Pagrindiniai projektavimo principai, užtikrinantys kovinių detalių gaminamumą

TRUMPAI

Detalės projektavimas kalimui turi būti strategiškai planuojamas jos geometriją, kad būtų palengvintas metalo kalimo procesas. Tai apima kruopštų pagrindinių savybių valdymą, tokių kaip suskirstymo linija, ištraukos kampai, kampų spinduliai ir sienelių storis, siekiant užtikrinti sklandų medžiagos tekėjimą, išvengti defektų ir leisti lengvai pašalinti detalę iš formos. Teisingas projektavimas sumažina sąnaudas, mažina papildomą apdorojimą ir maksimaliai padidina sukaltos detalės savitąją stiprumą.

Dizaino kalimo gaminamumui (DFM) pagrindai

Konstravimas, pritaikytas liejimui (DFM), yra specializuota inžinerinė praktika, kurios tikslas – optimizuoti detalės konstrukciją liejimo procesui. Pagrindinis tikslas – sukurti tokias dalis, kurios būtų ne tik funkcionalios, bet ir efektyvios bei ekonomiškos gamybai. Atsižvelgiant į liejimo apribojimus ir galimybes nuo pat pradžių, inžinieriai gali žymiai sumažinti gamybos išlaidas, pagerinti galutinės detalės kokybę ir sumažinti poreikį intensyviems antriniams apdirbimo etapams, tokiems kaip mechaninis apdirbimas. Kaip teigia ekspertai, liejimas suderina metalo grūdelių srautą su detalės forma, dėl ko pagerėja mechaninės savybės, tokios kaip atsparumas nuovargiui ir smūginis atsparumas. Šis procesas sukuria detalias, kurios yra ženkliai tvirtesnės ir ilgaamžiškesnės lyginant su liejimu ar mechaniniu apdirbimu .

Pagrindiniai DFM tikslai liejimui yra:

• Sumažinti sudėtingumą: Paprastos, simetriškos formos yra lengviau liejamos, reikalauja mažiau sudėtingos įrangos ir sukelia mažiau defektų.
• Užtikrinti medžiagos srautą: Konstrukcija turi leisti metalui laisvai tekėti ir visiškai užpildyti formos ertmę, nesukurdama tuštumų ar sluoksniavimosi.
• Standartizuojamos dalys: Ten, kur įmanoma, naudojant standartinius matmenis ir savybes galima sumažinti įrankių gamybos išlaidas ir trumpinti gamybos trukmę.
• Atliekų mažinimas: Pradinio lydinio dydžio ir detalės geometrijos optimizavimas sumažina medžiagos atliekas, ypač „bliūkštelį“, kuris po kalimo nupjaunamas.

Šių principų nepaisant gali kilti rimtų sunkumų. Netinkami konstravimo sprendimai gali sukelti gamybos defektus, padidinti įrankių dėvėjimąsi, didesnes medžiagos atliekas ir galiausiai – silpnesnį bei brangesnį galutinį produktą. Įmonėms reikalaujamose sektoriuose, tokiuose kaip automobilių ir aviacijos pramonė, labai svarbu bendradarbiauti su patyrusiu gamintoju. Pavyzdžiui, tokie ekspertai kaip automobilių karštojo kalimo srityje Shaoyi Metal Technology , pasitelkia savo žinias formų gamyboje ir gamybos procesuose, kad užtikrintų, jog konstrukcijos būtų optimizuotos tiek našumui, tiek efektyvumui – nuo prototipų kūrimo iki masinės gamybos.

Pagrindinis geometrinis apsvarstymas 1: Skirtumo linija ir ištraukos kampai

Svarbiausi elementai, kurie turi būti atsižvelgiama formuojant konstrukciją, yra skirtumo linija ir ištraukos kampai. Šios savybės tiesiogiai veikia formos sudėtingumą, medžiagos tekėjimą ir galimybę lengvai išimti pagamintą detalę iš įrankio. Sėkmingam ir efektyviam liejimo procesui esminis dalykas – tinkamas šių aspektų planavimas.

Skirtumo linija

Skirtumo linija yra paviršius, kuriame susitinka dviejų liejimo formos pusių dalys. Jos vietos nustatymas yra svarbus sprendimas projektavimo procese ir turi būti aiškiai pažymėta bet kokiame liejimo brėžinyje. Idealu, kad skirtumo linija būtų vienoje plokštumoje ir būtų išdėstyta aplink didžiausią detalės projekcinę plotą. Tai padeda užtikrinti subalansuotą medžiagos tekėjimą ir sumažina jėgas, reikalingas detalei suformuoti. Pagal inžinierių patarimus iš Engineers Edge , tinkamai išdėstytas atskyrimo kraštas taip pat padeda kontroliuoti grūdelių tekėjimo kryptį ir neleidžia atsirasti įgilumams, dėl kurių būtų neįmanoma išimti detalės iš formos.

