Malé dávky, vysoké štandardy. Naša služba rýchlejho prototypovania urobí overenie rýchlejšie a jednoduchšie —
EN
Smernice pre návrh kovových kľzových nástrojov: Inžinierska príručka
ZKRATKA
Smernice pre návrh dielne pre kovové klenie sú technické obmedzenia, ktoré zabezpečujú výrobnosť, hospodárnosť a rozmernú stabilitu súčiastok. Základné „zlaté pravidlo“ je, že väčšina minimálnych rozmerov prvkov je určená hrúbkou materiálu (MT); napríklad minimálny priemer otvoru je zvyčajne 1,2x MT pre duktilné kovy a 2x MT pre nehrdzavejúcu oceľ. Dôležité pravidlá pre medzery vyžadujú, aby otvory boli umiestnené minimálne 2x MT od akéhokoľvek okraja, aby sa zabránilo vybúchnutiu, zatiaľ čo minimálny ohybový polomer by mal zvyčajne zodpovedať 1x MT . Nakoniec úspešný návrh dielne vyvažuje tieto geometrické obmedzenia súčiastok s mechanikou nástroja – ako je rozdelenie sily a stabilita pásu – za účelom zaručenia opakovateľnosti vo vysokozdružnej výrobe.
Navrhovanie pre výrobnosť (DFM): Pravidlá pre geometriu súčiastok
Navrhovanie lisovanej súčiastky vyžaduje prísne dodržiavanie matematických obmedzení odvodených z vlastností materiálu. Ignorovanie týchto smerníc často vedie k poškodeniu nástroja, nadmernému hrubovaniu alebo deformácii súčiastok. Najúčinnejšie návrhy považujú hrúbku materiálu (MT) za hlavnú premennú, z ktorej sa vypočítavajú všetky ostatné rozmery.
Matica inžinierskych obmedzení
Použite túto referenčnú tabuľku na overenie geometrie vašej súčiastky pred finalizáciou CAD modelu. Tieto pomery sú široko uznávanými priemyselnými štandardmi zabezpečujúcimi výrobnosť.
| Funkcia | Štandardné pravidlo (minimálne) | Inžiniersky dopad |
|---|---|---|
| Priemer otvoru | 1,2x MT (hliník/bronz) 2x MT (nehrdzavejúca oceľ) |
Zabraňuje zlomeniu razníka a nadmernému opotrebeniu. |
| Šírka otvoru | 1,5x MT | Znižuje bočnú silu na razník, aby sa zabránilo jeho odkloneniu. |
| Vzdialenosť medzi dierou a okrajom | 2x MT | Zabraňuje vyklenutiu materiálu (webu) medzi otvorom a okrajom smerom von. |
| Vzdialenosť od otvoru po ohyb | 2x MT + Polomer ohybu (Otvory < 2,5 mm) 2,5x MT + Polomer ohybu (Otvory > 2,5 mm) |
Zabezpečuje, že sa otvory počas ohybu ne deformujú do tvaru oválu. |
| Výška ohybu | 2,5x MT + Polomer ohybu | Zabezpečuje dostatok rovinného materiálu, aby dielek mohol materiál spoľahlivo zovrieť a presne vykonať ohyb. |
Otvory, zárezy a vzdialenosti
Integrita kovaného dielu závisí na udržaní dostatočného množstva materiálu medzi jednotlivými prvkami. Podľa Návrhových noriem spoločnosti Xometry , umiestnenie otvorov príliš blízko okraja (menej ako 2x MT) spôsobuje odtok materiálu von, čo vytvára „výdutinu“, ktorá môže vyžadovať nákladné sekundárne obrábanie na odstránenie. Podobne drážky vyžadujú šírku najmenej 1,5x MT; akákoľvek užšia šírka výrazne zvyšuje riziko zlomenia razníka pod tlakovým zaťažením.
Geometria ohybu a smer zrna
Ohýbanie kovu nie je len zloženie papiera; ide o proces predlžovania a stláčania konkrétnych štruktúr zrna. Keats Manufacturing upozorňuje, že ohyby by mali byť ideálne vykonané kolmo na smer zrna materiálu. Ohýbanie paralelne so zrnom často vedie k trhlinám, najmä u tvrdších zliatin, ako je nehrdzavejúca oceľ alebo kalené hliníkové zliatiny. Ak váš dizajn vyžaduje malý polomer ohybu (približne 1x MT), je kritické orientovať rozmiestnenie dielu na pás tak, aby sa ohýbalo „naprieč zrnu“ pre zachovanie štrukturálnej pevnosti.
Konštrukcia nástrojov a formy: 10 zákonov výkonu
Zatiaľ čo DFM sa zameriava na súčiastku, samotná forma musí byť navrhnutá tak, aby bola stabilná, údržbársky prístupná a dlhoveká. Dobre navrhnutá forma neslúži len na výrobu súčiastok; chráni lis a minimalizuje výpadky.
