Chyby v dizajne razenia, ktoré zabíjajú vašu produkciu

Čo je to razenie razenia a prečo na tom záleží

Dizajn razniceje inžinierska disciplína vytvárania súprav presných nástrojov, ktoré tvarujú plechy do hotových dielov pomocou riadenej sily a toku materiálu. Stojí pred všetkým, čo sa deje na tlačovej pôde. Tam, kde sa lisovanie kovov týka samotnej výrobnej operácie, návrh lisovania sa zameriava na rozhodnutia, výpočty a definície geometrie, ktoré túto operáciu v prvom rade umožňujú.

Ak ste sa niekedy pýtali, čo je lisovanie vo výrobe, krátka odpoveď je: aplikovanie sily na plech pomocou prispôsobených nástrojov na rezanie, ohýbanie alebo tvarovanie dielu. Dlhšia odpoveď zahŕňa stovky inžinierskych premenných, ktoré určujú, či tento proces prebieha hladko alebo sa rozpadne po prvých tisíckach zásahov.

Čo dizajn razenia v skutočnosti zahŕňa

Predstavte si to ako most medzi konceptom dielu a nástrojom-pripraveným na výrobu. Vstupy sú jednoduché: geometria dielu z 3D modelu, špecifikácie materiálu (zliatina, hrúbka, temperovanie) a objemové požiadavky, ktoré určujú, aké robustné musia byť nástroje. Výstupom sú kompletné výkresy zostavy lisovníc, podrobné špecifikácie pre každý komponent a rozloženie pásov, ktoré definuje, ako sa zo surového zvitku stanú hotové diely stanicu po stanici.

Konštrukčný balík na lisovanie plechu zvyčajne obsahuje rozmery raznice a matrice, hodnoty vôle podľa typu materiálu, výber pružín, konfigurácie vodiaceho systému a výpočty tonáže. Každý rozmer v tomto balení buď umožňuje konzistentnú výrobu, alebo zavádza poruchový režim čakajúci na povrch.

Prečo rozhodnutia o dizajne vedú k výsledkom výroby

Tu je nepríjemná pravda, že väčšina lisovacích operácií sa učí ťažko: problémy, ktoré sa objavia počas výroby, majú takmer vždy pôvod vo fáze návrhu. Nesprávne vôle spôsobujú otrepy. Zlé rozloženie pásov odpadový materiál. Poddimenzované komponenty sa predčasne opotrebúvajú. Každý z týchto problémov má svoje korene v rozhodnutí, ktoré bolo urobené mesiace predtým, ako sa kocka dostane do tlače.

Skúsenosti z odvetvia neustále ukazujú, že približne 80 % chýb razenia má pôvod v -fázových rozhodnutiach, a nie v chybách vykonania tlače-.

Vďaka tomu je dizajn razenia najvyšším-pákovým bodom v životnom cykle akéhokoľvek programu. Robustná konštrukcia lisovnice zaisťuje kvalitu dielov, minimalizuje množstvo šrotu, predlžuje životnosť nástroja a udržiava-predvídateľné náklady na diel v rámci miliónov cyklov. Na druhej strane chybný dizajn vytvára reťaz následných problémov, ktoré nemôže úplne vyriešiť žiadna podložka alebo úprava lisu.

Skutočná cena zlého dizajnu nie je len prepracovaním samotného nástroja. Je to stratený výrobný čas, vyradený materiál a oneskorené spustenie, ktoré sa spája s celým rozpočtom programu. Dostať inžinierstvo priamo pri zdroji je jediná najefektívnejšia investícia, ktorú môže lisovacia operácia urobiť.

Typy razidiel a ako si vybrať

Výber nesprávnej architektúry raznice je jednou z najdrahších chýb pri návrhu raznice. Uzamkne vás to prístupom k nástrojom, ktoré buď pod-poskytujú schopnosti, alebo prevyšujú{2}}výdavky na zložitosť, ktorú vaša súčiastka nepotrebuje. Rozhodnutie nie je len o tom, čo je technicky možné. Ide o zosúladenie typu matrice s geometriou dielu, objemom výroby a realitou rozpočtu predtým, ako sa šesťciferné zaviaže na oceľ.

Prevažnú väčšinu pokrývajú štyri primárne architektúryaplikácie dizajnu kovových razníc: progresívne, transferové, zložené a kombinované matrice. Každý z nich prináša odlišné kompromisy-, ktoré musia inžinieri vyhodnotiť v porovnaní s ich špecifickými požiadavkami programu.

Úvahy o dizajne progresívnych lisovníc

Progresívne raznice sú ťahúňom-vysokoobjemového razenia. Pás kovu prechádza sekvenčnými stanicami, z ktorých každá vykonáva špecifickú operáciu, rezanie, ohýbanie, tvarovanie, až kým sa na konečnej stanici neoddelí hotový diel. Obrobok zostáva počas celého procesu pripevnený k nosnému pásu, čo udržuje zarovnanie a eliminuje manipuláciu s dielom medzi operáciami.

Z konštrukčného hľadiska si progresívne matrice vyžadujú starostlivú pozornosť pri konštrukcii nosných pásov, umiestneniu vodiacich otvorov pre presnosť podávania a postupnosti staníc, ktoré vyrovnávajú sily v rámci zdvihu lisu. Vynikajú, keď potrebujete tesné tolerancie menších dielov pri objemoch presahujúcich 50 000 jednotiek. Výmena-? Vyššie počiatočné náklady na nástroje a obmedzená flexibilita pri zmenách dizajnu po vytvorení nástroja.

Medzi kľúčové konštrukčné výhody patrí minimálny odpad materiálu, vysoký počet zdvihov-za{1}}minútu a schopnosť vytvárať zložité geometrie v jedinom nastavení lisu so zníženou námahou.

Prevod a obchod{0}}zložených dierok

Prenosové matrice oddeľujú obrobok od pásu na začiatku procesu a potom pomocou mechanických uchopovačov presúvajú jednotlivé polotovary medzi nezávislými stanicami. Táto architektúra je ideálna pre veľké diely alebo hlboko ťahané-komponenty, ktoré nemôžu zostať pripojené k nosnému pásu. Nezávislé stanice tiež umožňujú zložitejšie tvarovacie sekvencie, vrátane závitovania, rebier a vrúbkovania. Pretože medzi časťami nie je žiadna spojovacia sieť, prenosové matrice môžu skutočne znížiť spotrebu materiálu v porovnaní s progresívnym nástrojom na určitých geometriách.

Zložené matrice majú opačný prístup: vykonávajú viacero rezných operácií súčasne v jednom lise. Predstavte si, že vyčnievanie a piercing sa deje presne v rovnakom okamihu. To vytvára výnimočne ploché diely, pretože sily sú vyvážené naprieč obrobkom. Zložené matrice sú tou správnou voľbou-pre plochosť-kritických strižných aplikácií, ako sú podložky, podložky a elektrické laminácie. Náklady na nástroje sú nižšie ako progresívne matrice, ale proces je obmedzený na relatívne jednoduché, rovinné geometrie.

Výber správnej architektúry lisovnice

Výber medzi týmito typmi razidiel závisí od štyroch premenných: veľkosť dielu, ročný objem, požiadavky na toleranciu a rozpočtové obmedzenia. Malý konektorový terminál prevádzkujúci dva milióny jednotiek ročne je jasným kandidátom na progresívnu matricu. Veľký konštrukčný držiak s 10 000 jednotkami ročne by mohol ospravedlniť nastavenie prenosu. Jednoduchá plochá podložka pri stredných objemoch ukazuje na zložené nástroje.

Rozhodovací rámec uvedený nižšie mapuje každý nástroj a architektúru lisovania v porovnaní s optimálnym aplikačným priestorom:

Kombinované matrice, ktoré stojí za zmienku samostatne, spájajú operácie rezania a tvarovania do jedného zdvihu. Zaberajú strednú cestu medzi zloženým a progresívnym prístupom, sú užitočné, keď súčiastka potrebuje strihanie aj ohýbanie, ale neospravedlňuje zložitosť úplného progresívneho nástroja.

Dôležitý poznatok pre inžinierov: výber architektúry nie je preferovaný. Je to technické rozhodnutie založené na požiadavkách na diely. Pomýliť sa znamená buď platiť za zložitosť, ktorú nepotrebujete, alebo bojovať s obmedzeniami, ktorým sa od začiatku dalo vyhnúť iným prístupom k nástrojom.

Samozrejme, výber správnej architektúry je len prvým krokom. Každý z týchto typov lisovníc sa spolieha na rovnaké základné komponenty, razidlá, bloky lisovníc, odstraňovače a vyrovnávacie systémy, ktorých individuálna kvalita dizajnu určuje, či nástroj skutočne podáva zamýšľaný výkon.

Základné komponenty matrice a ich konštrukčné funkcie

Každá raznica, bez ohľadu na architektúru, je vyrobená z rovnakej základnej rodiny komponentov. Razníky strihajú a formujú. Bloky razníc dostanú tieto razníky s presnou vôľou. Strippery riadia správanie materiálu počas a po každom údere. Vodiace systémy udržujú všetko zarovnané pod silou tisícok libier. Znie to priamočiaro, ale technické zdôvodnenie toho, ako je každý prvok dimenzovaný a aký materiál lisovacieho nástroja sa vyberie, spočíva v tom, že dizajn lisovacích nástrojov oddeľuje spoľahlivé výrobné nástroje od chronických bolestí hlavy z údržby.

Všimnete si, že mnohé zlyhania razenia nie sú spôsobené jedinou katastrofickou chybou. Sú výsledkom marginálnych rozhodnutí, ktoré sa hromadia vo viacerých komponentoch. Mierne príliš dlhý úder, stierač s nedostatočnou silou pružiny, pätka lisovnice, ktorá sa vychyľuje len natoľko, aby posunula vôľu. Pochopenie „prečo“ za špecifikáciami každého komponentu zabráni tomu, aby sa tieto kumulatívne chyby dostali na úroveň tlače.

Princípy konštrukcie raziaceho a lisovacieho bloku

Razník je aktívnym rezným alebo tvarovacím prvkom a jeho geometria priamo riadi kvalitu hrán, tvorbu ostrapov a požiadavky na reznú silu. Dobre{1}}navrhnutý razník má tri odlišné zóny: reznú hranu (kde sa dotýka obrobku), stopku (kde je zadržaná v dierovacej doske) a prechod medzi nimi. Každá zóna má svoje vlastné požiadavky na rozmery a povrchovú úpravu.

Špičkový profil je dôležitejší, než si väčšina inžinierov uvedomuje. Dierovač s plochým-čelom reže čisto, ale vyžaduje maximálnu tonáž, pretože celý obvod rezu zaberá materiál súčasne. Pridaním šmykového uhla k čelnej strane razníka, zvyčajne 1 až 1,5 násobku hrúbky materiálu, sa rezná činnosť rozloží v rámci zdvihu. To môže znížiť špičkovú reznú silu o 30-50 %, čo predlžuje životnosť razníka a znižuje nárazové zaťaženie lisu. Kompromis-je v tom, že šmykové uhly vytvárajú bočné sily, ktoré môžu vychýliť tenké razníky, takže je najlepšie ich aplikovať na väčšie prierezy.