Ištraukos kampai

Lengvoji nuolydis – tai nedidelis nuolydis, taikomas visoms apkovavimo vertikalioms paviršiaus sritims, kurios yra lygiagrečios formos judėjimo krypčiai. Jo pagrindinis tikslas – palengvinti detalės išėmimą iš formos po to, kai ji suformuota. Be tinkamo nuolydžio detalė gali strigti, dėl ko gali būti pažeista tiek detalė, tiek brangi forma. Reikiamas nuolydžio kampas priklauso nuo detalės sudėtingumo ir apkovavimui naudojamos medžiagos, tačiau tipiniai nuolydžio kampai plieniniams apkovams svyruoja nuo 3 iki 7 laipsnių . Nepakankamas nuolydis gali sukelti defektus, padidinti formos dėvėjimąsi ir sulėtinti gamybos ciklą.

Pagrindinis geometrinis apsvarstymas 2: Rėmeliai, pertvaros ir spinduliai

Be pagrindinės formos, svarbu suprojektuoti tokias specifines savybes kaip ribos, pertvaros bei kampų ir suapvalinimų spinduliai, kad būtų užtikrinta gamyba. Šios detalės turi būti projektuojamos taip, kad skatintų sklandų medžiagos tekėjimą ir neleistų atsirasti dažniems liejimo defektams, kartu užtikrinant galutinės detalės konstrukcinį vientisumą.

Ribos ir pertvaros

Ribos yra siauros, iškilusios detalės, dažnai naudojamos detalės stiprumui ir standumui padidinti be didelio svorio pridėjimo. Pertvaros – tai plonos medžiagos dalys, jungiančios ribas ir kitas struktūras. Projektuojant šias dalis, būtina tinkamai valdyti jų matmenis. Aukštos, siauros ribos gali būti sunkiai užpildomos medžiaga, dėl ko atsiranda defektų. Bendras orientyras yra toks: ribos aukštis neturėtų viršyti šešis kartus jos storio. Be to, ribos storis pageidautina, kad būtų lygus ar mažesnis už pertvaros storį, kad būtų išvengta apdorojimo problemų.

Kampų ir suapvalinimų spinduliai

Vienas svarbiausių kūjinių formavimo projektavimo taisyklių – vengti aštrių vidinių ir išorinių kampų. Aštrūs kampai trukdo metalo tekėjimui, dėl ko atsiranda defektai, toki kaip susidėjimai ir šalti uždarai, kur medžiaga susikloja ant savęs. Jie taip pat sukuria įtempio koncentraciją tiek įrube, tiek galutiniame gaminyje, kas gali sumažinti ilgaamžiškumą. Būtina naudoti pakankamai didelius skliaustelio (vidiniai) ir kampo (išoriniai) spindulius. Šie apvalūs kraštai padeda metalui sklandžiai pildyti visą įrubo ertmę, užtikrina visišką užpildymą ir tolygiau paskirsto apkrovas. Tai ne tik pagerina detalės stiprumą, bet ir pratęsia kūjinių įrankių tarnavimo laiką, sumažindama dėvėjimąsi bei įtrūkimų riziką.

Medžiagos tekėjimo valdymas: Skerspjūvio storis ir simetrija

Kušinimo pagrindinė fizika apima kieto metalo stūmimą, kad jis tekėtų kaip storas skystis į pageidaujamą formą. Todėl medžiagos tekėjimo valdymas yra labai svarbus be defektų detalės gamybai. Svarbiausia tai – išlaikyti pastovią sienelių storį ir panaudoti simetriją visur, kur tik įmanoma.

Staigūs sienelių storio pokyčiai gali sukelti rimtų problemų. Metalas visada seka mažiausio pasipriešinimo keliu, o staigus pereinamasis nuo storesnio prie plonesnio skerspjūvio gali apriboti tekėjimą, dėl ko plonas skerspjūvis gali nebūti visiškai užpildytas. Tai taip pat gali sukelti šiluminius gradientus aušinant, dėl kurių atsiranda išlinkimas ar įtrūkimai. Idealus kušinimo projektavimas numato vienodą sienelių storį visoje detalėje. Kai pokyčiai neišvengiami, juos reikia atlikti palaipsniui, su lygiomis, slopinamosiomis perėjomis. Tai užtikrina, kad slėgis būtų tolygiai paskirstytas ir metalas vienodai tekėtų į visas formos zonas.