Stabilita a riadenie síl
Najodolnejšie formy dodržiavajú základné zákony fyziky a mechaniky. Jedným z hlavných princípov, ktorý je často spomínaný v The Fabricator's "10 Laws of Die Design" , je minimalizovať zdvih pásu . Nadmerné zdvíhanie pásu medzi stanicami zvyšuje vibrácie a opotrebenie. Navrhovatelia by mali posúvať strihacie pichy a používať vhodne dimenzované zdviháče, aby udržali pás rovný a stabilný. Okrem toho je nevyhnutné vyváženie síl pod piestom lisu. Ak sa ťažké tvorenie uskutočňuje na pravej strane nástroja, dizajn musí zahŕňať vyvažovacie sily (napríklad pružiny alebo holé stanice) na ľavej strane, aby sa zabránilo nakloneniu piesta, čo ničí vodidlá a ložiská.
Dizajn s prioritou údržby
Forma, ktorú je ťažké opravovať, je zle navrhnutá. Zásada poka-joke (zabraňujúce chybám) by mali byť aplikované priamo na zostavu nástroja. Rezacie a tvárniace časti navrhnite tak, aby nebolo možné ich namontovať v smere vzad alebo hore nohami. Jasné servisné pokyny by mali byť vyryté alebo vyrazené priamo na komponentoch nástroja, čím sa eliminuje potreba „tradičných znalostí“ počas údržby.
Realizácia týchto sofistikovaných stratégií nástrojov vyžaduje výrobného partnera s hlbokými inžinierskymi schopnosťami. Pre zložité automobilové alebo priemyselné komponenty zabezpečuje spolupráca so špecialistom ako Shaoyi Metal Technology že tieto prísne návrhové štandardy budú splnené. Ich certifikácia IATF 16949 a kapacita pre lisovacie operácie do 600 ton im umožňujú preklenúť medzeru medzi rýchlym prototypovaním a sériovou výrobou, čím zaručia spoľahlivý výkon aj najkomplikovanejších návrhov foriem počas miliónov cyklov.
Výber materiálu a štandardy tolerancií
Interakcia medzi materiálom nástroja a materiálom obrobku určuje životnosť nástroja a presnosť dielu. Výber vhodnej nástrojovej ocele je prepočítané rozhodnutie založené na objeme výroby a tvrdosti obrobku.
Výber nástrojovej ocele
Pre vysokotonažnú výrobu, Dramco Tool odporúča použitie odolných materiálov, ako sú nástrojové ocele D2 alebo A2, ktoré ponúkajú vynikajúcu odolnosť proti opotrebeniu. V extrémnych prípadoch, ako je väzba abrazívnej nehrdzavejúcej ocele alebo vysokopevnostných zliatin, môžu byť pre rezné hrany potrebné karbidové vložky. Hoci karbid je drahší a krehkejší, odoláva abrazívnemu opotrebeniu, ktoré rýchlo otupuje bežné nástrojové ocele.
Pochopenie tolerancií
Inžinieri musia stanoviť realistické očakávania pre tvárnené prvky. „Presnosť“ pri tvárnení je relatívna voči hrúbke materiálu. Napríklad štandardná tolerancia priemerov otvorov môže byť +/- 0,002 palca, no táto hodnota sa môže meniť v závislosti od medzery v nástroji. Všeobecným očakávaním je prítomnosť buriny na reznom okraji. Štandardné kritérium prijatia buriny v priemysle je zvyčajne 10 % hrúbky materiálu . Ak váš dizajn vyžaduje hranu bez buriny, musíte špecifikovať sekundárne operácie odstránenia buriny alebo špeciálne stanice na „očisťovanie“ v postupnom nástroji.
Bežné chyby a odstraňovanie problémov podľa dizajnu
Mnoho chýb pri tvárnení možno počas fázy návrhu predpovedať a zabrániť im. Ranné riešenie týchto potenciálnych porúch ušetrí výrazný čas a náklady počas uvádzania výroby do prevádzky.
| Chyba | Koreňová príčina | Dizajnové riešenie |
|---|---|---|
| Hruby | Príliš veľká medzera v nástroji alebo opotrebené nástroje. | Nastavte medzeru v nástroji na 10–12 % HM; zadajte nástrojovú oceľ vyššej triedy. |
| Prúdenie späť | Pružné odbremenenie kovu po ohýbaní. | Prehybte prvok o 1–2 stupne alebo použite prvky typu „coin“ v oblúku ohybu, aby ste nastavili uhol. |
| Trhliny/praskliny | Polomer ohybu je príliš malý alebo rovnobežný so smerom vlákien. | Zväčšite polomer ohybu na viac než 1x MT; otočte orientáciu dielu tak, aby ohyb prebiehal naprieč vláknam. |
| Deformácia (vydutie) | Prvky sú príliš blízko okraja alebo ohybu. | Zväčšite vzdialenosť na viac než 2x MT alebo pridajte kompenzačné zárezy na izoláciu namáhania. |
Záver
Ovládnutie návrhu tvárnic pre kovové lisy je disciplínou vyvažovania obmedzení. Vyžaduje si hlboké pochopenie toho, ako hrúbka materiálu určuje geometriu, ako rozloženie sily ovplyvňuje životnosť nástroja a ako vlastnosti materiálu ovplyvňujú konečnú presnosť. Dodržaním týchto inžinierskych smerníc – rešpektovaním minimálnych pomerov, navrhovaním s ohľadom na údržbu a predvídaním správania materiálu – môžu inžinieri vytvárať súčiastky, ktoré nie sú len funkčné, ale zároveň zásadne vyrábateľné a cenovo efektívne vo veľkých sériách.