Praktiska litēšanas DFK: stratēģijas izmaksu un kvalitātes labad

TL;DR

Dieļiešanas dizains izgatavošanai (DFM) ir būtiska inženierprakse, kas optimizē detaļu dizainu efektīvai un izmaksu ziņā izdevīgai ražošanai. Galvenais mērķis ir samazināt ražošanas sarežģītību, kā rezultātā tiek samazinātas izmaksas un uzlabota gala produkta kvalitāte. Tas ietver pamatprincipu ievērošanu, piemēram, izvirzījuma leņķu pielietošanu, lai nodrošinātu vieglu detaļas izņemšanu no formas, vienmērīgas sienu biezuma uzturēšanu, lai novērstu defektus, piemēram, porozitāti, kā arī stratēģisku elementu, piemēram, noapaļojumu un ribu izmantošanu, lai palielinātu izturību, vienlaikus samazinot materiāla patēriņu.

Dieļiešanas DFM pamatprincipi: Izvirzījums, sienas biezums un rādiusi

Efektīvas liešanas formas ražošanas dizaina pamatā ir daži būtiski principi, kas tieši ietekmē kvalitāti, izmaksas un ražošanas ātrumu. Šo principu apguve ir pirmais solis, lai izveidotu detaļu, kas nav tikai funkcionāla, bet arī ekonomiski izdevīga ražošanai. To ignorēšana var izraisīt virkni problēmu — sākot no grūtībām izvadīt detaļu un materiāla izšķiešanas līdz pat būtiskiem strukturāliem bojājumiem. Šie pamatprincipi — slīpums, sienas biezums un zaķu izmantošana — risina kušu metālu plūsmas un sacietēšanas fizikas aspektus formas iekšienē.

A izvirzes leņķis ir neliels slīpums, ko piemēro visām virsmām, kas paralēlas formas atvēršanās virzienam. Šis mazais novirziens, parasti no 1 līdz 3 grādiem, ir ļoti svarīgs, lai detaļu pēc liešanas varētu viegli izvadīt no formas, nebojājot to. Kad kušmetāls atdziest un saraujas, tas var cieši piekļauties formas iekšējiem elementiem. Bez slīpuma izvadīšanai nepieciešamās spēki var deformēt vai sabojāt detaļu. Kā detalizēti aprakstīts Gabrian dizaina vadlīnija , ārējām sienām nepieciešams mazāks slīpums, jo daļa no tām saraujas, kamēr iekšējām sienām un caurumiem nepieciešams lielāks slīpums, jo metāls ap tām sažūst.

Uzturējot viendabīga sienu biezums ir iespējams viena no svarīgākajām DFM likumām. Kad sienu šķērsgriezumi ievērojami atšķiras, kausētais metāls atdziest dažādos ātrumos. Biezākas daļas ilgāk paliek šķidras, kas var izraisīt iekšējo spriegumu, porozitāti (gāzes burbuļus) un iedobes virsmā. Savukārt pārāk plānas sienas var izraisīt metāla pārāk agrīnu sacietēšanu, kas traucē veidnē pilnībā aizpildīt visu tilpumu — šo defektu sauc par nepilnu aizpildījumu. Lielākā daļa dizainu cenšas panākt sienu biezumu starp 1,5 mm un 4 mm. Ja biezuma izmaiņas nav izvairāmas, pāreja jāveic pakāpeniski un gludi, lai nodrošinātu vienmērīgu metāla plūsmu un atdzišanu.

Visbeidzot, asu stūru izvairīšanās ir ļoti svarīga. To sasniedz, iekļaujot zaķīši un rādiusi —līknes savienojumi starp virsmām. Iekšējiem stūriem tiek piemēroti veidgabali, savukārt ārējiem stūriem tiek izmantoti rādiusi. Aši iekšējie stūri rada sprieguma koncentrācijas punktus, kas slodzes laikā var kļūt par bojājumu vietām. Tie arī traucē kausētā metāla gludai plūsmai, izraisot turbulenci, kas var novest pie porozitātes. Pietiekami lieli veidgabali un rādiusi, pat ja tie ir tik mazi kā 0,5 mm, uzlabo metāla plūsmu, nostiprina detaļu un veicina izturīgāka un uzticamāka gala produkta iegūšanu.

Galvenie dizaina labākie risinājumi

• Izkliedes leņķi: Visām vertikālajām virsmām piemērojiet slīpumu vismaz 1–2 grādu apjomā, lai nodrošinātu vieglu detaļas izmešanu. Palieliniet leņķi iekšējām sienām un dziļām funkcijām.
• Sienas biezums: Strādājiet uz vienveidību visā detaļā. Ja biezumam jāmainās, izmantojiet pakāpeniskas pārejas, lai novērstu defektus un nodrošinātu vienmērīgu atdzišanu.
• Veidgabali & rādiusi: Aizvietojiet visus asos stūrus ar noapaļotām malām. Iekšējiem stūriem izmantojiet veidgabalus, ārējiem stūriem — rādiusus, lai samazinātu spriegumu un uzlabotu metāla plūsmu.