V prípade bloku matrice stoja inžinieri pred základnou konštrukčnou voľbou: masívny alebo vložkový štýl. Pevné bloky matrice sú vyrobené z jedného kusu nástrojovej ocele, čo ponúka maximálnu tuhosť a jednoduchosť. Vkladacie bloky typu- používajú tvrdené vložky zalisované alebo priskrutkované do mäkšej dosky držiaka. Doštičky sa ľahšie vymieňajú pri opotrebovaní rezných hrán, čo výrazne znižuje prestoje pri údržbe. V prípade veľkoobjemových nástrojov na lisovanie kovov je štandardným prístupom konštrukcia doštičky, pretože umožňuje lokálnu výmenu bez prestavby celej časti lisovnice.

Riadenie ostrapov sa priamo vracia k vzťahu medzi geometriou razníka a vôľou bloku matrice. Keď je vôľa správna a rezné hrany sú ostré, línie lomu zo strany razidla a strany matrice sa čisto stretnú. Nadmerná vôľa spôsobuje prevrátenie a tvorbu otrepov na strane matrice. Nedostatočná vôľa vytvára sekundárne šmykové a drsné okraje. Tvrdosť reznej hrany lisovníka, zvyčajne 58-62 HRC pre nástrojové ocele ako D2 alebo M2, určuje, ako dlho tento vzťah čistých lomov vydrží, kým je potrebné preostrenie.

• Dĺžka reznej hrany by mala byť navrhnutá tak, aby sa zabránilo bočnému ohýbaniu počas spracovania
• Výber uhla šmyku musí vyvážiť zníženie tonáže a generovanie bočnej sily
• Razidlo-k-priľnavosti držiaka (zvyčajne H7/h6) musí zabrániť rotácii a axiálnemu pohybu
• Uhol úniku bloku pod reznou plochou umožňuje uvoľnenie slimákov bez viazania
• Metóda uchytenia vložky (lisované-nasadenie, osadenie alebo skrutka) musí odolávať silám vysunutia
• Povrchová úprava rezných hrán by mala dosiahnuť Ra 0,4 um alebo lepšie, aby sa minimalizovalo trenie

Odstraňovače, zdvíhače a systémy navádzania materiálu

Predstavte si, že dierovač prepichne plech. Pri odťahovaní sa materiál prirodzene zrúti okolo tela razníka a snaží sa ho sledovať nahor. Bez sťahovacieho mechanizmu sa tento materiál buď naviaže na razidlo, spôsobí zaseknutie ďalšieho podávania alebo poškodí susedné stanice. Strippery riešia tento problém, ale typ, ktorý si vyberiete, má vážne dôsledky na výkon matrice.

Jarné striptérky(nazývané aj prítlačné podložky) sú pružinové{0}}doštičky namontované na hornej pätke lisovnice, ktorá obklopuje strižníky. Prichádzajú do styku s pásovým materiálom skôr, ako sa vytlačia razníky, vyrovnávajú akékoľvek zakrivenie spôsobené stuhnutím cievky a držia obrobok tesne proti bloku matrice počas rezania a vyťahovania. To zabraňuje spájaniu materiálu medzi razidlami, eliminuje efekt príklepu počas odizolovania a zabraňuje tomu, aby sa pás počas rezu posúval do strán.

Pevné odstraňovače mostov (odstraňovače mostov alebo odstraňovače dosiek) sú pevné dosky priskrutkované k spodnej matrici. Sú jednoduchšie a lacnejšie na výrobu, nevyžadujú žiadne pružiny ani vedené cievky. Počas rezania však nedržia materiál naplocho, čo znamená, že razníky musia tlačiť materiál nadol proti bloku matrice samy. Ak má pás nejaké zakrivenie, materiál sa môže zviazať medzi razidlami v rôznych výškach, čo spôsobí vychýlenie, odštiepenie alebo úplné zlomenie razidla. Pre presné progresívne matrice sú pružinové odstraňovače jasnou voľbou aj napriek vyšším nákladom.

Zdvíhacie koľajnice plnia inú, ale rovnako kritickú funkciu. V progresívnych matriciach musí byť pás medzi zdvihmi zdvihnutý nad povrch matrice, aby sa mohol voľne posúvať dopredu bez ťahania cez formovacie stanice alebo vložky matrice. Zdvíhacie kolíky, zvyčajne pružinové-zaťažené zospodu, zdvihnú pás do konzistentnej výšky podávania. Konštrukčným parametrom, na ktorom záleží najviac, je výška zdvihu: príliš malý a pás zachytí tvarované prvky; príliš veľa a spôsobuje nestabilitu počas kŕmenia.

• Sila sťahovacej pružiny musí presiahnuť silu sťahovania (zvyčajne 5-10 % sily rezania) plus akékoľvek požiadavky na držanie polotovaru
• Vôľa od odstraňovača-k{1}}dierovaniu by mala byť menšia ako polovica vzdialenosti matrice, aby sa zachovalo vedenie
• Výška zdvíhacieho kolíka musí byť väčšia ako najvyšší tvarovaný prvok plus bezpečnostná rezerva pre kmitanie pásu
• Tolerancia šírky vodiacej lišty riadi bočnú polohu pásu a ovplyvňuje presnosť zapojenia pilota
• Dĺžka tunela na vedenie materiálu by mala poskytovať dostatočný záber, aby sa zabránilo rotácii pásu počas podávania

Die Shoe a vyrovnávacie systémy

Tvarovacia pätka je štrukturálnou chrbticou celej zostavy. Horné a spodné čeľuste nesú všetky komponenty lisovacej matrice, absorbujú reakčné sily z každej operácie rezania a tvarovania a udržiavajú priestorový vzťah medzi sekciami lisovníka a lisovnice počas miliónov cyklov. Ak sa pätky vychýlia, posunie sa každá vôľa v nástroji a stratí sa presnosť, ktorú ste navrhli do jednotlivých komponentov.

Stupnica požiadaviek na tuhosť s veľkosťou matrice a celkovou reznou silou. Topánky sú zvyčajne z liatiny alebo oceľového plechu, pričom hrúbka je určená rozpätím medzi opornými bodmi na kolíske lisu. Všeobecný pokyn: hrúbka topánky by mala zabrániť viac ako 0,001 palca vychýleniu na stopu nepodporovaného rozpätia pri plnom zaťažení. Podmerné topánky vytvárajú nerovnomerné vôle na okrajoch čela matrice, čo sa prejavuje ako otrepy na jednej strane dielu a čisté strihy na druhej strane.

Vodiace stĺpiky spájajú hornú a dolnú čeľusť a udržiavajú ich zarovnanie počas celého zdvihu lisu. Existujú dva základné štýly:trecie (klzné ložiská) čapy a čapy guľôčkových ložísk. Trecie čapy sa pohybujú priamo vo vnútri kalených puzdier s vôľou približne 0,0005 palca. Dobre zvládajú vysoké bočné náporové zaťaženie a sú lacnejšie, no vytvárajú trenie, ktoré obmedzuje-vysokorýchlostnú prevádzku. Puzdrá sú často obložené hliníkovým bronzom obsahujúcim grafitové zátky na zníženie opotrebovania.

Vodiace čapy guľôčkových ložísk jazdia na presných guľôčkových ložiskách v klietke, čím sa dosahuje záporné{0}}sklonenie, kde je priemer čapu-plus- ložiska v skutočnosti o 0,0002 palca väčší ako vŕtanie puzdra. To vytvára mimoriadne-presné zarovnanie s minimálnym trením, čo z nich robí štandard pre vysokorýchlostné-progresívne matrice. Kompromis-: čapy s guľôčkovými ložiskami tolerujú menší bočný tlak ako trecie čapy, takže matrice s výraznými nevyváženými bočnými silami môžu potrebovať dodatočné bloky päty.

Presnosť zarovnania priamo ovplyvňuje konzistenciu vôle cez čelo matrice. Dokonca aj 0,001-palcový posun medzi hornými a dolnými topánkami znamená, že vôľa na jednej strane rezu sa zväčšuje, zatiaľ čo na opačnej strane sa o rovnakú hodnotu zmenšuje. Na nástroji navrhnutom s vôľou 0,004 palca na každej strane je to 25% variácia, ktorá je dostatočná na vytvorenie viditeľných rozdielov od jedného okraja dielu k druhému.

• Materiál lisovacej čeľuste musí zodpovedať limitom priehybu: liatina na všeobecné použitie, oceľový plech na aplikácie s vysokou{0}}presnosťou alebo veľkým{1}}záťažím
• Priemer vodiaceho kolíka by mal byť dimenzovaný pre očakávaný bočný tlak, nielen pre hmotnosť matrice
• Čapy guľôčkových ložísk vyžadujú pružinové zaťaženie na spodných{0}}stĺpikoch namontovaných, aby sa zabezpečilo, že klietka vstúpi do puzdra skôr, ako čap
• Minimálne dva vodiace stĺpiky na matricu; štyri stĺpiky pre dlhé progresívne matrice, aby sa zabránilo prevráteniu topánky
• Pätkové bloky s odlišnými oterovými doskami (oceľ oproti hliníkovému bronzu) by mali dopĺňať vodiace kolíky, keď bočné sily prekročia kapacitu kolíkov
• Dĺžka záberu vodiaceho kolíka musí zabezpečiť, aby kolíky boli úplne usadené predtým, ako sa razník dotkne obrobku

Tieto komponenty lisovacej formy nefungujú izolovane. Dokonale navrhnutý úder v spojení s neadekvátne vedenou topánkou spôsobí rovnaké chyby ako opotrebovaný nástroj. Súhra medzi presnosťou komponentov a štrukturálnou tuhosťou je to, čo oddeľuje matricu, ktorá beží dôsledne, od formy, ktorá si vyžaduje neustále nastavovanie. A táto súhra sa stane ešte zložitejšou, keď zohľadníte správanie špecifické pre daný materiál-, kde rovnaké rozmery komponentov, aké fungujú pre mäkkú oceľ, môžu spôsobiť okamžité problémy s nehrdzavejúcou oceľou alebo hliníkom.

Inžinierstvo výberu materiálu a čistenia

Forma navrhnutá s dokonalou geometriou komponentov stále zlyhá, ak vôle nezodpovedajú materiálu prechádzajúcemu cez ňu. Rovnaký vzťah-k-zápustke, ktorý vytvára čisté hrany v mäkkej oceli, môže vytvárať nadmerné otrepy v nehrdzavejúcej oceli alebo spôsobiť predčasné odlamovanie hrán v hliníku. Materiály na lisovanie kovov sa správajú inak pri strihu, inak sa ohýbajú počas tvárnenia a inak sa zotavujú po zdvihu lisu. Každé z týchto správaní si vyžaduje reakciu dizajnu.

Tu sa popáli mnoho inžinierov. Aplikujú na všetky materiály jediné pravidlo vôle, kopírujú pružinové{1}}predpoklady z jednej zliatiny do druhej alebo považujú funkcie ovládania pásu za dodatočný nápad. Výsledkom je nástroj, ktorý pracuje na jednom materiáli, ale vytvára chyby v momente, keď sa zmení hárok so špecifikáciami.