Simetrija yra dar vienas galingas dizaineriui skirtas įrankis. Simetriškos detalės iš esmės lengviau kalami, nes skatina subalansuotą medžiagos tekėjimą ir supaprastina formos projektavimą. Jėgos paskirstomos tolygiau, o detalė mažiau linkusi iškrypti kalant ir vėlesniame aušinimo etape. Kai tik leidžia taikymo sąlygos, projektuojant paprastas, simetriškas formas, beveik visada pasiekiama patvaresnis, ekonomiškesnis gamybos procesas ir aukštesnės kokybės galutinė detalė.

Planavimas dėl apdorojimo po proceso: apdirbimo tarpiniai ir tolerancijos

Nors koviniu būdu galima pagaminti detalių, kurios labai artimos galutinei formai (beveik galutinė forma), dažnai reikia antrinio apdirbimo, kad būtų pasiekta tiksli tolerancija, konkretus paviršiaus apdorojimas arba savybės, kurių negalima sukalti. Svarbiausia dalis projektuojant gamybai pritaikytas detales – numatyti šiuos žingsnius po proceso jau nuo pradžių.

'Apdirbimo prielaida' yra papildomas medžiagos kiekis, sąmoningai pridedamas prie liejinių paviršių, kurie vėliau bus apdirbami. Tai užtikrina pakankamą medžiagos tūrį, kuris gali būti pašalintas siekiant pasiekti galutinius, tiksliai nustatytus matmenis. Tipinė apdirbimo prielaida kiekvienam paviršiui gali būti apie 0,06 colio (1,5 mm), tačiau tai gali skirtis priklausomai nuo detalės dydžio ir sudėtingumo. Projektuojant šią prielaidą, dizaineris privalo atsižvelgti į blogiausią galimą tolerancijų kaupimosi atvejį bei ištraukos kampus.

Kūvinių tikslumas natūraliai yra mažesnis nei tikslusis apdirbimas. Nustatyti realistiškus kūvinio matmenų nuokrypius yra būtina sąnaudų valdymui. Bandyti laikytis nepagrįstai griežtų kūvimui keliamų reikalavimų gali žymiai padidinti įrankių gamybos sąnaudas ir bijų atmetimo rodiklius. Vietoj to projektas turėtų skirti svarbias paviršių, kurie bus apdirbami staklėmis, nuo nesvarbių paviršių, kuriuos galima palikti tokio paties kaip kūvinys. Aiškiai pateikus šiuos reikalavimus brėžinyje, konstruktoriai gali sukurti detalę, kuri yra tiek funkcionali, tiek ekonomiška gaminti, užtikrindami tarpinį etapą tarp žaliavinio kūvinio ir galutinės detalės.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Kokios yra kūvimui keliamos konstrukcinės sąlygos?

Pagrindiniai apkalavimo projektavimo aspektai apima tinkamo medžiagos parinkimą, detalės geometrijos nustatymą, kad būtų palengvintas metalo tekėjimas, ir pagrindinių savybių nurodymą. Tai apima atskirties linijos vietą, pakankamus ištraukimo kampus detalės išėmimui, pakankamus praėjimus ir kampų spindulius, kad būtų išvengta įtempimo koncentracijų, bei vienodą sienelių storį. Be to, projektuotojai turi numatyti mechaninio apdirbimo priematus ir realistiškas tolerancijas po apkalavimo operacijoms.

2. Kaip suprojektuoti detalę gamybai?

Detalės projektavimas gamybai (DFM) reiškia dizaino supaprastinimą, siekiant sumažinti sudėtingumą ir sąnaudas. Pagrindiniai principai apima bendrą detalių skaičiaus mažinimą, standartinių komponentų naudojimą, kai tai įmanoma, daugiafunkcinių detalių kūrimą ir lengvai apdorojamų medžiagų parinkimą. Konkrečiai apkalavimui tai reiškia projektavimą, užtikrinantį tolygų medžiagos tekėjimą, vengiant aštrių kampų ir minimalizuojant poreikį antrinėms operacijoms.

3. Kas apibūdina projektavimą gamybai?

Projektavimas gamybai (DFM) pasižymi proaktyviu požiūriu, kai gamybos procesas yra įvertinamas jau ankstyvoje projekto stadijoje. Jo pagrindiniai principai susiję su konstrukcijos optimizavimu dėl lengvesnio gamybos proceso, sąnaudų našumo ir kokybės. Tai reiškia dėmesio skiriamą tokiais elementams kaip medžiagų parinkimas, proceso galimybės, standartizavimas ir sudėtingumo mažinimas, kad būtų užtikrinta, jog galutinis produktas galėtų būti gaminamas patikimai ir efektyviai.