TL;DR

Dizaina izstrāde diezēšanas liešanas detaļu mehāniskai apstrādei ir būtiska inženierzinātne, kas pielieto ražošanas ērtuma projektēšanas (DFM) principus, lai optimizētu komponentu gan sākotnējam liešanas procesam, gan jebkādai nepieciešamai sekundārai mehāniskai apstrādei. Panākumi ir atkarīgi no līdzsvara starp tādiem elementiem kā metāla plūsmas veicināšana un viegla detaļas izmešana — piemēram, slīpuma leņķi, vienmērīga sienu biezums un pietiekami lieli noapaļojumi — un pievienošanās apstākļiem pēc mehāniskās apstrādes, piemēram, pietiekama materiāla rezerves nodrošināšana precīziem izmēriem. Šis integrētais pieeja ir būtiska izmaksu samazināšanai, defektu minimizēšanai un augstas kvalitātes, ekonomiskas gala produkcijas radīšanai.

Diezēšanas liešanas detaļu ražošanas ērtuma projektēšanas (DFM) pamati

Veiksmīgu diezēšanas liešanas komponentu izveides pamatā ir ražošanas ērtuma projektēšanas (DFM) metodoloģija. Kā paskaidrots dynacast iesācēju ceļvedī , DFM ir daļu projektēšanas prakse, lai tās ražotu pēc iespējas efektīvāk un izdevīgāk. Galvenie mērķi ir samazināt materiāla apjomu, minimizēt svaru un, galvenais, ierobežot sekundāro operāciju, piemēram, apstrādi ar mašīnām, nepieciešamību, kas var veidot ievērojamu daļu no kopējās detaļas izmaksas. Atrašanās posms projektēšanas stadijā potenciālas ražošanas problēmas ļauj inženieriem novērst dārgas korekcijas vēlāk.

Svarīgs stratēģisks lēmums DFM procesā ir izvēle starp apstrādi un liešanu, īpaši ņemot vērā produkta pilno dzīves ciklu no prototipa līdz masveida ražošanai. Apstrāde ir priekšrocība prototipēšanai, nodrošinot ātrumu un elastību. CAD fails var kļūt par fizisku daļu jau dažās dienās, ļaujot strauji iterēt bez ievērojamiem sākotnējiem izdevumiem rīkojumos. Tomēr apstrāde ir dārga uz vienu daļu. Savukārt liešana ir spēks ražošanā. Lai gan tai nepieciešams ievērojams sākotnējs ieguldījums rīkojumos — bieži ar piegādes laiku 20–25 nedēļas — vienības izmaksas drastiski samazinās lielos apjomos, kā norādīts stratēģiskā analīzē, ko veikusi Modus Advanced .

Šis ekonomiskais kompromiss bieži noved pie "Divu dizainu pieejas". Prototipa dizains tiek optimizēts CNC apstrādei, ļaujot asas stūrus un mainīgas sieniņu biezuma vērtības, kas veicina ātru testēšanu. Pēc tam tiek izveidots atsevišķs ražošanas dizains ar liešanai draudzīgām iezīmēm, piemēram, izņemšanas leņķiem un vienmērīgām sienām. Šīs atšķirības izpratne ir būtiska efektīvai laika grafiku un budžetu pārvaldībai.

Zemāk redzamajā tabulā parādīti tipiskie izmaksu uz vienu daļu kompromisi starp apstrādi un liešanu dažādos ražošanas apjomos, demonstrējot skaidru ekonomisko priekšrocību, lietojot liešanu lielā mērogā.

Galvenie diezlitēšanas dizaina principi apstrādājamībai

Veiksmīgai diezlitētai detaļai, kas ir gatava arī turpmākai apstrādei, jābūt balstītai uz noteiktiem pamatdizaina principiem. Šie noteikumi nosaka, kā šķidrais metāls plūst veidnē, atdziest un tiek izspiests no tās, vienlaikus paredzot nepieciešamos pabeiguma apstrādes procesus. Šo principu apguve ir būtiska efektīvai, izturīgu un augstas kvalitātes sastāvdaļu ražošanai.