Hodnoty vôle podľa typu materiálu a hrúbky

Vôľa matrice je vyjadrená ako percento hrúbky materiálu na každej strane. Definuje medzeru medzi reznou hranou razníka a otvorom v matrici a riadi, ako sa materiál láme počas strihania alebo dierovania. Urobte to správne a línie lomu zo strany razidla a strany matrice sa čisto stretnú s minimálnym otrepaním. Pomýlite sa a problémy s kvalitou ostria budete stíhať počas životnosti nástroja.

Všeobecný princíp je jednoduchý: tvrdšie materiály s nižším pomerom výťažnosti-k{1}}ťahu vyžadujú väčšie vôle, aby poskytli mechanickú páku potrebnú na čisté pretrhnutie. Špecifiká sa však v rámci materiálnych rodín značne líšia. Na lisovanie oceľového plechu,ukazuje výskumže zatiaľ čo 10 % na stranu je štandardom pre mäkkú oceľ, rovnaká vôľa vytvára najhoršiu možnú výšku otrepu na nehrdzavejúcej oceli. Pokročilé-oceli s vysokou pevnosťou môžu potrebovať vôle až 21 % na každej strane, aby sa dosiahla optimálna-schopnosť napínania hrán.

Pri lisovaní kovov z nehrdzavejúcej ocele-správanie pri pracovnom kalení výrazne mení mechaniku lomu. Austenitické druhy vyžadujú približne dvojnásobnú lisovaciu silu ako mäkká oceľ a vytvárajú podstatne viac trecieho tepla. Tieto sily urýchľujú opotrebovanie razníka, čo znamená, že degradácia hrán v priebehu času zhoršuje problém vôle. Zadanie správnej počiatočnej vôle kúpi viac cyklov, kým bude potrebné preostrenie.

Lisovanie hliníka predstavuje inú výzvu. Nižšia pevnosť hliníka v šmyku znamená, že rezné sily sú nižšie, ale jeho tendencia odierať sa na povrchoch nástrojov spôsobuje adhézne opotrebovanie na bokoch razníka. Mnoho inžinierov štandardne používa hodnoty vôle z mäkkej ocele pre hliník a čuduje sa, prečo sa nadmerne prevracajú a vytvárajú vláknité otrepy. Menšie vôle v kombinácii s leštenými dierovacími povrchmi a vhodnými povlakmi poskytujú výrazne lepšiu kvalitu hrán na hliníkových zliatinách.

Jarná-odmena späť v dizajne lisovníc

Každý ohyb plechu zahŕňa elastickú aj plastickú deformáciu. Keď sa tvarovacia sila uvoľní, elastická časť sa zotaví a časť sa otvorí. Množstvo regenerácie závisí od medze klzu materiálu, polomeru ohybu vo vzťahu k hrúbke a smere zrna. Materiály s vyššou pevnosťou-odrazia viac. Väčšie polomery ohybu viac pružia. A ak s tým vaša kocka nezodpovedá, vaše súčiastky nespĺňajú špecifikácie.

Návrhári nástrojov používajú niekoľko kompenzačných stratégií.Prílišné ohýbanieje najbežnejší: matrica ohýba materiál za cieľový uhol o vypočítanú hodnotu, takže ho pružina-späť vráti do požadovanej geometrie. Napríklad, ak potrebujete 90 stupňov a materiál sa vráti o 3 stupne späť, matrica je navrhnutá tak, aby sa formovala pri 87 stupňoch. CNC ohraňovacie lisy to automatizujú pomocou materiálových databáz, ale lisovacie nástroje vyžadujú, aby bola kompenzácia trvalo opracovaná do geometrie nástroja.

Dno alebo razenie mincí má iný prístup. Namiesto ohýbania za cieľ, matrica aplikuje koncentrovaný tlak na vrchol ohybu, čím si vynúti dodatočnú plastickú deformáciu, ktorá znižuje uloženú elastickú energiu. Táto metóda ponúka vynikajúce uhlové ovládanie s nižšou citlivosťou na zmeny hrúbky materiálu. Kompromisom-sú vyššie požiadavky na tonáž a potenciálne značenie povrchu vo vnútri obrobku.

V prípade zložitých výliskov s viacerými ohybmi použite pružnú{0}}spätnú zmes medzi prvkami. Časť s tromi sekvenčnými ohybmi, z ktorých každé pruží späť nezávisle, sa môže pohybovať mimo tolerancie, ak nie je každý ohyb kompenzovaný samostatne. Konštruktéri zápustiek často používajú predikciu založenú na simulácii- na zmapovanie distribúcie pružiny-spätnej časti dielu a potom strojom kompenzujú geometriu do každej formovacej stanice, namiesto toho, aby sa spoliehali na jediný korekčný faktor.

Dizajn obtoku pre kontrolu pásu

Pri postupnom usporiadaní pásov lisovníc musia tvarované prvky a geometria nosiča koexistovať, keď pás postupuje zo stanice do stanice. Obtokové zárezy sú malé reliéfne prvky vyrezané do pásu, ktoré zabraňujú interferencii medzi tvarovanými oblasťami, komponentmi nástrojov a susednými stanicami. Znejú nepatrne, ale zle umiestnené zárezy môžu oslabiť nosič, spôsobiť skreslenie pásu alebo spôsobiť nestabilitu podávania pri výrobných rýchlostiach.

Pochopenie negatívnych a pozitívnych obtokových zárezov v plechových lisovacích nástrojoch začína ich funkčným účelom. Pozitívny obtokový zárez zadržiava alebo vedie materiál okolo prvku pri zachovaní dostatočnej podpory nosiča pre stabilné podávanie. Negatívny obtokový zárez odstraňuje materiál a vytvára vôľu okolo nástrojov, tvarovanej geometrie alebo šrotových dráh. Obe slúžia rovnakému základnému cieľu: nechať pás bezpečne prejsť všetkými stanicami bez kolízie alebo deformácie.

Konštrukčné pravidlá pre geometriu obtokového zárezu priamo súvisia s hrúbkou materiálu a šírkou nosiča. Zárez musí odobrať dostatok materiálu, aby sa odstránili tvarované prvky, plus bezpečnostná rezerva pre kmitanie pásu a zmeny polohy, ale nie toľko, aby sa zostávajúci prierez nosiča- príliš oslabil na prenos síl podávania bez vybočenia alebo krútenia. Ostré vnútorné rohy na zárezoch vytvárajú koncentrácie napätia, ktoré môžu vyvolať roztrhnutie, najmä v tvrdších materiáloch. Zaoblené prechody aspoň jednej hrúbky materiálu pomáhajú rozložiť napätie a zabraňujú predčasnému zlyhaniu nosiča.

Kritická lekcia: problémy s obtokovými zárezmi sa zvyčajne objavia počas skúšky lisovnice, ale ich hlavná príčina pretrváva vo fáze rozloženia pásu. Ak rozloženie pásu nezohľadňuje, ako tvarované prvky, vodiace otvory a odpadové oblasti interagujú s pevnosťou nosiča, žiadne skúšobné nastavenie nevyrieši základný geometrický konflikt.

Parametre-špecifické pre materiál neexistujú samostatne. Hodnoty vôle, kompenzácia-spätnej pružiny a funkcie ovládania pásov sa navzájom ovplyvňujú v rámci toho istého nástroja a všetky sa spätne spájajú s rozložením pásov, jediným dizajnovým artefaktom, ktorý riadi tok materiálu cez každú stanicu.

Optimalizácia rozloženia pásov pre progresívne matrice

Rozloženie pásu je jediný dizajnový artefakt, ktorý určuje, koľko z vašej zakúpenej cievky sa stane lisovanými dielmi a koľko skončí v odpadovom koši. Definuje orientáciu dielu, stúpanie posuvu, geometriu nosiča, poradie staníc a vzor odpadu, s ktorým musí matrica žiť počas celej svojej životnosti. Niekoľko milimetrov zbytočnej šírky mostíka alebo neefektívny uhol vnorenia môže stáť tisíce dolárov na výrobnú sériu, keď sa vynásobí miliónmi ťahov.

Pre progresívne matrice vyrábajúce lisované plechové komponenty nie je rozloženie iba náčrtom. Je to ekonomické rozhodnutie, ktoré zablokuje výťažnosť materiálu skôr, ako sa jediný úder dotkne ocele.

Základy rozloženia pásu a využitie materiálu

Tri premenné riadia výťažnosť materiálu v akomkoľvek rozložení pásu: šírka pásu, rozstup podávania a orientácia dielu na páse. Šírka pásu sa rovná maximálnemu rozmeru dielu kolmo na smer podávania plus mostíky na oboch stranách plus akákoľvek šírka nosiča potrebná na prepravu. Rozstup posuvu, vzdialenosť, o ktorú sa pás posunie na zdvih lisu, sa rovná maximálnemu rozmeru dielu v smere posuvu plus jeden mostík.

Hrúbka mostíka, malého pásu materiálu oddeľujúceho susedné časti a medzi časťami a okrajom pásu, sa riadi praktickým pravidlom: približne 1,25 až 1,5 násobok hrúbky materiálu. Príliš tenký a mostík sa pri kŕmení roztrhne, čím sa zasekne matrica. Príliš hrubé a pri každom ťahu zahadzujete použiteľný materiál.

Orientácia dielov otvára významný potenciál optimalizácie. Naklonenie časti pod uhlom na páse, známe ako uhlový prechod alebo vnorenie, umožňuje, aby sa nepravidelne tvarované geometrie priblížili k sebe. Predstavte si dve konzoly v tvare L-, ktoré sú otočené tak, aby do seba zapadali ako kúsky puzzle. Tento prístup môže posunúť využitie materiálu výrazne nad 75 % referenčnú hodnotu, na ktorú sa zameriava väčšina operácií lisovania plechov. Kompromisom-je zvýšená zložitosť lisovnice a potenciálne nevyvážené rezné sily, ktoré si vyžadujú starostlivý návrh stanice.

Dostupnosť šírky cievky tiež obmedzuje možnosti rozloženia. Štandardné šírky cievok zo servisných stredísk sa dodávajú v pevných prírastkoch. Ak vaša optimálna šírka pásu spadá medzi štandardné veľkosti, buď platíte za spracovanie-na{3}}šírku, alebo akceptujete o niečo menej efektívne rozloženie, ktoré používa rozmer skladu. Skúsení dizajnéri hodnotia viaceré orientácie rozloženia oproti dostupným šírkam cievok predtým, ako sa zaviažu ku konečnému prístupu.

Sekvenovanie staníc a umiestnenie pilotov

Poradie staníc určuje poradie, v ktorom prebiehajú operácie prepichovania, tvarovania a vysekávania, keď pás postupuje cez matricu. Ak sa to pomýli, vznikajú problémy od nestability pásu až po kumulatívny rozmerový posun medzi stanicami.

Hlavný princíp: najskôr vytvorte základné prvky, rovnomerne rozložte veľké rezné zaťaženie, vykonajte hlavné tvarovanie až potom, čo má pás dostatočnú podporu, a konečné odrezanie nechajte až po poslednom kalibračnom kroku. Včasné prepichnutie pilotných otvorov, zvyčajne na prvej alebo druhej stanici, vytvorí referenčnú polohu, na ktorú sa spoliehajú všetky nasledujúce stanice. Tieto piloty opravujú menšie nepresnosti podávania a držia pás v presnej registrácii pred každým zdvihom lisu.

