Дизајн за производњу металног штампања: Инжењерски приручник

KRATKO

Дизајн за производњу (ДФМ) за штампање метала је стратешка инжењерска пракса оптимизације геометрије делова како би се ускладила са физиком штампање и способностима штампања. Проектирајући делове који поштују материјална ограничења, уместо да се боре против њих, инжењери могу смањити трошкове алата до 50%, убрзати време за извршење и елиминисати уобичајене дефекте као што су пуцање или повратак.

Основно значење штампања ДФМ-а зависи од придржавања доказаних "златних правила" геометрије. Кључни поремећаји укључују обезбеђивање дијаметри рупа су најмање једнаки дебелини материјала (1Т) , одржавање минимални радијус окрива од 1 Т да се спрече ломљења, и држећи карактеристике далеко од зона обнажених од стране фактора 1,5Т + радијус ... и не само. Прихватање ових ограничења у раној фази ЦАД-а је најефикаснији начин да се осигура изводљивост производње.

Инжењерски пословни случај: Зашто је ДФМ важно у штампању

У штампању метала, трошкови делова у великој мери су одређени пре него што се први листов метала икад наручи. Око 70% конечних производних трошкова производа закључено је током фазе пројектовања. "Овер-дхе-ваул" инжењерствогде се дизајне бацају произвођачу без претходног консултацијечесто резултира сложенијим захтевима за алате који експоненцијално повећавају трошкове. Део дизајниран без ДФМ-а може захтевати сложен прогресиван штампач са 20 станица и скупе акције слајда, док се верзија оптимизована за ДФМ може произвести једноставнијим алатом од 12 станица.

Колаборативна ДФМ служи као мост између идеалне геометрије и сурове стварности хладноформисаног челика. То помера фокус са "да ли се то може направити?" на "да ли се то може учинити ефикасно?" Улагајући се у рану сарадњу са произвођачем, инжењери могу да идентификују факторе трошкова као што су чврсте толеранције које захтевају прецизно брушење или карактеристике које захтевају секундарне операције дебурирања. На пример, опуштање некритичке толеранције рупе од ± 0,002 "на ± 0,005" може значајно продужити живот алата и смањити цену делова.

Ово је посебно критично када се од прототипа до производње повећава. Дизајн који ради за ласерско сечење (мало запремине) често не успева у штампажној штампачи (високо запремине) због различитих фактора стреса. Партнери као што су Shaoyi Metal Technology специјализовани за премоштање ове празнине, нудећи инжењерску подршку која осигурава да су дизајне валидирани у фази прототипирања довољно чврсти за брзе, велике линије штампања. Употреба таквих знања у раном периоду спречава скупу "циклу редизајна алата" која мучи многе лансирање производа.

Избор материјала и стратегија усмеравања зрна

Избор материјала у штампању је компромис између функције, формабилности и трошкова. Док функционалност диктује основну легуру (нпр. нерђајући челик 304 за отпорност на корозију или алуминијум 5052 за тежину), специфична температура и смер жице диктирају производњу. Тргији материјали пружају већу чврстоћу, али су склонији пукотине током сложених операција формирања.

Критична улога усмеравања зрна

Лист метала се производи ваљдањем, што продужава структуру зрна метала у правцу ваљда. Ова анизотропија значи да се материјал понаша другачије у зависности од тога како се формира у односу на зрно:

• Склопљење перпендикуларно (преко) зрна: Најјача оријентација. Материјал може да издржи чврстије радије без пуцања јер се структура зрна преклапа уместо да се раздваја.
• Склоп паралелно са зрном: Најслабија оријентација. Зрна се лако одвајају, што доводи до крчања на спољашњем радијусу, посебно у тежим легурама као што су алуминијум 6061-Т6 или високо угљенски челик.

Инжењери морају да наведу правцу зрна на штампи ако су потребни чврсти савијања. Ако геометрија делова захтева савијања у више правца, оријентација од 45 степени у односу на зрно се често користи као компромис за балансирање чврстоће и формабилности широм свих карактеристика.

Критичне геометријске смернице: рупе, реме и мреже

Физика интерфејса за ударање и рошење наметну строга математичка ограничења на карактеристике резања. Ако се прекрши овај однос, стварају се слаби делови који се прерано ломају, што доводи до времена простора и трошкова одржавања. Следећи табела сумира консензусна "Правила прашћа" за стандардне операције штампања.

Близини од рупе до завоја: Једна од најчешћих грешака је постављање рупе превише близу завоја. Како се метал протеже око радијуса, било која особина у "зони деформације" ће се искривити. Ако је за дизајн неопходно направити рупу близу завоја, штампер мора да је прободе након савијање (додавање станице/стопе) или употреба специјализованог резања. Стандартна формула за осигурање рупе остаје округла је да се његова ивица најмање 1,5 пута дебљину материјала плус радијус савијања далеко од тангенце загиба.

Правила за савијање и обликовање: ређа, фланге и рељефи

Свијање није само преклапање; то је контролисана пластична деформација. Да би се постигли конзистентни савијања без неуспеха, три параметра морају бити контролисана: минимални радијус савијања, дужина фланге и олакшање савијања.

