Smernice za načrtovanje orodij za kovinsko ploskanje: Inženirski priročnik

POVZETEK

Smernice za oblikovanje orodij za kovinsko žigosanje so inženirske omejitve, ki zagotavljajo izdelavo delov, učinkovitost stroškov in dimenzijsko stabilnost. Osnovno »zlato pravilo« je, da večina najmanjših velikosti funkcij določa debelino materiala (MT); na primer, minimalni premer luknje je ponavadi 1,2x MT za duktilne kovine in 2x MT za nerjavnico. Pri kritičnih pravilih razmika morajo biti luknje postavljene vsaj 2x MT oddaljene od kateregakoli roba, da se prepreči izbočenje, medtem ko naj bi bil najmanjši upogibni radij ponavadi enak 1x MT . Končno uspešno oblikovanje orodij uravnoveša te omejitve geometrije delov z mehaniko orodij—kot so porazdelitev sile in stabilnost traku—za zagotavljanje ponovljivosti pri visokoserijski proizvodnji.

Oblikovanje za izdelavo (DFM): Pravila geometrije delov

Oblikovanje kovinskega dela, ki se izdeluje s kovanjem, zahteva strogo upoštevanje matematičnih omejitev, ki izhajajo iz lastnosti materiala. Ignoriranje teh smernih vrednosti pogosto povzroči okvaro orodja, prevelike žlebaste robove ali deformirane dele. Najučinkovitejša rešitev obravnava debelino materiala (MT) kot primarno spremenljivko, iz katere se nato izračunajo vse ostale mere.

Matrika inženirskih omejitev

Uporabite to referenčno tabelo za preverjanje geometrije vašega dela, preden končate model CAD. Ti razmerji so široko sprejeti industrijski standardi za zagotavljanje izdelave.

Luknje, žlebovi in razmiki

Integriteta kovanega dela je odvisna od ohranjanja dovolj materiala med posameznimi elementi. Glede na Xometryjeve konstrukcijske standarde , če postavite luknje preblizu robu (manj kot 2x MT), pride do iztekanja materiala navzven, kar povzroči »izboklino«, ki jo morda za odstranitev zahteva draga sekundarna obdelava. Podobno tudi utori zahtevajo širino vsaj 1,5x MT; vse, kar je ožje, dramatično poveča tveganje, da se žig pod tlakovnim obremenitvijo zlomi.

Geometrija prepog in smer vlaken

Upogibanje kovine ni enako kot prepogibanje papirja; gre za proces raztezanja in stiskanja določenih struktur zrn. Keats Manufacturing poudarja, da naj bi prepogi po idealu potekali pravokotno na smer zrn materiala. Upogibanje vzporedno z zrni pogosto vodi do razpok, še posebej pri trših zlitinah, kot sta nerjavno jeklo ali kaljeno aluminij. Če vaš dizajn zahteva majhen polmer upogiba (ki se približuje 1x MT), je ključnega pomena za strukturno celovitost usmeritev postavitve dela na traku tako, da poteka upogibanje »prečno čez zrna«.

Konstrukcija orodja in izdelava: 10 zakonov zmogljivosti

Medtem ko se DFM osredotoča na del, sami orodni del morajo biti inženirski za stabilnost, vzdrževanje in dolgo življenjsko dobo. Dobro zasnovan orodni del ne samo proizvaja dele; varuje tlačno napravo in zmanjšuje prostoj.

Stabilnost in upravljanje sile

Najbolj robustni orodni deli sledijo osnovnim zakonitvam fizike in mehanike. Ena izmed primarnih načel, pogosto navedenih v The Fabricator-jevih "10 zakonih oblikovanja orodij" , je zmanjšati dvig traku . Prevelik dvig traku med postajami poveča vibracije in obrabo. Oblikovalci morajo razporediti reže za rezanje in uporabiti ustrezno velike dvigala, da ohranijo trak raven in stabilen. Poleg tega je uravnoteženje sil pod batom tlačne naprave obvezno. Če se oblikovanje z velikimi silami dogaja na desni strani orodja, mora oblika vkljujeti uravnotežene sile (kot so vzmeti ali lažne postaje) na levi strani, da prepreči nagnjenje bata, kar uniči vodilne pine in bušinge.