Vôľa medzi vodiacimi-dierami-pri presnom lisovaní plechu za studena je tesná, zvyčajne okolo 0,0005 až 0,001 palca, čo znamená, že samotné vodiace otvory musia byť vyrazené s minimálnym skreslením. Umiestnenie vodiacich líšt do nosného pásu a nie do geometrie dielu chráni hotové prvky pred možným značením a udržiava referenčné povrchy čisté.

Dôležitý je aj manažment síl naprieč stanicami. Ak sa všetky ťažké operácie vysekávania zhlukujú na susedných staniciach, výsledná záťažová špička môže nerovnomerne vychýliť pätku lisovnice a lisovací rám. Rozloženie rezných síl striedaním ťažkých a ľahkých operácií naprieč pásom pomáha udržiavať konzistentné vzťahy vôle počas celého zdvihu. Užitočný odhad reznej sily je obvod vynásobený hrúbkou vynásobenou pevnosťou materiálu v šmyku, pričom sila strhnutia pridáva ďalších 5 – 10 % navrch.

Zníženie odpadu prostredníctvom optimalizácie dizajnu

Každý percentuálny bod zlepšenia výťažnosti materiálu sa priamo premieta do úspory nákladov na kovové lisované diely. Najväčší vplyv majú tri stratégie: minimalizácia šírky nosiča, spoločné{1}}rezanie čiar a spolupráca s geometriou dielov.

Šírka nosiča by mala byť konštrukčne čo najužšia, pričom by mala stále poskytovať stabilný transport pásu. Praktické{1}}pokyny pre podlahu predajne vyžadujú, aby nosná sieť mala aspoň dvojnásobok hrúbky materiálu, aby sa predišlo vybočeniu alebo prevráteniu počas podávania. Na geometrii však záleží rovnako ako na hrubej šírke. Nosič so strategickými výstužnými rebrami môže byť užší ako plochý nosič pri zachovaní ekvivalentnej tuhosti.

Bežné{0}}rezanie čiary, pri ktorom susedné časti zdieľajú jednu hranu rezu namiesto toho, aby medzi sebou vyžadovali samostatné mostíky, eliminuje jednu šírku mostíka na hranicu časti. Táto technika funguje, keď diely majú rovnú alebo kompatibilnú geometriu hrán a keď výsledná kostra šrotu môže stále vychádzať z matrice čisto.

Niekedy najefektívnejšia redukcia odpadu pochádza zo spolupráce s produktovými dizajnérmi na úprave samotnej geometrie dielu. Malé zmeny polomerov rohov, šírky štítkov alebo celkových obálok môžu posunúť rozloženie zo 68 % využitia na 78 % bez ovplyvnenia funkcie dielu. Tento návrh-pre-konverzáciu o vyrobiteľnosti sa v ideálnom prípade uskutoční pred zmrazením geometrie súčiastky, nie po tom, čo ceny nástrojov prekročia rozpočet.

Štruktúrovaný prístup udržuje rozhodnutia o rozložení pruhov disciplinované a zabraňuje neskorej{0}}prepracovaniu:

1. Analyzujte geometriu dielu a identifikujte rozmery rozvinutého polotovaru, vrátane všetkých tvarovaných prvkov rozložených naplocho
2. Vyhodnoťte viaceré orientácie dielov a stratégie vkladania oproti štandardným šírkam zvitkov
3. Vypočítajte využitie materiálu pre každé kandidátske usporiadanie a zoraďte ho podľa percenta výnosu
4. Navrhnite typ nosného pásu (pevný, strečový pás alebo pútko) na základe požiadaviek na tvarovanie a prepravnej stability
5. Sekvenčné stanice na vytvorenie pilotov, rovnomerné rozloženie síl a oddelenie tvarovania od rezania, kde je to možné
6. Zadajte rozmery mostíka pomocou násobkov hrúbky materiálu a overte pevnosť nosiča voči celkovej sile posuvu
7. Overte konečné rozloženie pomocou simulácie alebo manuálneho modelovania pásov, aby ste potvrdili, že medzi stanicami nedochádza k interferencii

Rozloženie pásikov zaisťuje štruktúru nákladov každého dielu, ktorý matrica vyrába. Ale aj dokonale optimalizované rozloženie funguje iba na papieri, kým nie je overené v porovnaní so skutočným správaním materiálu. Tento krok overenia, pri ktorom sa používajú simulačné nástroje na predpovedanie stenčenia, zvrásnenia a pruženia-späť pred rezaním akejkoľvek nástrojovej ocele, je to, čo oddeľuje sebavedomé spustenie výroby od prekvapení pri drahých skúškach lisovníc.

Simulácia-Overovanie riadeného návrhu

Rozloženie pásov môže vyzerať bezchybne v CAD a stále môže spôsobiť trhliny, záhyby alebo rozmerové chyby, keď kov skutočne preteká nástrojom. Medzera medzi geometrickým dizajnom a fyzickou realitou je miesto, kde sa vypĺňa simulácia. Moderné nástroje analýzy konečných prvkov (FEA) umožňujú inžinierom spustiť celý proces lisovania kovov virtuálne, pričom presne predpovedajú, kde sa materiál stenčí, kde sa bude zvrásňovať a ako veľmi sa vráti späť, a to všetko predtým, ako sa obrobí jeden blok nástrojovej ocele.

Nie je to pekný{0}}krok{1}}. Je to rozdiel medzi troj-týždňovým a trojdňovým-testom. Každá iterácia, ktorú eliminujete na lise, s jej nákladmi na prácu, strojovým časom a zošrotovaným materiálom, vedie k dôvere vybudovanej počas simulácie. Napriek tomu mnohé inžinierske tímy stále považujú analýzu tvarovania za voliteľnú, alebo ešte horšie, za niečo, čo treba urobiť, keď je nástroj už vytvorený a objavia sa problémy.

Simulácia tvárnenia a analýza uskutočniteľnosti

Analýza konečných prvkov funguje tak, že sa plechový polotovar rozdelí na tisíce malých prvkov a potom sa matematicky vyrieši, ako sa každý prvok deformuje pri kontakte s povrchom razidla a matrice pod zaťažením. Riešič sleduje napätie, deformáciu, zmenu hrúbky a posunutie v každom uzle počas celej postupnosti tvarovania. Objaví sa podrobná mapa správania materiálu, ktorá zvýrazňuje problémové oblasti dlho predtým, ako sa stanú šrotom na tlačovej ploche.

Medzi kritické výstupy, ktoré by mali inžinieri hodnotiť, patria:

• Distribúcia riedenia: oblasti, kde sa materiál naťahuje nad bezpečné limity, čo naznačuje potenciálne rozštiepenie alebo zlyhanie hrdla
• Tendencia zvrásnenia: zóny, kde tlakové napätia spôsobujú vybočenie plechu, zvyčajne v prírubách alebo nepodporovaných ťahacích stenách
• Veľkosť a smer{0}spätnej pružiny: ako veľmi sa diel odchyľuje od geometrie matrice po odstránení sily, mapované cez každý ohyb a obrys
• Diagramy limitov tvárnosti (FLD): grafy, ktoré porovnávajú miestne stavy deformácie s krivkou limitu tvarovania materiálu, ukazujúce presne, aká bezpečnostná rezerva existuje v každom bode

Thediagram limitu tvárnostije obzvlášť výkonný, pretože prevádza zložité údaje o deformácii do jednoduchej vizualizácie vyhovenia/zlyhania. Body pod medznou krivkou tvarovania sú bezpečné. Body v blízkosti krivky označujú okrajové podmienky. Body nad krivkou predpovedajú zlyhanie. Inžinieri môžu okamžite vidieť, ktoré oblasti súčiastky sú ohrozené a koľko konštrukčných zmien je potrebných na ich stiahnutie späť do bezpečnej zóny.

Okrem predikcie zlyhania, analýza uskutočniteľnosti stanovuje hraničné podmienky pre celý proces výroby lisovania. Inžinieri by mali posúdiť niekoľko kritérií predtým, ako sa zaviažu k konštrukcii nástroja:

• Pomery hĺbky ťahu: porovnanie hĺbky misky alebo plášťa s priemerom polotovaru, s typickými limitmi okolo 0,5 pre prvé ťahy v mäkkej oceli
• Minimálne polomery ohybu: všeobecne 1-2-násobok hrúbky materiálu pre tvárne zliatiny, zvýšenie pre vysokopevnostné triedy
• Percentá natiahnutia: hodnoty lokálneho predĺženia v porovnaní s limitmi špecifickými pre materiál- z testovania ťahom
• Odhady tonáže: celková sila potrebná pre všetky operácie tvarovania, zaslepovania a podložky dohromady

Tieto kritériá sa navzájom ovplyvňujú. Diel, ktorý prejde jednotlivými kontrolami hĺbky ťahu a polomerov ohybu, môže stále zlyhať, pretože kombinované namáhanie zo sekvenčných operácií prekračuje kapacitu materiálu v špecifickej oblasti. Simulácia zachytáva tieto interakcie holisticky, čo ručné výpočty jednoducho nedokážu urobiť pre zložité geometrie.

Iterácia dizajnu a overenie prototypu

Simulácia len zriedka dáva zelenú pri prvom prechode. Skutočná hodnota sa zobrazí v iteračnej slučke: spustite simuláciu, identifikujte problémy, upravte geometriu formy alebo parametre procesu a spustite znova. Každý cyklus trvá hodiny na počítači a nie týždne na tlačovej konferencii. Typická simulácia výrobného procesu lisovania kovov môže prejsť piatimi až desiatimi iteráciami návrhu, kým sa dosiahnu prijateľné výsledky vo všetkých hodnotiacich kritériách.

Aké zmeny medzi iteráciami? Úpravy sily držiaka polotovaru na kontrolu pokrčenia. Nakreslite modifikácie geometrie guľôčky na reguláciu toku materiálu. Polomer razníka sa zväčšuje, aby sa znížilo stenčenie v kritických rohoch. Zmeny povrchu dodatku, aby sa napätie prerozdeľovalo rovnomernejšie. Každá úprava je zameraná na konkrétny problém{4}}identifikovaný simuláciou a ďalšie spustenie potvrdí, či oprava funguje bez vytvárania nových problémov inde.

Inžinieri čelia otázke: kedy je spoľahlivosť simulácie dostatočne vysoká na to, aby sa zaviazala k výrobe nástrojov? Odpoveď závisí od zložitosti dielu a tolerancie rizika. Pre jednoduché operácie vysekávanie a ohýbanie, čistá simulácia s primeranými bezpečnostnými rezervami často oprávňuje prejsť priamo na kalené výrobné nástroje. Pre hlboké ťahy, zložité 3D formy alebo materiály s úzkymi formovacími oknami poskytuje prototyp nástroja na lisovanie kovov fyzickú validáciu, ktorá dopĺňa predpovede simulácie.

