Рекомендації щодо проектування штампувальних матриць для металу: Інженерний посібник

Коротко

Керівні принципи проектування штампувальних матриць для металу є інженерними обмеженнями, які забезпечують виготовлення деталей, економічну ефективність та розмірну стабільність. Основне «Золоте правило» полягає в тому, що мінімальні розміри більшості елементів визначаються товщиною матеріалу (ТМ); наприклад, мінімальний діаметр отвору зазвичай становить 1,2x ТМ для пластичних металів і 2x ТМ для нержавіючої сталі. Критичні правила щодо відстаней вимагають розміщення отворів на відстані принаймні 2x ТМ від будь-якого краю, щоб запобігти випинанню, тоді як мінімальний радіус згину зазвичай має дорівнювати 1x ТМ . У кінцевому рахунку, успішне проектування матриць полягає у збалансуванні цих обмежень геометрії деталі з механікою інструдькування — наприклад, розподілом зусиль та стабільністю смуги — щоб гаранувати повторюваність у умовах високотоннажного виробництва.

Дизайн для виготовлення (DFM): Правила геометрії деталі

Створення штампованої деталі вимагає суворого дотримання математичних обмежень, що випливають із властивостей матеріалу. Ігнорування цих рекомендацій часто призводить до пошкодження інструменту, надмірного заусенця або деформації деталей. Найефективніші конструкції використовують товщину матеріалу (MT) як основну змінну, від якої розраховуються всі інші розміри.

Матриця інженерних обмежень

Скористайтеся цією довідковою таблицею, щоб перевірити геометрію вашої деталі перед фіналізацією CAD-моделі. Ці співвідношення є загальноприйнятими стандартами галузі для забезпечення технологічності виробництва.

Отвори, пази та відстані

Міцність штампованої деталі залежить від наявності достатньої кількості матеріалу між елементами. Згідно з Вимогами до проектування Xometry , розміщення отворів занадто близько до краю (менше ніж 2x MT) призводить до того, що матеріал деформується назовні, утворюючи "випинання", яке може вимагати дорогого вторинного оброблення для видалення. Аналогічно, для пазів потрібна ширина щонайменше 1,5x MT; будь-яка вужча ширина значно збільшує ризик поломки пуансона під стискальним навантаженням.

Геометрія згину та напрямок зерна

Згинання металу — це не просто складання паперу; це процес розтягування та стискання певних структур зерна. Keats Manufacturing підкреслює, що згини слід виконувати, якщо можливо, перпендикулярно до напрямку зерна матеріалу. Згинання паралельно до зерна часто призводить до тріщин, особливо в твердих сплавах, таких як нержавіюча сталь або загартований алюміній. Якщо ваш дизайн передбачає невеликий радіус згину (наближений до 1x MT), критично важливо орієнтувати розташування деталі на смузі так, щоб згин виконувався «поперек зерна» задля забезпечення міцності конструкції.

Конструювання штампів та побудова: 10 законів продуктивності

Хоча DFM зосереджений на деталі, сам матриця повинна бути спроектована з урахуванням стабільності, обслуговування та довговічності. Добре спроектована матриця не просто виготовляє деталі; вона захищає прес і мінімізує час простою.

Стабільність і керування навантаженням

Найміцніші матриці дотримуються фундаментальних законів фізики та механіки. Один із основних принципів, часто згадуваних у «10 законах проектування матриць» видання The Fabricator , полягає в тому, щоб мінімізувати підйом смуги . Надмірний підйом смуги між операціями збільшує вібрацію та знос. Конструктори повинні зміщувати розташування пробивних пуансонів і використовувати підйомні пристрої відповідного розміру, щоб тримати смугу на одному рівні та стабільно. Крім того, вирівнювання зусиль під повзуном преса є обов’язковим. Якщо інтенсивне формування відбувається праворуч від інструменту, конструкція повинна передбачати компенсаційні сили (наприклад, пружини або фіктивні операції) зліва, щоб запобігти перекосу повзунка, який руйнує напрямні штифти та втулки.

Конструювання з орієнтацією на обслуговування

Матриця, яку важко обслуговувати, — це погано спроектована матриця. Принцип пока-йоке (захист від помилок) має бути застосований безпосередньо до складання інструнів. Секції різання та формування мають бути конструйовані таким чином, щоб їх не можна було встановити у зворотному або перевернутому положенні. Чіткі інструкції для обслуговування мають бути вигравіровані або клеймовані безпосередньо на компонентах інструнів, щоб усунути потребу «трасадиційних знань» під час технічного обслуговування.

Реалізація цих складних стратегій інструального оснащення вимагає виробничого партнера з глибокими інженерними можливостями. Для складних автотранспортних або промислових компонентів робота зі спеціалізованою компанією як Shaoyi Metal Technology гарантує, що ці суворі стандарти проектування будуть дотримані. Їх сертифікація за IATF 16949 та можливість виконання операцій на пресах потужністю 600 тонн дозволяють подолати розрив між швидким прототипуванням та масовим виробництвом, забезпечуючи надійну роботу навіть найбільш складних конструкцій штампів протягом мільйонів циклів.

Вибір матеріалів та стандарти допусків

Взаємодія між матеріалом розтинки і матеріалом робочого шматок визначає термін служби інструменту та точність частини. Вибір правильної сталі для інструментів - це обчислене рішення, засноване на обсязі виробництва та твердісті заготовки.

Вибір інструментальної сталі

Для виробництва великих обсягів Dramco Tool рекомендує використовувати міцні матеріали, такі як сталь для інструментів D2 або A2, які надають відмінну стійкість до зносу. У екстремальних випадках, таких як штампування абразивної нержавіючої сталі або високопроміжних сплавів, для різання крапів можуть бути необхідні карбідні вставки. Хоча карбід дорожчий і крихкий, він не виносить абразівного зносу, який швидко пригнічує стандартні сталі.

Розуміння толерантності

Інженери повинні встановлювати реалістичні очікування щодо штампованих особливостей. "Прецизія" при штампуванні відносна до товщини матеріалу. Наприклад, стандартна толерантність для діаметрів отвору може бути +/- 0,002 дюйма, але це може змінюватися залежно від розмалювання шпалери. Всесвітнє очікування - наявність загоріху на краю різа. Стандартні критерії прийняття для бурр зазвичай 10% від товщини матеріалу - Я не знаю. Якщо ваша конструкція вимагає безбурного краю, ви повинні вказати вторинні операції збуріння або спеціалізовані станції "бриття" в прогрессивному стрілу.

Зазвичай зустрічаються дефекти і вирішення проблем за проектом

Багато дефектів штампування можна передбачити і запобігти на етапі розробки. Раннє вирішення цих потенційних випадків збою економить значний час і витрати під час введення виробництва в експлуатацію.

Висновок

Освоювання металевого штампування дизайну стрічки є дисципліною збалансування обмежень. Це вимагає глибокого розуміння того, як товщина матеріалу визначає геометрію, як розподіл сили впливає на термін служби інструменту і як властивості матеріалу впливають на остаточну точність. Прихиляючись цим інженерним рекомендаціям поважаючи мінімальні пропорції, проектуючи для обслуговування та передбачаючи поведінку матеріалу інженери можуть створювати частини, які не тільки функціональні, але і по суті виготовляються і економічно ефективні в масштабі.