Oblikovanje z usmerjenostjo na vzdrževanje

Orodni del, ki je težak za vzdrževanje, je slabo zasnovan orodni del. Načelo poka-joke (zaščita pred napakami) se mora uporabiti na sami orodni sestavi. Rezalne in oblikovalne dele zasnujte tako, da jih ni mogoče namestiti nazaj ali obrniti navzdol. Jasna servisna navodila naj bodo vgravirana ali odtisnjena neposredno na komponentah orodja, kar odpravlja potrebo po »ustnem predanju znanja« med vzdrževanjem.

Izvajanje teh sofisticiranih strategij orodovanja zahteva proizvodnega partnerja z močnimi inženirskimi sposobnostmi. Pri kompleksnih avtomobilskih ali industrijskih komponentah zagotavlja sodelovanje s strokovnjakom, kot je Shaoyi Metal Technology da so te stroge konstrukcijske norme izpolnjene. Njihova certifikacija IATF 16949 in zmogljivost za delo s 600-tonskimi stiskalniki omogočata premostitev razlike med hitrim prototipiranjem in masovno proizvodnjo, kar zagotavlja, da celo najbolj zapleteni dizajni orodij zanesljivo delujejo tudi skozi milijone ciklov.

Izbira materiala in standardi dopuščenih odstopanj

Medsebojno delovanje med materialom orodja in materialom dela določa življenjsko dobo orodja ter natančnost izdelka. Izbira ustrezne orodne jekla je izračunana odločitev, ki temelji na količini proizvodnje in trdi deli.

Izbira orodnega jekla

Za proizvodnjo v visokih količinah Dramco Tool priporoča uporabo trdnih materialov, kot so orodna jekla D2 ali A2, ki ponujajo odlično odpornost proti obrabi. V ekstremnih primerih, kot je žiganje abrazivnega nerjavnega jekla ali visokotrdnih zlitin, so za reže morda potrebni karbidni vstavki. Čeprav so karbidi dražji in krhkejši, se upirajo abrazivni obrabi, ki hitro obrabi standardna orodna jekla.

Razumevanje dopustov

Inženirji morajo določiti realistična pričakovanja za žigosane lastnosti. »Natančnost« pri žiganju je relativna glede na debelino materiala. Na primer, standardna tolerance za premer luknje je lahko +/- 0,002 palca, vendar se to lahko razlikuje glede na režo orodja. Univerzalno pričakovanje je prisotnost žuljika na rezanem robu. Standardni sprejemni kriterij industrije za žuljike je ponavadi 10 % debeline materiala . Če vaš dizajn zahteva rob brez žuljika, morate določiti sekundarne operacije odstranjevanja žuljikov ali specializirane postaje za »rezkanje« znotraj progresivnega orodja.

Pogoste napake in odpravljanje težav glede na dizajn

Številne napake pri žiganju je mogoče napovedati in preprečiti že v fazi načrtovanja. Reševanje teh potencialnih oblik odpovedi v zgodnji fazi prihrani pomembne čase in stroške med zagonom proizvodnje.

Zaključek

Znanje oblikovanja kovinskih žigov je disciplina uravnoteženja omejitev. Zahteva globoko razumevanje, kako debelina materiala določa geometrijo, kako razdelitev sile vpliva na življenjsko dobo orodja in kako lastnosti materiala vplivajo na končno natančnost. Z upoštevanjem teh smernic inženiringa - spoštovanje minimalnih razmerj, načrtovanje vzdrževanja in predvidevanje vedenja materiala - lahko inženirji ustvarijo dele, ki niso le funkcionalni, temveč tudi v naravi proizvodljivi in stroškovno učinkoviti v obsegu.