TL;DR

Pārnēsāšanas veidņa pirkstu dizains ir inženierzinātne, kas nodarbojas ar galapiederumiem — lāpstām, žāvītēm un vakuuma piesūcekļiem — izveidi, lai transportētu detaļas starp veidņu stacijām. Šie komponenti darbojas kā kritiskais savienojums starp augstsākuma pārnēsāšanas sistēmu un apstrādājamo priekšmetu, tieši ietekmējot preses ātrumu (SPM) un procesa uzticamību. Galvenais mērķis ir nodrošināt detaļas fiksāciju transportēšanas laikā, vienlaikus nekādi netraucējot veidņu tēraļiem.

Veiksmīgai konstrukcijai nepieciešama stingra ievērošana svara ierobežojumiem, precīzas interferenču līknes aprēķini un atbilstoša materiālu izvēle, lai novērstu detaļu bojājumus. Iemācoties 9 soļu konstruēšanas darba plūsmu, inženieri var novērst biežākās atteices, piemēram, veidņu sadursmes un nokritušas detaļas, nodrošinot maksimālu darbības laiku pārnēsāšanas presē.

1. nodaļa: Pirkstu instrumentu tipi un atlases kritēriji

Pareizā galaspiedziņas izvēle ir pamata lēmums pārnesei paredzēto pirkstu konstruēšanā. Šī izvēle nosaka detaļas drošumu transportēšanas laikā un preses līnijas maksimāli sasniedzamo ātrumu. Inženieriem, balstoties uz detaļas ģeometriju un materiāla uzvedību, jāievēro pasīvās atbalsta ierīces un aktīvā fiksatora priekšrocības.

Lāpstas (pasīvais atbalsts)
Lāpstas ir cietas, pasīvas atbalsta ierīces, kas notur detaļu. Tās parasti ir ieteicamākais variants cietām detaļām, kuras neveido vingas vai neliekst zem sava svara. Tā kā tās balstās uz gravitāciju un berzi, lāpstas ir mehāniski vienkāršas, vieglas un izturīgas. Tomēr augstā paātrinājumā vai bremzējot pastāv risks, ka detaļa tiks zaudēta. Saskaņā ar nozares datiem, lāpstas bieži tiek izgatavotas no 1018 tērauda izturības dēļ. Tās ir ideālas tad, ja detaļas forma ļauj droši nostiprināties bez aktīvā fiksatora, piemēram, dziļi velmētiem traukiem vai cietajām plātnēm.

Pieturikļi (aktīva fiksācija)
Pneimatiskie vai mehāniskie pieturikļi nodrošina pozitīvu fiksācijas spēku darba gabalam. Šī aktīvā fiksācija ir būtiska elastīgiem daļām, lieliem paneļiem, kuri var прогūt, vai komponentiem ar nobīdītu smaguma centru, kas var novelties no ceha. Lai gan pieturikļi nodrošina augstāku drošību, tie ievieš "kavēšanos" — laiku, kas nepieciešams žokļu izdarbināšanai —, kas var palielināt cikla ilgumu. Tie arī pievieno svaru pārnesei, potenciāli samazinot sistēmas kritisko ātrumu. Inženieri bieži izmanto pieturikļus malu apstrādes operācijās, kur kontakts ar virsmu jāsamazina līdz minimumam.

Vakuumgalviņas un magnētiskie galviņi
Virsmām jutīgām detaļām vai ģeometrijām, kur piekļuve malām ir ierobežota, risinājumu piedāvā vakuumtaisniņas vai magnētiskie galviņi. Vakuum sistēmas īpaši efektīvas tiltveida pārnesēm, kas paceļ lielus plakanus paneļus. Jāatzīmē, ka standarta saspiestā gaisa vakuumģeneratori parasti rada aptuveni 10 PSI vakuumu , efektīvi nodrošinot tikai divas trešdaļas no maksimālā teorētiski iespējamā cēlājspēka. Magnētisko žaunu griperi ir izturīga alternatīva dzelzs saturošām detaļām, taču nepieciešamas uzticamas atbrīvošanas ierīces, lai pārvarētu paliekamās magnētismu.