Detaļu stiprināšana un svara samazināšana: ribas, uzgaļi un kabatas

DFM galvenais mērķis ir ražot detaļas, kas atbilst izturības prasībām, neizmantojot lieko materiālu, kas palielina izmaksas un cikla laiku. Trīs galvenās iezīmes palīdz konstruktieriem sasniegt šo līdzsvaru: ribas, uzgaļi un kabatas. Pareizi izstrādātas šīs sastāvdaļas uzlabo strukturālo integritāti un funkcionalitāti, vienlaikus optimizējot detaļu diezveida liešanas procesam. Tās ļauj izveidot izturīgus, vieglus dizainus, kuri ir efektīvi ražošanai.

Ribas ir plānas, sienai līdzīgas iezīmes, ko izmanto, lai daļai pievienotu atbalstu un stingrumu, neuzliekot tās kopējo sienu biezumu. Tas ir ļoti svarīgi, lai novērstu izkropļojumus un uzlabotu izturības attiecību pret svaru. Iekļaujot ribas, dizaineris var saglabāt plānu, vienmērīgu sienu šķēlumu visā detaļā, vienlaikus pastiprinot kritiskās zonas. Lai panāktu optimālus rezultātus, ribām jābūt ar daļēju galvenās sienas biezumu, parasti aptuveni 60%, lai novērstu iegrimšanas pēdas no parādīšanās pretējā virsmā. Turklāt ribas var darboties kā kanāli, kas palīdz kausētam metālam plūst tālos vai sarežģītos formas apgabalos.

Izciļņi ir cilindriskas izcilnes, kas kalpo kā montāžas punkti, atstarpes vai stiprinājumu atrašanās vietas. Vietējā caurumu urbt biezā sadaļā pēc liešanas, izcilnes var tieši integrēt dizainā, ietaupot ievērojamu laiku un sekundāras operācijas. Lai ievērotu vienmērīgas sieniņu biezuma principu, izcilnēm jābūt izkodētām, tas nozīmē, ka tām centrā ir caurums. Tas novērš to pārvēršanos par bieziem materiāla masīviem, kuri atdzist lēni un izraisa defektus. Tās arī jāsavieno ar galvenajām sienām, izmantojot pietiekami lielus zaķus un ribas, lai nodrošinātu izturību un gludu metāla plūsmu.

Lai vēl vairāk samazinātu materiāla izmantojumu un detaļas svaru, konstruktōri var stratēģiski pievienot kabatas vai dobus šķērsgriezumus. Šis process, ko bieži sauc par „iekšējās daļas izņemšanu”, noņem materiālu no zonām, kas nav strukturāli kritiskas. Ierīkojot šādus dobumus, var saglabāt vienmērīgu sienas biezumu visā komponentā, pat sarežģītās ģeometrijās. Tas ne tikai ietaupa materiāla izmaksas, bet arī saīsina dzesēšanas laiku formā, nodrošinot īsākus ražošanas ciklus. Nepieciešama rūpīga analīze, lai pārliecinātos, ka dobumi nepārkāpj detaļas kopējo izturību vai funkcionalitāti.

Optimizācija veidņu un izgrūšanas vajadzībām: savienošanas līnijas, apakšējie griezumi un tapas

Veiksmīgs liešanas formas izstrādājums ir sinerģijas rezultāts starp izstrādājuma ģeometriju un veidņu mehāniku. Projektēšanas lēmumi, kas pieņemti, neņemot vērā instrumentu, var novest pie dārgām, sarežģītām formām un augstu defektu biežumu. Galvenie apsvērumi šajā jomā ietver šķeltņu līnijas novietojumu, zemgriezumu pārvaldību un izmešanas tapu atrašanās vietu. Pārdomāts dizains šajās jomās vienkāršo rīku, samazina izmaksas un nodrošina, ka izstrādājumu pēc liešanas var uzticami izņemt no formas.

The dalījuma līnija ir šķautne, kurā sastopas divas formas puses. Tās atrašanās vieta ir viens no pirmajiem un svarīgākajiem lēmumiem veidņu projektēšanā, jo tā ietekmē gandrīz visas pārējās īpašības. Vienuviet vienmēr tiek dota priekšroka vienkāršai, plakanai šķautnei, jo tā padara veidni vieglāk apstrādājamu un lētāku. Salikta, neplakana šķautne var būtiski palielināt veidņu izmaksas un var izraisīt problēmas ar izplūdumu — plānu liekā metāla kārtu, kas izplūst pa šķautni un ko vajadzēs noņemt papildus operācijā. Projektētājiem jācenšas orientēt detaļu tā, lai nodrošinātu pēc iespējas taisnāku šķautni.

