arba slydiklių – judančių formos komponentų, kurie suformuoja įpjovos savybę ir prieš išmetimą atsitraukia atgal. Šie mechanizmai formai prideda žymią kainą, sudėtingumą bei potencialias gedimo vietas. Jei įpjova neišvengiama, labai svarbu bendradarbiauti su gamybos partneriu, kad būtų rastas efektyviausias formavimo sprendimas. Įmonės, turinčios vidinio formavimo konstravimo gebėjimus, gali pasiūlyti vertingą ekspertizę, optimizuodamos sudėtingą įrangą gamybai.

Galiausiai, išstūmimo kaiščiai yra plieniniai strypai, kurie išstumia užkietėjusį liejinį iš formos ertmės. Šie kaiščiai yra būtini detalių išmetimui, tačiau neišvengiamai palieka mažus apvalius ženklus detalės paviršiuje. Konstruktorių užduotis – nustatyti nekritinius arba neestetinius paviršius, kuriuose šie ženklai bus priimtini. Idealu kai išstūmimo kaiščių palikti ženklai yra ant plokščių, tvirtų paviršių, nes tai užtikrina tolygią jėgos pasiskirstymą išstūmimo metu ir sumažina detalės deformacijos riziką. Ankstyvas tokių priimtinų vietų perdavimas formuotojui proceso pradžioje išvengia estetinių problemų galutiniame produkte.

Lengvo išstūmimo projektavimo kontrolinis sąrašas

• Supaprastinkite atskyrimo liniją, kad ji būtų kiek įmanoma plokštesnė ir tiesesnė.
• Pašalinkite požambius, jei tik įmanoma, kad nebūtų reikalingos brangios šoninės kertės ir slydikliai.
• Įtraukite pakankamus išleidimo nuolydžius į visus paviršius, lygiagrečius su matricos judėjimu.
• Nustatykite neestetinius paviršius, kuriuose leistini išstūmimo kaiščių palikti ženklai.
• Įsitikinkite, kad išmetaus šunys yra ant plokščių, stabilių paviršių, kad būtų išvengta iškrovavimo išmetaus metu.

Dažnai užduodami klausimai apie liejimo įmušimo DFM

1. Kas yra įtraukta į DFM gamybos projektavimą?

Gaminimo projektavimas (GDV) liejimo metu apima principų rinkinį, kuriuo siekiama supaprastinti ir optimizuoti dalimų projektą, kad būtų lengviau gaminti. Pagrindiniai įtraukimai yra ištraukimo kampų taikymas, vienodo sienos storumo užtikrinimas, siekiant išvengti defektų, filė ir spinduliai, siekiant išvengti aštrų kampų, ir tokių funkcijų, kaip šonkalai ir viršūnės, dizainas, siekiant padidinti stiprumą, mažinant medžiagą. Be to, jame aptariami įrankių naudojimo aspektai, pavyzdžiui, atskyrimo linijos supaprastinimas ir subtracijų vengimas.

2. Išmokyti Kaip jūs priartėsite prie dizaino gaminimo?

Šis metodas pradedamas projektuojant iš anksto, kai nagrinėjamas visas gamybos procesas. Tai apima bendradarbiavimą su gamybos inžinieriais, siekiant nustatyti galimus gamybos iššūkius. Pagrindiniai žingsniai yra supaprastinti projektą, sumažinti dalių skaičių, standartizuoti komponentus, kai įmanoma, ir laikytis procesui specifinių taisyklių, pavyzdžiui, dėl liejimo įmušimo (įmušimo, sienos storis ir kt.). Tikslas yra aktyviai spręsti gamybos problemas piešimo lentelėje, kur pakeitimai yra pigūs, o ne gamykloje, kur jie yra brangūs.

3. Kas apibūdina projektavimą gamybai?

Gaminti dizainas yra būdingas efektyvumui, sąnaudų mažinimui ir kokybės gerinimui, atliekant protingą dizaino pasirinkimą. Gaminti optimaliai suprojektuotas dizainas paprastai yra paprastesnis, naudoja mažiau medžiagų, reikalauja mažiau antrinių operacijų ir yra mažesnis defekto lygis. Tai atspindi gilių pasirinkto gamybos proceso galimybių ir apribojimų supratimą, todėl gaminys yra ne tik funkcionalus, bet ir ekonomiškas ir patikimas gaminti mastu.