Dalašanas līnijas un slīpuma leņķi

The dalījuma līnija ir vieta, kur satiekas divas veidņu puses. Tās novietojums ir viens no pirmajiem un svarīgākajiem lēmumiem, jo tas ietekmē mirgojuma (pārpalikušo materiālu, ko vajadzēs nogriezt) atrašanās vietu un rīka sarežģītību. Par labāko praksi tiek uzskatīts, ka dalašanas līnijas novieto malās, kurās ir viegli pieejams griešanai. Ar to cieši saistīta būtiska funkcija ir izvirzes leņķis , kas ir neliels slīpums visām virsmām, kas paralēlas matricas kustībai. Šis slīpums, parasti 1–2 grādi alumīnijam, ir būtisks, lai daļu varētu izgrūst, nepievienojot bojājumus vai pārmērīgu nolietojumu rīkam, kā to norāda dynacast iesācēju ceļvedī . Iekšējām sienām nepieciešams lielāks slīpums nekā ārējām sienām, jo metāls atdziestot saraujas uz tām.

Viendabīga sienu biezums

Saglabāt vienmērīgu sienu biezumu visā daļā ir, iespējams, svarīgākais noteikums ieliešanas veidņu dizaina projektēšanā. Nevienmērīgas sienas izraisa nevienmērīgu atdzišanu, kas noved pie defektiem, piemēram, porozitātes, saraušanās un izkropļojumiem. Biezas sekcijas ilgāk ciest, palielinot cikla laiku un radot iekšējos spriegumus. Ja biezuma izmaiņas nav izbēgamas, tās jāveido ar pakāpeniskām pārejām. Lai uzturētu vienmērīgumu elementos, piemēram, uzgaumēs, projektētājiem tās jāizkaļķo un jāpievieno ribas stiprībai, nevis jāatstāj kā ciets materiāla bloks.

Fasones, rādiusi un ribas

Asiņaini stūri ir kaitīgi gan liešanas procesam, gan gala daļas integritātei. Fillets (noapaļoti iekšējie stūri) un rādiusi (noapaļoti ārējie stūri) ir būtiski, lai veicinātu gludu kausētā metāla plūsmu un samazinātu spriegumu koncentrāciju formā un lietajā detaļā. Pielietojot pietiekami lielus rādiusus, tiek novērsta turbulences parādīšanās injicēšanas laikā un eliminēta nepieciešamība pēc sekundārām apstrādes darbībām, piemēram, nodiluma noņemšanai. Ribas ir strukturālas pastiprinājuma elementi, kas piešķir izturību tievām sienām, neievērojami palielinot materiāla tilpumu vai svaru. Tie reizē kalpo kā kanāli, palīdzot metālam aizplūst tālākās formas daļās. Lai optimizētu sprieguma sadalījumu, bieži ieteicams izmantot nepāra ribu skaitu.

Šajā tabulā apkopotas labākās prakses šiem galvenajiem dizaina aspektiem.

Strateģiskie apsvērumi pēcstrāvas apstrādes darbībai

Lai gan DFM mērķis ir tieši no formēšanas ražojuma radīt tīkla formas daļu, pēc apstrādes bieži vien ir nepieciešams sasniegt īpašības, ko nav iespējams radīt, piemēram, izvilktas caurulītes, ārkārtīgi plāksnes vai pielaides, kas ir stingrākas nekā izvilkšana var izturēt. Veicot veiksmīgu projektu, no paša sākuma tiek paredzētas šīs sekundārās darbības. Svarīgi ir uzskatīt liešanu un apstrādi par papildinošiem procesiem, nevis par atsevišķiem posmiem.