Izvēles matrica

• Izmantojiet lāpstas, kad: Detaļas ir stingras, tām ir dabiska savstarpēji iekļaujoša forma un augsts SPM ir prioritāte.
• Izmantojiet griperus, kad: Detaļas ir elastīgas, tām ir nestabili smaguma centri vai nepieciešams vertikāls celšanas bez apakšējās atbalsta virsmas.
• Izmantojiet vakuuma/magnētus, kad: Notiek A klases virsmu apstrāde, kur mehāniskais kontakts var radīt skrambas, vai arī, ja nav pieejama malas vieta.

2. nodaļa: 9 soļu dizaina darbplūsma (CAD un izkārtojums)

Pirkstu piederumu projektēšana nav improvizācija; tā ir rūpīga procedūra, kas jāveic CAD vidē pirms kāda metāla griešanas. Strukturētas darbplūsmas ievērošana novērš dārgas sadursmes kļūdas un nodrošina, ka sistēma darbojas jau pirmajā gājienā.

1. solis: Izveidojiet salikuma izkārtojumu
Sāciet, pārklājot matricas dizainu, preses balsta plāksni un pārnesei paredzētās riteņu ģeometriju vienā CAD komplektā. Šis "salikuma izkārtojums" ļauj pārbaudīt darba telpu. Jums jāapstiprina maksimālais cēlāja gājiens (Z-ass), skavas gājiens (Y-ass) un pagrieziens (X-ass), lai nodrošinātu, ka pārnese var fiziski sasniegt pacelšanas punktus.

2. solis: Novērtējiet slodzi un garumu
Aprēķiniet ierosinātā pirkstu komplekta un detaļas kopējo svaru. Salīdziniet to ar pārneses sistēmas slodzes ietilpības līknēm. Šajā posmā samaziniet pirkstu rokturu garumu, lai samazinātu inerci. Īsāki rokturi ir stingrāki un mazāk vibrē, kas ļauj augstāku precizitāti.

3. solis: Pārbaudiet pārvades līniju
Pārbaudiet pacelšanas un nolaišanas augstumu visās stacijās. Ideālā gadījumā pārvades līnijai vajadzētu būt nemainīgai. Ja pacelšanas augstums ir zemāks par nolaišanas augstumu, pirksts var pārvietoties pārāk tālu un sadurties ar matricu. Ja pacelšana ir augstāka, detaļa var nokrist no augstuma, izraisot pozīcijas zaudēšanu.

4. solis: Izvēlieties beigu ierīci
Izvēlieties konkrētu lāpstiņu, žņaugu vai vakuuma cepi atbilstoši kritērijiem no 1. nodaļas. Pārliecinieties, ka izvēlētā sastāvdaļa ietilpst pieejamajā kalibrēšanas telpā.

5. solis: Sensoru novietojums
Projektējot iekļaujiet daļas klātbūtnes sensorus jau agrīnā stadijā. Sensoriem jābūt uzstādītiem tā, lai tie noteiktu, vai detaļa ir stingri ievietota lāpstiņā vai žņaugā. Bieži izmanto malu noteikšanu, taču pārliecinieties, ka sensora stiprinājums nekļūst par interferenču punktu.

6. solis: Roku komponenti
Izvēlieties strukturālos cauruļvadus un regulējamus mezglus. Izmantojot modulāru "Tinkertoy" pieeju, ir iespējama regulēšana testa laikā. Tomēr pārliecinieties, ka savienojumi ir pietiekami izturīgi, lai izturētu pārnešanas kustības G-spēkus.

7.–9. solis: Interferenču pārbaudes un pabeigšana
Pēdējie un svarīgākie soļi ietver pilna kustības cikla simulēšanu. Pārbaudiet „atvienošanās” pozīciju, lai nodrošinātu, ka pirksts atvelkās, neiekļūstot augšējā matricā. Veiciet pilnu sadursmes noteikšanas simulāciju skavai, paceļot, pārnešot, nolaižot, atskabinot un atgriežoties. Šī digitālā verifikācija ir vienīgais veids, kā garantēt fiziskas uzstādīšanas procesa drošību no sadursmēm.

3. nodaļa: Svarīgi konstrukcijas parametri: interferenci un brīvumu

Biežākās neveiksmes forma pārnesei kalšanas procesā ir sadursme starp pirksta instrumentu un pašu matriču. Tas parasti notiek „atgriešanās ceļā” — tukšo pirkstu kustībā atpakaļ uz sākuma pozīciju, kamēr preses vads nolaižas.