Minimalni radijus savijanja

Оштри унутрашњи углови су непријатељи штампаних делова. Рајеус нуле (оштри угао) ствара концентрацију стреса која неизбежно доводи до пуцања. За већину дуктилних метала као што су хладно ваљантирани челик (ЦРС) или меки алуминијум, Минимални унутрашњи радијус нагиба треба да буде ≥ 1Т - Да ли је то истина? Тврђи материјали, као што је нерђајући челик, често захтевају ≥ 2Т или више. Проектирање са великодушним радијема продужава живот алата и смањује ризик од неуспеха делова.

Минимална дужина фланце

Да би се фланж прецизно савијао, материјал мора да остане у контакту са штампом током целог процеса формирања. Ако је фланж сувише кратак, он ће се клизнути у V-дије отварање пре него што се савијање заврши, што резултира искривљеним, непаралелним ивицом. Стандардно правило је да Дужина фланге мора бити најмање 3 до 4 пута дебелина материјала - Да ли је то истина? Ако је потребан краћи фланж, штампер може бити потребан да формира дужи фланж и да га обреже у следећој операцији, што повећава трошкове делова.

Исечци за савијање

Када се савијање не простире по целој ширини делова, материјал на крајевима линије савијања ће се раскинути, осим ако се не дода "Одмазање савијања". Релеф је мали правоугаони или полукружни урез изрезан у основу фланже. Овај рез изолова савијани материјал од неосавитог материјала, спречавајући пуцање и деформацију. Дубина рељефа треба да обично прелази радијус савијања + дебљину материјала.

Толеранција према стварности и трошкови

Толеранција строгост је највећи једини покретач трошкова штампања. Иако модерно прецизно штампање може постићи толеранције са чврстим ± 0,001 инча, захтевање тога на целом делу је непотребно и скупо. Тешке толеранције захтевају прецизније компоненте за штампање (резање жице ЕДМ), чешће одржавање (оштрење) и спорије брзине штампања.

• Блокована толеранција: За некритичне карактеристике (нпр. прозорске рупе, ваздушни отвори), ослањајте се на стандардне толеранције блока (обично ± 0,005 "до ± 0,010").
• Димензионирање од карактеристике до карактеристике: Димензион критичне карактеристике једни од других, а не од ивице делова. Ивица се често производи операцијом резања која је по својству више променљива од пробијене рупе. Димензионирање рупе од рупе одржава ланцу толеранције чврстијом тамо где је важно.
• Само критичне карактеристике: Уколико је потребно, примењује се GD&T (Геометријско димензионирање и толерансирање) само када је апсолутно неопходно за монтажу. Ако се толеранција угла фланже затегне са ±1° на ±0,5°, штампер може морати додати станицу за поново ударање на штампу како би контролисао пролетну поврат, повећавајући инвестицију алата.

Уобичајени недостаци и превенција (Проверни список ДФМ)

Инжењери могу предвидети и дизајнирати уобичајене режиме неуспеха покретањем брзе контролне листе ДФМ пре финализације ЦАД модела.

• Гребени: Све штампане ивице имају буре на страни "прекопа". Уверите се да на цртежу пише "Бурр Дирекција" тако да оштре ивице нису на површини за руковање корисника. Стандардна дозвољена висина бура је 10% дебљине материјала.
• Otpuštanje: Еластична рекуперација након савијања доводи до отварања угла. Док штампер компензује ово у алату, коришћење конзистентних материјалних класа (нпр. специфичан високојаки нисколегирани челик) помаже у одржавању конзистенције. Избегавајте промену добављача материјала усред производње како бисте спречили варијације.
• Утјецање уља: Велике, равне, неподржанске области танког метала имају тенденцију да се скрчу или "пробушавају" као конзерва за уље. Додавање ребра, реброса или степеница оштришава део без додавања тежине, спречавајући овај дефект.

Инжењерство за ефикасност

Мастерски дизајн за производњу у металним штампањима није у вези са компромитом намене дизајна; то је о рафинисању за стварност. Поштујући физику процеса штампања, придржавајући се минималних односа, бирајући праву стратегију зрна материјала и разумно примењујући толеранције, инжењери могу смањити трошкове и осигурати дугорочну стабилност производње. Део оптимизован за штампу је део оптимизован за профит, квалитет и брзину.

Често постављана питања

1. у вези са Која је минимална величина рупа за штампање метала?

Као опште правило, пречник пробојене рупе не би требало да буде мањи од дебљине материјала (1Т). За материјале високе чврстоће као што је нерђајући челик, често се препоручује однос од 1,5 Т или 2 Т како би се спречило кршење перцовања. Ако су потребне мање рупе, можда ће бити потребно да се буше или обраде као секундарна операција.

2. Уколико је потребно. Како усредљење зрна материјала утиче на савијање?

Направљење металног зрна се ствара током процеса ваљања листа. Свијање перпендикуларно на (преко) зрно је јаче и омогућава чврстије радије без пуцања. Склоп паралелан са зрном је слабији и склонији фрактурама на спољашњем радијусу. Критични структурни изопаци треба да буду увек оријентисани преко зрна.

3. Уколико је потребно. Која је разлика између прањања и пирсирања?

Бланкинг је операција сечења целокупног спољног облика делова од металне траке; извађени део је користан део. Пиерсинг (или перцовање) је операција сечења унутрашњих рупа или облика; део који се уклања је шрам (слиг). Обе су операције сечења, али служе различите сврхе у секвенци станице за умирање.