Viens no viskritiskākiem apsvērumiem ir pietiekamas apstrādes materiāli - Jā. Tas nozīmē, ka noliecamo daļu projektē ar papildu materiālu vietās, kas vēlāk tiks apstrādātas. Tomēr ir sarežģīta līdzsvarā. Pārmērīga materiāla izņemšana var izpaust poritāti zem virsmas, kas ir raksturīga daudzām diecast daļām. Parasti tas ir noticis, kā norādīts vadlīnijā, ko publicēja General Die Casters , ir atstāt tikpat daudz krājumu, lai tīrītu virsmu un sasniegtu gala izmēru, neizgriežot pārāk dziļi daļas dziļumā. Šis daudzums parasti ir no 0,015 līdz 0,030". Lai izvairītos no sajaukšanās, daži projektētāji sniedz divus atsevišķus rasējumus: vienu "kā izlietots" daļai un otru "beigto" daļai pēc apstrādes.

Daļas geometrija ir jāapstrādā arī tā, lai būtu fiziski pieejama. Tas ietver stabilu, plātu virsmas nodrošināšanu, lai CNC mašīnā piespiestu daļu. Turklāt projektētājiem ir jānoliek tādas ierīces kā izvilkšanas spārni stratēģiski tālu no virsmas, uz kuras tiks apstrādāta, lai izvairītos no kosmētikas trūkumiem vai traucējumiem stiepļu segšanai. Katru dizaina izvēli jānovērtē tā ietekmes uz liešanas rīku un turpmākajiem apstrādes ierīcēm.

Lai mazinātu šo divu procesu atšķirību, izmantojiet šādu kontrollītu, lai iegūtu apstrādei gatavu diecasting dizainu:

• Sākotnēji identificēt mehānismu īpašības: Skaidri definē, kuras virsmas un īpašības ir jāapstrādā, lai panāktu stingras pielaides, plāksnību vai šķiedras.
• Pievienojiet atbilstošu apstrādes materiālu: Uz apstrādātajām virsmu ir jāiekļauj papildu materiāls (piemēram, 0,5 mm līdz 1 mm), bet jāizvairās no pārmērīga krāsa, kas varētu izpausties porositātes dēļ.
• Pievienošanas konstrukcija: Pārliecinieties, vai detaļai ir stabili, paralēli virsmas, kuras var viegli un droši nostiprināt CNC operācijām.
• Optimizējiet izmešanas piniņu atrašanās vietas: Novietojiet izmešanas piniņus uz nekritiskām, nemateriālām virsmām, piemēram, ribām vai uzgaumēm, lai novērstu pēdas pabeigtajās virsmās.
• Ņemiet vērā rīku pieejamību: Pārliecinieties, ka apstrādei paredzētās zonas ir sasniedzamas ar standarta griešanas rīkiem, nepievienojot sarežģītas iestatīšanas darbības.
• Saglabājiet datuma punktus konsekventus: Izmantojiet vienus un tos pašus datumus gan liešanas, gan apstrādes rasējumos, lai nodrošinātu izmēru precizitāti.

Materiāla izvēle: ietekme uz liešanu un apstrādājamību

Sakausējuma izvēle ir pamata lēmums, kas dziļi ietekmē gan liešanas dizainu, gan tā turpmāko apstrādājamību. Dažādiem metāliem ir atšķirīgas īpašības attiecībā uz plūdīgumu, saraušanos, izturību un cietību, kas nosaka visu – sākot no minimālā sienu biezuma līdz nepieciešamajiem slīpuma leņķiem. Visbiežāk lietotie sakausējumi šļūtenes liešanā ir alumīnijs, cinks un magnijs, no kuriem katrs piedāvā savu unikālu kompromisu kopumu.

Alumīnija sakausējumi, piemēram, A380, ir populāri to izcila stipruma, viegluma un siltumvadītspējas dēļ. Tie ir iecienīts izvēles variants daudzām automašīnu un rūpnieciskām lietojumprogrammām. Cinksakausējumi, piemēram, Zamak 3, piedāvā ārkārtīgu teksturētību, kas ļauj aizpildīt ļoti plānas sienas un izveidot sarežģītas, kompleksas ģeometrijas ar izciliem virsmas pārklājumiem. Cinks arī izraisa mazāku nolietojumu formas veidnē, nodrošinot ilgāku rīka kalpošanas laiku. Magnijs ir vieglākais no parastajiem strukturālajiem metāliem, tādējādi tas ir ideāls lietojumos, kuros svara samazināšana ir visaugstākā prioritāte, lai gan ar to var būt grūtāk strādāt.