Interferenču līkņu izpratne
Interferenču līkne attēlo pirkstu instrumenta pozīciju attiecībā pret slēgšanās veidņu komponentiem laika gaitā. Mekhāniskā pārnese sistēmā kustība ir mehāniski saistīta ar preses sviru, kas nozīmē, ka atgriešanās ceļš ir fiksēts. Servo pārneses sistēmās inženieri var elastīgi programmēt optimizētus kustības profilus, iespējams ļaujot pirkstiem "pagriezties" prom no nolaižamajiem vadības stabiņiem vai kameras piedziņas.

6-Kustību cikls
Dizaineriem jāanalizē brīvās telpas visām sešām kustībām: 1) Saspiešana, 2) Pacelšana, 3) Pārnešana, 4) Nolaišana, 5) Atspiešana un 6) Atgriešanās. Fāzes "Atspiešana" un "Atgriešanās" ir kritiskas. Ja pirksti neatvelkas pietiekami ātri, tos saspiest augšējā veidne. Standarta empīriskais noteikums ir nodrošināt vismaz 25 mm (1 collu) brīvu telpu starp pirkstu un jebkuru veidņu tēraudu tuvākajā krustošanās punktā.

Digitālie divnieki un simulācija
Mūsdienu inženierijā tiek balstīta uz kinemātisko simulāciju. Izveidojot digitālo preses un matricas dubultni, inženieri var vizualizēt sadursmes līknes. Ja tiek konstatēta sadursme, dizainu var mainīt, mainot pietures punktu, izmantojot zemāku žņaugu vai modificējot matricas tērauda atbrīvojumu. Šāda proaktīva analīze ir daudz lētāka nekā sadauzītas pārnesejas remonts.

4. nodaļa: Materiāla izvēle un detaļu aizsardzība

Pirkstu instrumenta materiāls ietekmē gan sistēmas dinamisko veiktspēju, gan gatavās detaļas kvalitāti. Svarīga ir masas samazināšana augsts ātruma darbībām, savukārt kontaktmateriāli jāizvēlas tā, lai novērstu virsmas bojājumus.

Svara samazināšana pret stiprumu
Pārnese sistēmas inerce ierobežo maksimālo ciklu skaitu minūtē (SPM). Smagie tērauda svāri palielina slodzi pārneses piedziņā, kas prasa lēnākas kustības ātrumu, lai novērstu motoru kļūdas vai pārmērīgu vibrāciju. Strukturālajiem svāriem bieži tiek izmantots augstas izturības alumīnijs (piemēram, 6061 vai 7075), lai samazinātu masu, saglabājot stingrumu. Kontaktgalus (lāpstas) veido no tērauda, jo tas nodrošina nepieciešamo nodilumizturību.

Kontakta materiāli un pārklājumi
Tiešs metāla pret metālu kontakts var bojāt A klases virsmas vai jutīgos cinkota tērauda pārklājumus. Lai to novērstu, inženieri izmanto specifiskus kontaktu uzgulus. No neilona ir izturīgs un ciets, tāpēc piemērots neaizsargātām strukturālām daļām. Krāsotām vai reljefvirsmām, kur svarīga ir pietura un nepieļaujami bojājumi, ir ieteicamāki mīkstāki Neoprēna uzguli. Ekstrēmos gadījumos UHMW urētāns var tikt izmantots, lai pārklātu pirkstus, nodrošinot ilgtspējas un aizsardzības līdzsvaru.

Precizitātes un apjomu nodrošināšana
Pārejot no dizaina ražošanā, īpaši automašīnu komponentiem, piemēram, balststieniem vai rāmjiem, ārstu kvalitāte un žakete partneris ir vispirmākais. Lielapjoma ražošanai nepieciešama precizitāte, kas atbilst dizaina mērķim. Projektos, kuros nepieciešams stingri ievērot standartus, piemēram, IATF 16949, sadarbība ar speciālistiem, piemēram, Shaoyi Metal Technology var aizvērt plaisu starp ātro prototipēšanu un masveida ražošanu, nodrošinot, ka sarežģītas pārnešanas veidņu konstrukcijas tiek realizētas ar 600 tonnu spiediena iespējām.

5. nodaļa: Veidņu aizsardzība un sensoru integrācija

Pat visstiprākajam mehāniskajam dizainam nepieciešams elektronisks uzraudzības līmenis. Sensori ir pārnese sistēmas acis, nodrošinot, ka daļas ir pareizi iesaistītas pirms pārnešanas uzsākšanas un pareizi atbrīvotas pirms veidņu aizvēršanas.