Existujú dve prototypové stratégie, z ktorých každá má odlišné{0}}výhody:

• Prototypy mäkkých nástrojov používajú nekalenú nástrojovú oceľ alebo dokonca zliatiny zinku (Kirksite) na výrobu vzorových dielov s nízkymi nákladmi. Overujú tok materiálu, potvrdzujú jarné{1}}predpovede a identifikujú nepredvídané problémy s tvarovaním. Mäkké nástroje sa však rýchlo opotrebúvajú, niekedy vydržia len 500 až 2 000 zásahov a ich rozmerové správanie dokonale nekopíruje kalené výrobné podmienky.
• Prototypy pevných nástrojov využívajú produkčné-kvalitné materiály a tepelné spracovanie, čím v podstate vytvárajú krátkodobú{1}}verziu konečného nástroja. Poskytujú najpresnejšie overenie kvality dielov a stability procesu. Náklady sú podstatne vyššie, ale pri vysokorizikových programoch-poistenie proti zlyhaniu produkčného nástroja odôvodňuje investíciu.

Prototyp na lisovanie kovov vyrobený z mäkkých nástrojov stojí približne 30-50 % plnej výrobnej raznice, zatiaľ čo pevný prototyp beží 60-80 %. Rozhodovacia matica je jednoduchá: ak objem programu a kritickosť dielov odôvodňujú vyššie výdavky vopred na spustenie výroby-rizika, pevné prototypy majú zmysel. Pre aplikácie s nižším-zásahom, kde simulácia ukazuje pohodlné marže, skracujú mäkké nástroje alebo dokonca záväzky priamo-k-výrobe čas uvedenia na trh.

Hybridné prístupy tiež fungujú. Inžinieri môžu overiť operácie ťahania pomocou mäkkých nástrojov pri priamom vytváraní kalených častí orezania a prepichovania, pretože operácie rezania sa dajú analyticky predvídať a prinášajú menšie riziko zlyhania základnej geometrie.

Výpočet tonáže a výber lisu

Každá operácia tvarovania, rezania a držania v matrici spotrebúva lisovaciu kapacitu. Podcenenie požadovanej tonáže spôsobí, že sa lis zastaví v dolnej úvrati. Preceňovanie míňa kapitál na zbytočne veľké zariadenia. Presný výpočet tonáže spája návrh matrice priamo s dostupnou výrobnou infraštruktúrou.

Na zaslepenie a prepichnutieštandardný vzorecje jednoduché: obvod rezu vynásobený hrúbkou materiálu vynásobenou pevnosťou v šmyku sa rovná požadovanej tonáži. 6-palcový obvod prerezal 0,060-palcovú mäkkú oceľ pri 25 ton/sq. sila v šmyku vyžaduje približne 9 ton reznej sily. Ale progresívna kocka s 15 stanicami vykonávajúcimi simultánne strihy, tvary a ťahy môže rýchlo pribúdať.

Operácie ťahania používajú podobnú výpočtovú štruktúru, ale nahradzujú medzu pevnosti v ťahu pevnosťou v šmyku, pretože steny pohára alebo škrupiny sú skôr v ťahu než strihom. Tlak držiaka polotovaru, zvyčajne 30-40% ťažnej sily pre mäkkú oceľ, sa pridáva k súčtu. Odstraňovače pružín, zdvíhacie kolíky, tlakové podložky s dusíkom a poháňané vačky prispievajú k dodatočnej záťaži, ktorú mnohí inžinieri zabúdajú zahrnúť.

Úplný výpočet tonáže pre progresívnu matricu vyžaduje účtovanie pre každú stanicu súčasne:

• Všetky dierovacie a tesniace sily (obvod x hrúbka x pevnosť v šmyku)
• Ťahacie sily na každej stanici ťahania (obvod x hrúbka x UTS)
• Prázdny držiak a tlaky podložky
• Sila sťahovacej pružiny (5-10% celkovej sily rezu)
• Zaťaženie čapu zdviháka a dusíkovej pružiny
• Akékoľvek operácie poháňané vačkou-a ich zložky uhlovej sily
• Konečné odrezanie nosiča a sily separácie šrotu

Pridanie strihových uhlov k razníkom môže znížiť špičkovú reznú silu o 30 – 50 %, čo je dôležité, keď sa celková tonáž blíži k limitom kapacity lisu. Šmyk však rozdeľuje zaťaženie na väčšiu vzdialenosť zdvihu, čo ovplyvňuje výpočty energie. Môžete mať dostatočnú tonáž, ale nedostatočnú energiu, čo je častá príčina zaseknutia lisu v dolnej úvrati, kde otáčky zotrvačníka klesnú pod prah potrebný na dokončenie zdvihu.

Výber lisu musí tiež zvážiť, kde v zdvihu dochádza k zaťaženiu. Forma, ktorá aplikuje väčšinu svojej tonáže veľmi blízko dolnej úvrati, vyžaduje od zotrvačníka lisu viac energie ako matrica so zaťažením rozloženým na dlhší zdvih. Tento vzťah medzi tonážou, pozíciou zdvihu a dostupnosťou energie určuje, či daný lis môže skutočne spustiť matricu pri výrobnej rýchlosti bez zastavenia.

Simuláciou-riadené overovanie návrhu zvyčajne znižuje počet opakovaných pokusov o 50 – 70 %, čo sa priamo premieta do kratších dodacích lehôt, nižších nákladov na vývoj a rýchlejšieho spustenia výroby.

Výpočet tonáže ovplyvňuje aj bilanciu lisovnice v rámci lisu. Zaťaženia by mali byť rozložené čo najrovnomernejšie po ploche lisu. Mimo{2}}stredné zaťaženie spôsobuje nerovnomerné vychýlenie sklznice, čo posúva vôľu a urýchľuje opotrebovanie na jednej strane nástroja. Keď simulácia odhalí nevyvážené sily, inžinieri môžu zmeniť poradie staníc alebo premiestniť matricu vzhľadom na stred lisu, aby sa zlepšilo rozloženie zaťaženia.

Simulácia, analýza uskutočniteľnosti a výpočty tonáže tvoria analytickú chrbticu, ktorá overuje každé rozhodnutie o návrhu. Celá táto analýza však predpokladá špecifický kontext výroby: konkrétny objem, definovaný lis, cieľovú životnosť lisovnice. Zmeňte tieto predpoklady a celý prístup k dizajnu sa zmení. To, čo funguje pre program s miliónmi{3}}jednotiek, si vyžaduje zásadne inú inžiniersku filozofiu ako 5 000 kusov prototypu.

Bežné chyby dizajnu a riešenie problémov{0}}príčiny

Keď kovový lisovaný diel vyjde z lisu s otrepami, rozmerovými chybami alebo povrchovými chybami, vinníkom je inštinkt z dielne. Upravte nastavenie. Vymeniť stanicu. Prebrúsiť úder. Tieto opravy liečia symptómy, ale základný problém zvyčajne spočíva v rozhodnutiach urobených pred mesiacmi počas návrhu. Ako poznamenáva odborník na razenie Art HedrickVýrobca, dizajn formy je kritický, ale je to len jeden prvok v sieti interagujúcich premenných. Kľúčom je pochopiť, ktoré chyby skutočne pochádzajú z rozhodnutí vo fáze návrhu-v porovnaní s tými, ktoré sú spôsobené variáciami procesov na tlačovej úrovni.

Nasleduje analýza -perspektívnej koreňovej{1}}príčiny troch najškodlivejších kategórií porúch: tvorba otrepov, rozmerový posun a chyby toku materiálu. Každý z nich sa vracia ku konkrétnym tipom na dizajn razenia, ktoré pri dodržaní počas vývoja nástroja zabránia tomu, aby sa problém dostal do výroby.

Tvorba otrepov a chyby kvality hrán

Otrepy sú najčastejšou sťažnosťou na kvalitu zaslepených a prepichnutých častí. Poháňa sekundárne operácie, ako je odhrotovanie a omieľanie, spomaľuje montáž a v niektorých prípadoch vytvára bezpečnostné riziko na odkrytých hranách. Napriek tomu je otrep takmer vždy predvídateľným výsledkom výberov dizajnu, nie náhodným výrobným problémom.

Tri konštrukčné-fázové premenné riadia správanie otrepov:

Špecifikácia vôle.Ako je uvedené v kapitole o výbere materiálu, každá skupina zliatin má optimálnu vôľu. Beh mimo tohto okna, najmä na vysokej strane, zväčšuje hĺbku prevrátenia a vytvára výrazný okraj s ostrapom na strane rezu. Pre príklady lisovania, kde inžinieri aplikovali vôľu z mäkkej ocele (8-10 % na stranu) na austenitickú nehrdzavejúcu oceľ, je výsledkom konzistentne nadmerná výška otrepov, pretože chovanie nehrdzavejúcej ocele pri mechanickom vytvrdzovaní vyžaduje 12 – 16 % na každej strane na čisté šírenie lomu. Konštrukčná oprava je jednoduchá: špecifikujte hodnoty vôle na materiál, nie ako percento prikrývky cez celú matricu.

Implementácia šmykového uhla.Ploché dierovače{0}}zaberajú súčasne po celom obvode rezu a vytvárajú maximálnu špičkovú silu a nárazové zaťaženie. Tento náraz urýchľuje degradáciu hrán a opotrebované hrany vytvárajú otrepy, aj keď je vôľa správna. Použitie strihového uhla 1 až 1,5 násobku hrúbky materiálu na čelo razidla znižuje špičkovú tonáž o 30-50 % a rovnomernejšie rozdeľuje opotrebenie na reznú hranu. Kompromisná, bočná sila na razidle, je zvládnuteľná správnou podporou razidla cez stieraciu dosku.

Výber tvrdosti nástrojovej ocele.Rezná hrana kalená na 58-62 HRC (typické pre nástrojové ocele D2 alebo M2) si zachováva svoju geometriu oveľa dlhšie ako ostrie pri 54-56 HRC. Rozdiel nie je jemný. Pri objemoch výroby nad 100 000 zásahov môžu každé dva body tvrdosti podľa Rockwella znamenať tisíce ďalších úderov medzi intervalmi prebrúsenia. Konštrukčným rozhodnutím nie je len to, ktorú oceľ špecifikovať, ale aj obsah karbidov, charakteristiky odolnosti proti opotrebeniu a povrchovú úpravu (TiN, TiCN alebo DLC povlaky), ktoré predlžujú životnosť hrany pri aplikáciách abrazívnych materiálov.

Zarovnanie Punch-to{1}}prepája všetky tri premenné. Dokonca aj pri správnych hodnotách vôle a správnej tvrdosti, ak sa horná a spodná polovica lisovnice počas zdvihu navzájom posunú, vôľa sa stane nerovnomernou. Jedna strana rezu je pevnejšia, zatiaľ čo opačná strana sa otvára a vytvára charakteristický otrep, ktorý sa objavuje len na jednej hrane. Vyplýva to z konštrukcie vodiaceho systému: vodiace stĺpiky s guľôčkovými ložiskami s primeraným predpätím, pätkové bloky pre riadenie bočného tlaku a tuhosť čeľuste dostatočná na to, aby zabránila vychýleniu pri plnom zaťažení rezom.