Materiāla izvēle tieši ietekmē dizaina noteikumus. Piemēram, saskaņā ar nozares vadlīnijām cinks var tikt liejts ar slīpuma leņķiem līdz pat 0,5 grādiem un plānākām sienām, kamēr alumīnijam parasti nepieciešami 1–2 grādu slīpumi un nedaudz biezākas sekcijas. Apsverot materiālus augsta sprieguma pielietojumiem, īpaši automašīnu nozarē, ir vērts atzīmēt, ka citi ražošanas procesi, piemēram, kausēšana, var būt piemērotāki. Piemēram, uz precīzi inženiertehniskiem automašīnu kausējumiem specializētas kompānijas var nodrošināt komponentus ar labāku izturību un ilgmūžību kritiskiem pielietojumiem.

Zemāk redzamajā tabulā salīdzināti parasti kalšanas sakausējumi, lai palīdzētu izvēlēties piemērotu materiālu.

Lietošanas un apstrādes līdzsvarošana, lai sasniegtu panākumus

Galarezultātā izcilība, projektējot metāla liešanas detaļas mašīnapstrādei, balstās uz vispārēju pieeju. Tas prasa atmest šauru pieeju, kurā liešana un apstrāde tiek uzskatītas par atsevišķām problēmām. Tā vietā dizaineriem tās jāuztver kā divi savstarpēji saistīti viena ražošanas procesa posmi. Visefektīvākās un augstākās veiktspējas detaļas rodas tad, ja dizains viegli un harmoniski ņem vērā abu procesu nepieciešamības.

Tas nozīmē DFM pamatprincipu ieviešanu: tiekties pēc vienāda sieniņu biezuma, iekļaut pietiekamu slīpumu un noapaļojumus, kā arī visur, kur vien iespējams, samazināt sarežģītību. Tajā pašā laikā tas ietver nepieciešamo sekundāro operāciju stratēģisku plānošanu, pievienojot materiāla rezerves apstrādei, izstrādājot drošai fiksācijai piemērotu dizainu un saglabājot kritisko datumu vienveidību. Pieņemot informētus lēmumus par materiālu izvēli un saprotot ekonomiskos kompromisa aspektus starp zemas apjoma apstrādi un liela apjoma liešanu, inženieri var droši un efektīvi veikt ceļu no prototipa līdz ražošanai.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir biežākā kļūda formas liešanas dizainā?

Biežākā kļūda ir nevienāds sieniņu biezums. Pēkšņas izmaiņas no šaurām uz resnākām daļām rada nevienmērīgu atdzišanu, kas savukārt izraisa virkni problēmu, tostarp porozitāti, iegrimumus un iekšējos spriegumus, kuri var apdraudēt detaļas strukturālo integritāti.

2. Cik daudz materiāla jāatstāj pēcapstrādes operācijai?

Vispārīgs noteikums ir atstāt no 0,015 līdz 0,030 collām (vai 0,4 mm līdz 0,8 mm) papildu materiāla, ko bieži sauc par apstrādes piegriezumu. Parasti tas ir pietiekami, lai griešanas rīks varētu izveidot tīru, precīzu virsmu, neiegriežoties tik dziļi, ka atklātos potenciālas poras lietā masā.

3. Kāpēc asas iekšējās stūres ir sliktas spiedlēšanai?

Asas iekšējās stūres rada vairākas problēmas. Tās kavē kausētā metāla plūsmu, izraisot turbulenci un potenciālas defektus. Turklāt tās darbojas kā sprieguma koncentratori gan pabeigtajā detaļā, gan tērauda formas pašā, kas var izraisīt plaisas un agrīnu rīka izkrišanu no ierindas. Lai nodrošinātu kvalitāti un ilgāku rīka kalpošanas laiku, ir būtiski izmantot noapaļojumus šo stūru noapaļošanai.