Iegriezumi ir elementi, kas neļauj detaļu tiešā veidā izvadīt no vienkāršas divdaļu formas. Šie elementi ietver iegriezumus vai funkcijas, kas izraisītu detaļas ieslēgšanos formā. Lai gan dažreiz nepieciešami funkcionalitātei, iegriezumus vajadzētu izvairīties ikreiz, kad tas iespējams, jo tiem nepieciešamas sānu serdes vai slīdņi — kustīgas komponentes formā, kas veido iegriezuma elementu un pirms izmešanas atkāpjas. Šie mehānismi rūpnīcai pievieno būtiskas izmaksas, sarežģītību un potenciālus bojājumu punktus. Ja iegriezums ir neizbēgams, ir ļoti svarīgi sadarboties ar ražotāju, lai atrastu efektīvāko rīka risinājumu. Uzņēmumi ar iekšējām formas dizaina spējām var piedāvāt vērtīgu ekspertīzi sarežģītu rīku optimizēšanā ražošanai.

Visbeidzot, izmešanas stabiņi ir tērauda stieņi, kas izstumj sacietējušo liešanas formu no formas dobuma. Šie pini ir būtiski daļas izņemšanai, taču neizbēgami atstāj nelielas aplveida zīmes uz daļas virsmas. Projektētāja uzdevums ir noteikt nekritiskas vai neestētiskas virsmas, kur šādas zīmes būs pieļaujamas. Vēlams izvietot izstumējpina zīmes uz plakanām, izturīgām virsmām, jo tas nodrošina vienmērīgu spēka sadalījumu izstumšanas laikā un minimizē daļas deformācijas risku. Šo pieļaujamo vietu skaidra komunikācija ar rīkotāju jau procesa sākumā novērš estētiskas problēmas gala produktā.

Projektēšana vieglai izstumšanai pārbaudes saraksts

• Vienkāršojiet savienošanas līniju, padarot to tik plakanku un taisnu, cik vien iespējams.
• Izvairieties no apakšējiem izgriezumiem, lai izvairītos no dārgu sānu kodolu un slīdnēm nepieciešamības.
• Iekļaujiet pietiekamus izstiepšanas leņķus visās virsmās, kas paralēlas formas kustībai.
• Identificējiet neestētiskas virsmas, kur izstumējpina zīmes ir atļautas.
• Pārliecinieties, vai izmešanas tapas atrodas uz plakaniem, stabilām virsmām, lai novērstu deformāciju izmešanas laikā.

Bieži uzdotie jautājumi par DFM die štancēšanai

1. Kas tiek iekļauts ražošanai paredzētajā dizainā (DFM)?

Ražošanai paredzētais dizains (DFM) die štancēšanā ietver kopumu principu, kuru mērķis ir vienkāršot un optimizēt detaļas dizainu, lai to būtu vieglāk ražot. Galvenie aspekti ir izmešanas leņķu piemērošana, vienmērīga sienu biezuma nodrošināšana, lai novērstu defektus, līkumu un rādiusu izmantošana, lai izvairītos no asiem stūriem, kā arī elementu, piemēram, ribu un uzgaļu, projektēšana, lai palielinātu izturību, vienlaikus samazinot materiāla daudzumu. Tas ietver arī instrumentu apsvērumus, piemēram, sadalījuma līnijas vienkāršošanu un iegriezumu izvairīšanos.

2. Kā jūs pieejat ražošanai paredzētā dizaina izstrādei?

Šī pieeja sākas jau no projekta stadijas, ņemot vērā visu ražošanas procesu. Tas ietver sadarbību ar ražošanas inženieriem, lai noteiktu iespējamos ražošanas izaicinājumus. Galvenajiem pasākumiem ir vienkāršot konstrukciju, samazināt daļu skaitu līdz minimumam, pēc iespējas standartizēt sastāvdaļas un ievērot specifisku procesu noteikumus, piemēram, tie, kas attiecas uz liešanu ar dieļļu (izvilkumu, sienu biezumu utt.). Mērķis ir proaktīvi risināt ražošanas problēmas uz zīmēšanas tabula, kur izmaiņas ir lēnas, nevis uz rūpnīcas grīdas, kur tās ir dārgas.

3. Kas raksturo izgatavošanai paredzētu dizainu?

Ražošanai piemērots dizains ir raksturojošs ar efektivitātes, izmaksu samazināšanas un kvalitātes uzlabošanas uzsvēršanu, izmantojot gudrus dizaina lēmumus. Dizains, kas ir optimizēts ražošanai, parasti ir vienkāršāks, izmanto mazāk materiāla, prasa mazāk sekundāras apstrādes operācijas un ir ar zemāku defektu biežumu. Tas atspoguļo dziļu izpratni par izvēlētās ražošanas procesa iespējām un ierobežojumiem, rezultātā radot produktu, kas nav tikai funkcionāls, bet arī ekonomisks un uzticams lielražošanā.