Rozmerový drift a tolerancia-nahor

Predstavte si progresívnu kocku s dvanástimi stanicami. Každá stanica zavádza svoju vlastnú variáciu polohy, možno len 0,001 až 0,002 palca na stanicu. Ak sú však tieto chyby aditívne, medzi stanicou-na{5}}stanicu môže byť konečná časť v čase dosiahnutia poslednej operácie o 0,012 až 0,024 palca nižšia ako nominálna hodnota. To je dosť na to, aby sa tolerancie lisovania plechu posunuli za typickú požiadavku +/-0,005 palca na kritické vlastnosti.

To je miesto, kde sa úvahy GD&T stávajú zásadnými pri dizajne lisovania. Tradičné súradnicové kótovanie lokalizuje prvky vo vzťahu k iným prvkom, čím vytvára reťazce závislostí, kde sa každá tolerancia naskladá na predchádzajúcu. AkoZáklady GD&Tilustrujte, že používanie ovládacích prvkov skutočnej polohy s referenčnými snímkami nuly eliminuje tieto reťazce umiestnením každého prvku vzhľadom na spoločnú množinu vzťažných bodov, a nie k sebe navzájom.

Aplikovaný na progresívny dizajn lisovnice sa tento princíp premieta do špecifickej stratégie: vytvorte základné prvky (pilotné diery) na prvej stanici a potom sa všetky nasledujúce operácie odvolávajte späť na tieto základne, a nie na prvky vytvorené na medziľahlých staniciach. Keď sa každá operácia tvarovania a dierovania lokalizuje z rovnakej pilotnej referenčnej hodnoty, chyby sa nezlúčia. Zostávajú nezávislí.

Návrhové stratégie, ktoré minimalizujú kumulatívne variácie, zahŕňajú:

• Umiestnenie vodiacich otvorov v nosnom páse na stanici jedna a ich použitie ako hlavného pozičného základu pre všetky následné operácie
• Lokalizácia kritických prvkov z pilotov a nie z predtým vytvorenej geometrie
• Navrhovanie staníc tak, aby boli čo najcitlivejšie prvky{0}}vytvorené čo najbližšie k bodom zapojenia pilota
• Použitie vnútorných senzorov na zistenie chýb výšky tónu skôr, ako sa rozšíria cez viacero staníc
• Špecifikovanie tolerancií lisovania kovov na zostave lisovnice, ktoré sú užšie ako tolerancia dielu aspoň o 30 %, aby sa zabezpečila rezerva na odchýlky procesu

Svoju úlohu zohráva aj presnosť podávania. Ak mechanizmus podávania pásu uvoľní materiál skôr, ako sa zapoja piloty, pás sa na chvíľu vznáša bez kontroly polohy. Počas tohto okna môže akékoľvek zvyškové napätie v nosiči alebo nevyvážené tvárniace sily z predchádzajúceho zdvihu posunúť pás. Reakcia návrhu zabezpečuje, že vstup pilota sa začne pred ukončením uvoľňovania podávania, čím sa vytvorí prekrytie, ktoré zachová súvislú registráciu prúžkov.

Poruchy toku materiálu a ich konštrukčné príčiny

Vrásnenie, štiepenie a povrchové značenie sú tri chyby toku materiálu, ktoré najčastejšie zabíjajú výrobné série. Každá z nich má odlišnú hlavnú príčinu-fázy dizajnu a každej z nich možno predísť špecifickými rozhodnutiami o nástrojoch, ktoré sa prijmú dlho predtým, ako matrica dosiahne skúšku.

Zvrásnenie v dôsledku nedostatočného tlaku držiaka polotovaru.Keď plech tečie do ťažnej dutiny pod tlakom tlaku s nedostatočným zadržaním, vybočí. Vrásky, ktoré sa tvoria v oblasti držiaka polotovaru, nezostanú len tam. Ako potvrdila analýza základných-príčin, zvrásnený materiál, ktorý je pretlačený cez nákružok alebo do dutiny matrice, vytvára obmedzujúce sily, ktoré spôsobujú nadmerné stenčenie a prípadné štiepenie v smere prúdu. Konštrukčná oprava zahŕňa špecifikáciu tlaku držiaka polotovaru primeraného na udržanie napätia plechu (zvyčajne 30-40 % ťažnej sily pre mäkkú oceľ), začlenenie ťažných guľôčok tam, kde je potrebné lokalizované riadenie prietoku, a zabezpečenie, aby dištančné prvky alebo vyrovnávače udržiavali rovnomerný tlak na celom povrchu pridržiavača.

Štiepenie z nadmernej hĺbky ťahu.Každý materiál má limitný pomer ťahu, maximálny pomer priemeru polotovaru k priemeru razníka, ktorý dokáže udržať v jednej operácii. Prekročte to a stena pohára zlyhá v napätí. Bežné zlyhania pri hlbokom ťahaní tiež poukazujú na to, že hlavným prispievateľom je vôľa medzi razníkom a matricou: ak je táto medzera príliš malá, príliš veľká alebo nerovnomerná, materiál sa počas ťahania láme. Fáza návrhu-zahŕňa výpočet pomerov ťahania počas analýzy uskutočniteľnosti, rozdelenie hlbokých ťahov na viacero staníc, aby sa znížilo namáhanie na jeden zásah, a overenie rovnomernosti vôle razníka-k{5}}pred výrobou nástroja.

Poruchy povrchu spôsobené nedostatočným mazaním.Konštrukcia lisovnice musí brať do úvahy, ako sa mazivo dostane a zostane na kritických tvarovacích povrchoch. Bez navrhnutých-kanálov, nádrží alebo štruktúrovaných povrchov, ktoré si zachovávajú olejový film, dochádza pri kontakte-k-kovu na kov pod vysokým tlakom k zadretiu, ryhovaniu a nalepovaniu povrchu. Toto nie sú chyby operátora. Sú to dizajnové opomenutia. Vlastnosti, ako sú olejové drážky v ťažných krúžkoch, mikro-štruktúrované povrchy razníka a porty na aplikáciu maziva umiestnené pred formovacími stanicami zaisťujú konzistentné pokrytie filmom počas celého cyklu zdvihu.

Štruktúrovaný kontrolný zoznam na riešenie problémov spája viditeľné symptómy s ich hlavnými príčinami-fázy:

• Otrepy len na jednej strane dielu:nerovnomerná vzdialenosť od vychýlenia vodiaceho systému alebo vychýlenia čeľuste pri zaťažení
• Zvyšujúca sa výška otrepu počas výrobného cyklu:opotrebovanie dierovacej hrany v dôsledku nedostatočnej tvrdosti alebo chýbajúcej povrchovej úpravy
• Otvory mimo polohy:pilotné-na-odstránenie nesprávneho načasovania interakcie alebo nahromadenia tolerancie-v staniciach
• Progresívny rozmerový drift:kumulatívne chyby staníc z prvkov odkazovaných na iné prvky, a nie na hlavné údaje
• Vrásnenie v oblastiach príruby:prítlak držiaka polotovaru je príliš nízky alebo nerovnomerné výšky odstupu naprieč-pridržiavacou plochou
• Rozdelenie na stenách ťahu:pomer ťahu presahuje limit materiálu alebo je polomer razníka príliš tesný pre hrúbku materiálu
• Odieranie alebo ryhovanie na tvarovaných povrchoch:chýbajúce ustanovenia o mazive v dizajne lisovnice alebo príliš hrubá povrchová úprava lisovnice (nad Ra 0,8 um)
• Časť po zaslepení nie je plochá:nevyvážené rezné sily alebo zvyškové napätie v prichádzajúcom materiáli, ktoré nie je riešené tlakom stripera
• Nekonzistentný jar-späť:zmeny vlastností vstupného materiálu v kombinácii s neadekvátnou stratégiou kompenzácie v geometrii tvárnenia

Spoločná niť všetkých týchto porúch: prevencia stojí menej ako náprava. Každú chybu v tomto zozname možno predvídať počas fázy návrhu prostredníctvom správnej analýzy, správnej špecifikácie parametrov a štruktúrovaného preskúmania návrhu. Skúška by mala potvrdiť správny dizajn, nie slúžiť ako prvá príležitosť na zistenie, že základné inžinierske rozhodnutia boli nesprávne.

Tieto vzorce zlyhania tiež odhaľujú niečo o tom, ako by sa investície do nástrojov mali meniť s výrobnými požiadavkami. Nástroj s 5 000 dielmi ročne dokáže tolerovať konštrukčné kompromisy, ktoré by boli pri 500 000 kusoch katastrofálne. Pochopenie toho, ako by mali očakávania týkajúce sa objemu pretvárať rozhodnutia v oblasti strojárstva, od výberu materiálu cez počet staníc až po stratégiu údržby, je to, čo oddeľuje nákladovo -efektívne nástroje od nástrojov, ktoré buď nadmerne-investujú, alebo nedodávajú-.

Navrhovanie pre rôzne úrovne objemu výroby

Kocka, ktorá je ideálna pre dva milióny ročných jednotiek, je úplne prepracovaná{0}}na overenie 2 000-kusov. A nástroj skonštruovaný podľa prototypových lisovacích štandardov sa sám zničí do jedného mesiaca pri výrobnej rýchlosti. Objem nie je len číslo na objednávke. Zásadne pretvára každé technické rozhodnutie: triedu nástrojovej ocele, počet staníc, štýl konštrukcie komponentov, dostupnosť údržby a ekonomickú matematiku, ktorá odôvodňuje každú voľbu.

Akú chybu robia inžinieri najčastejšie? Aplikácia jednotnej filozofie dizajnu na všetkých úrovniach objemu. Výsledkom je buď nástroj, ktorý stojí trojnásobok toho, čo môže podporovať program, alebo nástroje, ktoré sa opotrebujú skôr, než sa odošle prvá zmena objednávky.

Stratégie návrhu prototypov a krátkych{0}}die

Keď potrebujete 500 až 5 000 dielov, priorita dizajnu sa zmení z dlhej životnosti na rýchlosť a obmedzenie nákladov. Každý dolár vynaložený na nástroje sa amortizuje v rámci malého počtu jednotiek, takže v ekonomike jednotlivých dielov dominujú počiatočné investície. Vlastná progresívna matrica s hodnotou 12 000 USD pridáva 2,40 USD za diel pri 5 000 jednotkách, ale iba 0,12 USD za diel pri 100 000 kusoch. Táto matematika riadi každé rozhodnutie o dizajne na úrovni prototypu.