Sensoru tipi un novietojums
Divi galvenie sensoru veidi dominē pārnešanas rīkojumos: tuvuma slēdži un optiskie sensori. Tuvuma slēdži ir izturīgi un uzticami, taču to detektēšanas diapazons ir īss (parasti 1-5 mm). Tie jānovieto ļoti tuvu daļai, kas rada apdraudējumu to bojājumam, ja daļa tiek nepareizi ielikta. Optiskie (infrasarkanie vai lāzera) sensori nodrošina lielāku diapazonu, ļaujot tos uzstādīt drošā attālumā no triecienu zonas, lai gan tie var būt jutīgi pret eļļas miglu un atspulgām.

Loģika un taimingu
Sensora loģikai jābūt iestatītai kā "Daļa klāt" pieņemšanas un pārnešanas fāzēm. Ja sensors zaudē signālu pārnesei pa vidu, presē nekavējoties jāveic avārijas apturēšana, lai novērstu "divu metālu" sadursmi nākamajā stacijā. Labākās prakses ieteic izmantot "pogā iebūvētu" detektēšanu, nevis "matricē iebūvētu" detektēšanu pārbaudei, jo tā apstiprina, ka daļa patiešām ir pārnesešanas sistēmas kontroles zonā, nevis vienkārši atrodas matricē.

Secinājums: inženierijas risinājumi uzticamībai

Pārnešanas stiprinājumu pirkstu dizaina apguve ir līdzsvara meklēšana starp ātrumu, drošību un brīvumu. Izmantojot sistēmisku pieeju pareizu galapozīciju izvēlei, ievērojot stingru CAD simulācijas darbplūsmu un izvēloties materiālus, kas aizsargā apstrādājamo detaļu, inženieri var samazināt augstos riskus, kas saistīti ar pārnesei paredzēto štancēšanu. Starpība starp rentablu, augsta ātruma līniju un uzturēšanas problēmām bieži atrodama vienkārša lāpstas formā vai viena sensora loģikā.

Kad spiedpreses kustības kļūst ātrākas un detaļu formas sarežģītākas, precīzu, datubāzētu projektēšanas metodiku nozīme turpinās pieaugt. Inženieri, kuri prioritetu piešķir interferenču līknei un respektē pārnesei raksturīgās kustības fiziku, stabili radīs instrumentus, kas efektīvi darbojas ciklu pēc cikla.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir atšķirība starp 2 asu un 3 asu pārnesei paredzētajām sistēmām?

Divu asu pārnese sistēma pārvieto detaļas tikai divos virzienos: saspiešana (iekšā/ārā) un pārnešana (pa kreisi/pa labi). Detaļas parasti slīd pa riteņiem vai tiltiem starp stacijām. Trīs asu sistēma pievieno vertikālu pacelšanas kustību (uz augšu/uz leju), ļaujot pacelt detaļu, pārvietot to pāri veidņu šķēršļiem un nolikt lejā. Trīs asu sistēmas ir daudzpusīgākas un būtiskas detaļām ar dziļiem izvilkumiem vai sarežģītām ģeometrijām, kuras nevar slīdēt.

2. Cik liels brīvums ir nepieciešams pārnesei ar pirkstiem?

Plaši atzīts inženierijas standarts ir nodrošināt vismaz 25 mm (1 collu) minimālo brīvumu starp pirkstu instrumentu un jebkuru veidnes komponentu visā kustības ciklā. Šis drošības rezerves attālums ņem vērā nelielas vibrācijas, atsitienu vai laika svārstības. Servopiedziņas sistēmās šo brīvumu dažreiz var samazināt, jo kustības profils tiek precīzi kontrolēts, tomēr vienmēr ieteicams saglabāt drošības rezervi.

3. Kāpēc pirkstu instrumentiem tiek izmantoti vieglie materiāli?

Viegli materiāli, piemēram, alumīnijs un oglekļa šķiedra, tiek izmantoti, lai samazinātu pārneses stieņa masas inerces momentu. Zemāka masa ļauj pārnesei sistēmai paātrināties un palēnināties ātrāk, nepārslogojot servomotorus vai mehāniskos piedziņus. Tas tieši nozīmē augstāku sitieni minūtē (SPM) un palielinātu ražošanas iznākumu.