Krátkodobé-stratégie dizajnu lisovníc zahŕňajú:

• Používanie nekalených alebo polokalených nástrojových ocelí (A2 pri 54-56 HRC namiesto D2 pri 60-62 HRC), ktoré obrábajú rýchlejšie a lacnejšie, pričom výmenou za kratšiu životnosť lisovnice
• Zníženie počtu staníc kombinovaním operácií tam, kde je to možné, aj za cenu mierne vyššieho namáhania materiálu na-stanicu
• Použitie pevnej blokovej konštrukcie namiesto štýlu vkladania-, pretože frekvencia výmeny nie je problémom pri malých objemoch
• Zjednodušenie vodiacich systémov na čapoch-trecieho typu namiesto stĺpikov s guľôčkovými ložiskami, čo je vhodné pre nižšie rýchlosti lisu a menej celkových cyklov
• Preskočenie nadbytočných funkcií, ako sú záložné piloty, sekundárne snímanie alebo náhradné vrecká na vložky, ktoré pri nízkych objemoch predlžujú dobu zostavovania bez návratnosti

Prototypy mäkkých nástrojov, niekedy odlievané zo zliatin zinku, ako je Kirksite, zaberajú extrémne nízku úroveň. Overujú tok materiálu a potvrdzujú predpovede pružiny-späť pre 500 až 2 000 zásahov, než sa opotrebujú nad rámec tolerancie. Pre prototypové raziace aplikácie, kde sa dizajn môže ešte zmeniť, tento jednorazový prístup zabraňuje drahým prepracovaniam na kalených nástrojoch, ktoré sa nedajú ľahko upraviť.

Kompromisy-sú skutočné: kratšia životnosť lisovnice (zvyčajne 10 000-50 000 zásahov oproti stovkám tisícov), väčšie tolerancie vďaka menej pevnej konštrukcii a vyššie náklady na jeden diel. Ale na overenie konceptov, overenie vhodnosti v zostavách alebo vyplnenie objednávky mosta počas výroby výrobných nástrojov sú tieto kompromisy nielen prijateľné, ale aj ekonomicky nevyhnutné.

Požiadavky na-dizajn vysokoobjemovej výroby

Pri objemoch presahujúcich 100 000 ročných jednotiek sa ekonomická rovnica úplne obráti. Náklady na nástroje sa stávajú chybou zaokrúhľovania vo výpočte na-diel. Dôležitá je doba prevádzkyschopnosti, konzistencia a životnosť matrice meraná v miliónoch cyklov. Výroba lisovania kovov v tomto rozsahu si vyžaduje inžinierske rozhodnutia, ktoré by vyzerali absurdne pre-špecifikované v krátkodobom horizonte, ale mnohonásobne sa vrátili počas celej životnosti programu.

Pre programy priemyselného lisovania kovov,Progresívne nástroje triedy Aje štandard. Tieto matrice obsahujú vymeniteľné opotrebiteľné komponenty, vedené odstraňovače s presnými vodiacimi stĺpikmi s guľôčkovými ložiskami a rezné doštičky z tvrdenej ocele alebo karbidu. Bežné matrice môžu vydržať až jeden milión dielov. Nástroje triedy A s náležitou údržbou to môžu výrazne prekročiť.

Karbidové doštičky sú charakteristickým znakom-veľkoobjemového dizajnu matrice. Rezné hrany z karbidu volfrámu vydržia 5-10-krát dlhšie ako bežná nástrojová oceľ, čo znamená menej prestávok v lise pri preostrovaní a konzistentnejšiu kvalitu ostria v rámci rozšírených výrobných sérií. Konštrukčné hľadiská sa menia: karbid je krehký a musí byť podopretý podkladovými materiálmi absorbujúcimi nárazy, spracovaný opatrne, aby sa zabránilo degradácii spojiva počas brúsenia, a niekedy potiahnutý (TiN, TiCN) pre dodatočnú odolnosť proti opotrebovaniu.

Veľkoobjemové{0}}nástroje sa vyznačujú aj ďalšími formovacími stanicami. Tam, kde môže krátkodobá kocka tvoriť prvok v dvoch staniciach pri vyššom zaťažení na jeden zásah, produkčná kocka rozloží rovnakú operáciu na tri alebo štyri stanice. Menšie namáhanie na stanicu znamená menšie pracovné spevnenie medzi jednotlivými zásahmi, lepšiu povrchovú úpravu, predvídateľnejšie pruženie-späť a výrazne dlhšiu životnosť matrice. Lisovanie kovov pre veľké diely obzvlášť ťaží z tohto prístupu, pretože vyššie zahrnuté sily tvárnenia zosilňujú mieru opotrebovania povrchov nástrojov.

Nadbytočné funkcie, ktoré sa pri nízkych hlasitostiach zdajú byť prehnané, sa stávajú nevyhnutnými vo veľkom rozsahu:

• Záložné pilotné stanice, ktoré udržujú registráciu, ak sa primárny pilotný kolík zlomí
• V -detekcii lisu (detekcia chybného podávania, monitory zadržania slimákov,-snímače vysunutia), ktoré zastaví lis skôr, ako zlyhanie prerastie do poškodenia lisovnicou
• Vrecká na rýchlu{0}}výmenu vložiek, ktoré umožňujú výmenu opotrebovaných rezných hrán počas plánovanej prestávky namiesto toho, aby vyžadovali úplné vytiahnutie matrice
• Štandardizované upevňovacie kovové lisovacie komponenty (skrutky, hmoždinky, pružiny) pochádzajúce z bežných katalógov pre rýchlu údržbu bez zdržania zákazkového obstarávania

Rozhodnutia o dizajne-podľa nákladov

Skutočnou inžinierskou výzvou nie je navrhovanie pre jednu objemovú vrstvu. Je to rozhodovanie o tom, kam patrí váš program, a prijímanie investičných rozhodnutí, ktoré zodpovedajú realite a nie optimizmu. Každá modernizácia, či už je to karbidová verzus nástrojová oceľ, štyri stanice verzus tri, alebo guličkové ložiskové stĺpiky verzus trecie čapy, nesie so sebou cenovú prirážku, ktorá je opodstatnená len nad určitým objemovým prahom.

Zlomová{0}}matematika je špecifická pre každé rozhodnutie. Súprava karbidových doštičiek môže zvýšiť náklady na nástroje o 3 000 USD, ale ušetriť 0,002 USD na diel v znížení prestojov. Táto investícia dosahuje dokonca 1,5 milióna dielov. Pod týmto objemom poskytuje nástrojová oceľ ekvivalentnú hospodárnosť. Nad ním sa tvrdokov opakovane vypláca. Inžinieri by mali tento výpočet spustiť pri každom dôležitom rozhodnutí o dizajne, namiesto toho, aby predvolili buď najlacnejšiu alebo najtrvanlivejšiu možnosť.

V-snímanie sa riadi podobnou logikou. Balík snímača nesprávneho podávania môže stáť 2 000 - 5 000 USD, ale zabraňuje zlyhaniu matrice, ktorej oprava stojí 15 000 - 50 000 USD. Ak je pravdepodobnosť havárie raz za milión úderov, senzor za seba zaplatí v programoch presahujúcich niekoľko stoviek tisíc zásahov. Pri kratších behoch nemusí štatistická pravdepodobnosť havárie odôvodniť investíciu.

Všimnite si, že hranice medzi vrstvami nie sú pevné. Súčiastka s extrémne úzkymi toleranciami môže ospravedlniť veľkoobjemové konštrukčné postupy pri stredných-objemových množstvách, pretože náklady na šrot z menej presných nástrojov prevyšujú cenu za lepšie komponenty. Naopak, -nekritická kozmetická časť pri veľkých objemoch môže tolerovať konštrukciu strednej{5}}úrovne, ak sú požiadavky na povrchovú úpravu zhovievavé.

Inžinieri pracujúci naprieč týmito objemovými vrstvami profitujú z partnerstva s poskytovateľmi lisovacích riešení, ktorí môžu prispôsobiť nástrojové stratégie tak, aby zodpovedali rozsahu programu.YICHENponúka riešenia na mieru pre lisovanie od prototypu cez výrobné nástroje s odbornými znalosťami v štruktúre lisovníc, výbere komponentov a optimalizácii toku materiálu, ktoré sa prispôsobujú objemovej realite každého projektu. Mať jedného partnera, ktorý rozumie celému spektru, zabraňuje rozpojeniu, ku ktorému dochádza, keď prototypové nástroje navrhuje jeden tím a výrobné nástroje iný, bez kontinuity v inžinierskej filozofii.

Rozhodnutie o vrstve objemu tiež ovplyvňuje spôsob, akým pristupujete k overovaniu návrhu. Veľko{1}}objemové programy ospravedlňujú rozsiahlu simuláciu a tvrdé prototypovanie, pretože náklady na ich nesprávne fungovanie sa znásobujú v miliónoch dielov. Krátkodobé-programy môžu akceptovať viac opakovaní skúšania, pretože finančné riziko je obmedzené. Ale bez ohľadu na objem, základné inžinierske princípy zostávajú konštantné. Čo sa mení, je to, koľko investujete do ich vykonávania.

Uvádzanie princípov dizajnu razenia do praxe

Poznať inžinierske princípy je jedna vec. Ich konzistentné uplatňovanie v každom novom programe, pod tlakom termínov, s meniacimi sa požiadavkami na diely a rozpočtovými obmedzeniami, je to, čo väčšina tímov zaostáva. Poruchy uvedené v tomto návode na lisovanie kovov majú spoločnú niť: neboli spôsobené nedostatkom vedomostí. Boli spôsobené preskočenými krokmi, nekontrolovanými predpokladmi a rozhodnutiami o dizajne, ktoré boli urobené izolovane od reality.

To, čo oddeľuje tímy, ktoré spúšťajú nástroje čisto od tých, ktorí uviazli v nekonečných skúšobných cykloch, nie je talent. Je to procesná disciplína. Štruktúrovaný pracovný postup, ktorý núti kritické otázky včas, overuje predpoklady prostredníctvom simulácie a zachytáva chyby skôr, ako sú opracované do kalenej ocele.

Kontrolný zoznam dizajnu pre nové programy lisovníc

Každý nový projekt dizajnu lisovania kovov ťaží z prioritnej postupnosti rozhodnutí. Preskočte alebo zmeňte poradie týchto krokov a zistíte, že riešite problémy, ktoré nemuseli existovať. Použite tento kontrolný zoznam ako rámec kontroly brány, kde sa každá položka overí pred začiatkom ďalšej fázy:

1. Potvrďte, že geometria dielu je zmrazená a všetky požiadavky GD&T sú zdokumentované, vrátane základnej štruktúry, kritických -pre-vlastností kvality a prípustných povrchových podmienok
2. Kompletne overte špecifikáciu materiálu: zliatinu, temperovanie, pásmo tolerancie hrúbky, požiadavky na smer zrna a akékoľvek prichádzajúce obmedzenia kvality
3. Stanovte odhady ročného objemu a životnosť programu a vyberte vhodnú úroveň nástrojov (prototyp, stredný-objem alebo trieda výroby)
4. Vykonajte posúdenie uskutočniteľnosti: pomery hĺbky ťahu, minimálne polomery ohybu, percentá natiahnutia a predbežné odhady tonáže v porovnaní s dostupnou kapacitou lisu
5. Vyberte architektúru matrice (progresívnu, prenosovú, zloženú alebo kombinovanú) na základe veľkosti dielu, objemu, požiadaviek na toleranciu a rozpočtu
6. Špecifikujte hodnoty vôle špecifické pre materiál- na reznú stanicu namiesto použitia jedného percenta prikrývky na celý nástroj
7. Kompletná optimalizácia rozloženia pásu s vypočítaným využitím materiálu, overenou pevnosťou nosiča a potvrdenou geometriou obtokového vrubu
8. Sekvenčné stanice s pilotným umiestnením, distribúciou sily a formovaním-pred-overením logiky orezania
9. Spustite simuláciu tvárnenia a potvrďte, že všetky oblasti spĺňajú limitné kritériá tvárniteľnosti s primeranou bezpečnostnou rezervou
10. Vypočítajte hodnoty kompenzácie-spätnej pružiny pre každú stanicu ohybu a zakomponujte ich do tvarovacej geometrie
11. Overte celkovú tonáž vrátane všetkých síl pri rezaní, tvárnení, podložkách, odstraňovačoch a vačkách oproti hodnotám lisu v plánovanej polohe zdvihu
12. Skontrolujte tuhosť lisovacej čeľuste, výber vodiaceho systému a stratégiu zarovnania pre predpokladané podmienky zaťaženia a rýchlosti
13. Špecifikujte triedy nástrojových ocelí, požiadavky na tvrdosť a povrchové úpravy pre každý komponent opotrebovania na základe abrazivity materiálu a cieľových objemov
14. Zahrňte funkcie na kontrolu chýb-: odsadené hmoždinky, asymetrické vodiace lišty a komponenty, ktoré fyzicky nemožno nainštalovať nesprávne
15. Pred odoslaním nástroja do výroby zdokumentujte intervaly údržby, prídavné prostriedky na preostrenie a dôležité náhradné diely

Táto postupnosť nie je ľubovoľná. Každý krok závisí od informácií potvrdených v predchádzajúcom. Prechod na rozloženie pásu pred potvrdením uskutočniteľnosti alebo výber nástrojových ocelí pred stanovením objemovej úrovne vytvára slučky prepracovania, ktoré spotrebúvajú technické hodiny bez toho, aby sa program posunul dopredu.

Vybudovanie silnejšej praxe pri navrhovaní lisovníc

Kontrolný zoznam rieši jednotlivé programy. Vybudovanie trvalo silnej výrobnej praxe na lisovanie kovov si vyžaduje niečo širšie: štrukturálne zmeny v tom, ako dizajnérske tímy interagujú s produktovými inžiniermi, ako sa presadzujú pracovné postupy overovania a ako sa časom spájajú inštitucionálne znalosti.

Spolupráca DFM je najvyšším-zlepšením, ktoré môže väčšina organizácií dosiahnuť. Keď sa strojní inžinieri spoja s produktovými dizajnérmi pred zmrazením geometrie dielu, dokážu identifikovať problémy s vyrobiteľnosťou, ktorých oprava v CAD nestojí nič, ale desaťtisíce náklady na prispôsobenie sa nástrojom. Zmena polomeru, uvoľnenie tolerancie na -kritickom prvku, mierny posun geometrie, ktorý zlepšuje vkladanie, tieto konverzácie sa stávajú ľahko vo fáze konceptu a po uvedení nástroja sa stávajú bolestivými príkazmi na zmenu.

Proces razenia vo výrobe nezačína, keď kov narazí na matricu. Začína to, keď dizajnér produktu urobí geometrické rozhodnutia, ktorým sa matrica musí prispôsobiť. Preklenutie tejto medzery prostredníctvom štruktúrovaných recenzií DFM pri definovaných konštrukčných míľnikoch zabraňuje scenáru, keď strojník dostane zamrznutý výtlačok dielu, ktorý je vo svojej podstate ťažké opečiatkovať a nemá priestor na vyjednávanie.

Simulačné{0}}prvé pracovné postupy predstavujú druhé štrukturálne zlepšenie. Tímy, ktoré považujú analýzu tvarovania za povinnú konštrukčnú bránu, nie za voliteľný doplnok, riešia problémy, keď ich môžu opraviť. Tímy, ktoré preskočia simuláciu a spoliehajú sa na to, že odhalia problémy, doplatia za túto skratku strojovým časom, plytvaním materiálom a časovým oneskorením. Ekonomika je jednoznačná: hodina času simulácie stojí zlomok hodiny skúšobného času tlače a prináša rýchlejšie odpovede.

Recenzie štruktúrovaného dizajnu pridávajú tretiu vrstvu ochrany. Dokonca aj skúsení inžinieri vytvárajú slepé miesta na projektoch, na ktorých pracovali týždne. Nový súbor očí, ktoré skúmajú špecifikácie vôle, predpoklady rozloženia pásov a výpočty tonáže, zachytáva chyby, ktoré pôvodný dizajnér prehliadol už tucetkrát. Tieto recenzie nemusia byť komplikované. 30-minútová odborná kontrola podľa vyššie uvedeného kontrolného zoznamu zachytí väčšinu chýb vo fáze návrhu skôr, ako sa dostanú do konštrukcie nástroja.

Okrem interného procesu ťaží proces lisovania vo výrobe aj z externých odborných znalostí, najmä v prípade náročných návrhov-výziev, ktoré presahujú rutinné skúsenosti tímu. Zložité štruktúry lisovníc, nezvyčajné kombinácie materiálov, tesná vôľa alebo kritické aplikácie-otrep často profitujú z pohľadu špecializovaného partnera v oblasti nástrojov, ktorý riešil podobné problémy v rôznych odvetviach.YICHENslúži tejto úlohe pre inžinierov, ktorí hľadajú odborné znalosti v oblasti spoločného dizajnu lisovníc, najmä na projektoch zahŕňajúcich optimalizáciu štruktúry lisovnice, návrh razidla a zdviháka, inžinierstvo vôle a riadenie toku materiálu. Na rozdiele záleží: nástrojový partner, ktorý sa zúčastňuje procesu navrhovania, prispieva inžinierskym úsudkom k výberu komponentov a stratégii tvarovania, prináša zásadne odlišné výsledky ako predajca, ktorý jednoducho vyrába podľa dodanej tlače.

Dizajn razenia je v konečnom dôsledku disciplínou, kde kvalita myslenia smerom dopredu určuje následné výsledky. Každá zásada v tomto sprievodcovi lisovaním kovov, od inžinierstva vôľe cez simulačné overenie až po objem{1}}primeranú investíciu do nástrojov, smeruje k rovnakému záveru: novinári odmeňujú prípravu a trestajú skratky. Inžinieri, ktorí do svojich dizajnérskych pracovných postupov zabudovávajú systematickú prísnosť, nevyrábajú len lepšie nástroje. Vyrábajú ich rýchlejšie, s menším počtom opakovaní a s predvídateľnými výsledkami, ktoré platia počas životnosti programu.

Často kladené otázky o dizajne razenia razidiel

1. Aký je rozdiel medzi dizajnom lisovania a lisovaním kovov?

Dizajn lisovania je prvotriedna inžinierska disciplína zameraná na vytváranie sád presných nástrojov vrátane definovania vôlí, usporiadania pásov, sekvencií staníc a špecifikácií komponentov. Lisovanie kovov je výrobná operácia, ktorá používa tieto nástroje na tvarovanie plechu. Rozhodnutia o dizajne urobené mesiace pred výrobou určujú, či proces razenia prebieha efektívne alebo vytvára chronické chyby. Približne 80 % problémov s kvalitou razenia má pôvod v rozhodnutiach vykonaných vo fáze návrhu, a nie v-vykonávaní na poschodí.

2. Ako určíte správnu vôľu matrice pre rôzne materiály?

Vôľa matrice je vyjadrená ako percento hrúbky materiálu na každej strane a líši sa podľa zliatiny. Mäkká oceľ zvyčajne vyžaduje 8-12 % na stranu, austenitická nehrdzavejúca oceľ potrebuje 12-16 %, hliník najlepšie funguje pri 6-10 % a pokročilé vysokopevné ocele- môžu potrebovať 14-21 %. Princíp spočíva v tom, že tvrdšie materiály s nižším pomerom výťažnosti{14}k ťahu potrebujú väčšie vôle na čisté šírenie lomu. Použitie jednej hodnoty vôle na všetky materiály je bežnou chybou, ktorá vedie k tvorbe ostrapov a nízkej kvalite hrán. Partneri ako YICHEN (yichen-group.com/stamping-die/) môžu pomôcť inžinierom špecifikovať hodnoty vôle špecifické pre materiál pre vlastné riešenia lisovníc.

3. Čo spôsobuje otrepy v lisovaných dieloch a ako tomu môže zabrániť konštrukcia raznice?

Tvorba ostrapov pramení z troch primárnych premenných{0}}fázy konštrukcie: nesprávna špecifikácia vôle pre lisovaný materiál, chýbajúce uhly šmyku na čelných plochách razníkov, ktoré spôsobujú rázové zaťaženie a zrýchlené opotrebovanie ostria, a nedostatočná tvrdosť nástrojovej ocele, ktorá umožňuje predčasnú degradáciu rezných hrán. Zarovnanie dierovača-k-zápustke tiež zohráva kľúčovú úlohu, pretože aj správne vôle sa stávajú nerovnomernými, ak vodiaci systém umožňuje posúvanie hornej a dolnej polovice zápustky počas zdvihu. Predchádzanie vzniku otrepov si vyžaduje špecifikáciu vôle podľa typu materiálu, použitie šmykových uhlov hrúbky materiálu 1-1,5x, výber nástrojových ocelí 58-62 HRC a navrhovanie pevných vodiacich systémov s guľôčkovými ložiskami.

4. Kedy by ste mali použiť progresívnu kocku v porovnaní s prenosovou kockou?

Progresívne matrice sú optimálne pre malé až stredné{0}}diely s objemom presahujúcim 50 000 jednotiek za rok, kde sú potrebné prísne tolerancie a vysoké zdvihy-za-minútu. Obrobok zostáva na nosnom páse cez sekvenčné stanice. Prenosové matrice sú vhodné pre veľké časti alebo hlboko ťahané{7}}komponenty, ktoré nemôžu zostať spojené s pásom, zvyčajne pri 10 000 až 500 000 ročných jednotkách. Rozhodnutie závisí od štyroch premenných: veľkosť dielu, ročný objem, požiadavky na toleranciu a rozpočet. Veľké štrukturálne konzoly alebo zložité 3D formy vo všeobecnosti poukazujú na prenosové nástroje, zatiaľ čo koncovky konektorov a malé konzoly uprednostňujú progresívnu architektúru.

5. Ako ovplyvňuje objem výroby rozhodnutia o dizajne lisovania?

Volume zásadne pretvára každú inžiniersku voľbu. Prototypové série (500-5 000 dielov) používajú polokalené ocele, menej staníc a zjednodušené vodiace systémy, aby sa minimalizovali počiatočné náklady. Veľko-objemové programy (100,{7}} ročných jednotiek) oprávňujú karbidové doštičky, prídavné formovacie stanice pre znížené namáhanie na jeden zásah, vodiace stĺpiky guľôčkových ložísk s predpätím a -citlivé snímanie na prevenciu zrážky. Zlomová matematika je špecifická pre každé rozhodnutie. Napríklad karbidové doštičky zvyšujúce náklady na nástroje o 3 000 USD, ale úspora 0,002 USD na diel sa vráti len za viac ako 1,5 milióna zásahov. Inžinieri by mali vypočítať tieto prahové hodnoty, a nie predvolene použiť jeden prístup vo všetkých programoch.