1. Sissejuhatus
1.1 Suure-mahukulu võrrand
Metalltoote prototüüpimiselt täieliku-masstootmise juurde viimisel muutuvad mikro{1}}finantsotsused makro-reaalsuseks. Väikeses-mahuses keskkonnas võib mõne grammi metalli raiskamine detaili kohta märkamata jääda. Kui aga valmistatakse survevalu abil sadu tuhandeid ühikuid, võib isegi väike projekteerimise ebaefektiivsus põhjustada sadade tuhandete dollarite väärtuses raisatud materjale, katkisi tööriistu ja aeglast tsükliaega. Survevalu puhul sõltub teie rahaline edu täielikult sellest, kui tõhusalt saab teie detaili vormida, jahutada ja välja tõsta.
1.2 Geomeetria vastab rahalistele üldkuludele
Teie 3D CAD-mudeli iga paksusmillimeeter, iga terav nurk ja iga keeruline allalõige mõjutab otseselt tootmiskulusid. Ebaefektiivsete geomeetriate puhul on vaja täita rohkem toormetalli valuplokke, terasvormi sees tahkumine võtab kauem aega ja põhjustab kallite tööstuslike tööriistade enneaegset kulumist. Seetõttu toimub kulude kontrolli kõige võimsam faas toote esialgse projekteerimise käigus.
1.3 Partnerlus survevalu teenusega
Abstraktsete disainipõhimõtete ja füüsilise tehase tegelikkuse vahelise lõhe ületamiseks{0}}tehavad edasimõtlevad insenerimeeskonnad oma valitud survevaluteenusega tihedat koostööd. Professionaalne teenusepakkuja ei loe lihtsalt teie kavandit ja täidab seda pimesi; nad kasutavad sügavaid tööstuslikke kogemusi, et anda tagasisidet tootmiseks mõeldud disaini (DFM) kohta. Kohaldades oma konstruktsioonivajadused nende masinate võimalustega varakult, saate kõrvaldada tootmise kitsaskohad enne ühe tööriistaterasest vormi lõikamist.
1.4 Lõputöö avaldus
Madala-kulu ja-tõhusa tootmisprotsessi saavutamiseks ei pea te ohverdama oma toote struktuurilist vastupidavust või funktsionaalset jõudlust. Rakendades nutikaid disainilahendusi, mis tagavad ühtlase seinapaksuse, kasutavad konstruktsiooniribasid, optimeerivad tõmbenurki ja minimeerivad-järelvalamise järeltöötluse marginaale, saavad insenerid drastiliselt vähendada materjalikulu ja säästa oma tootmisarvetelt tohutut rahalist kokkuhoidu.
2. Seina paksuse valdamine: tugevuse ja mahu tasakaal
Üks kulutõhusa survevalamise{0}}põhimõtteid on seina paksuse hoolikas juhtimine. Algajad eeldavad sageli, et seinte võimalikult paksuks muutmine tagab tugeva ja vastupidava detaili. Survevalu ja survevalu valdkonnas on see eeldus täiesti vale.
2.1 Seina ühtlase paksuse reegel
Kui sulametall süstitakse vesijahutusega{0}}terasest matriitsisse, jahtub see väljastpoolt sisse. Külma vormiseinu puudutav metall tahkub kõigepealt, moodustades kõva väliskesta, samal ajal kui sisemine südamik jääb vedelaks kauemaks. Kui osal on kaootiline segu väga paksudest ja väga õhukestest osadest, külmuvad õhukesed osad koheselt, blokeerides metalli voolu, samas kui paksud jahtuvad aeglaselt.
Kui tihe metall paksudes osades jahtub ja kahaneb, tõmbub see keskelt eemale, tekitades sisemisi õõnsaid taskuid (tühimeid) või inetuid pinnasüvendeid (valamu jäljed). Nende defektide vältimiseks kujundage oma osad alati väga ühtlase ja ühtlase seinapaksusega kogu geomeetria ulatuses. Kui üleminekud erinevate paksuste vahel on vältimatud, kasutage järsu ja nüri sammu asemel järk-järgulisi kitsenevaid kalle.
2.2 Õhukese{1}}seinaga osade projekteerimine kiirtsüklite jaoks
Survevalu puhul on aeg raha. Mida kauem peab masin suletuna seisma ja ootama, kuni massiivne metallitükk tahkub, seda vähem osi suudab see tunnis toota. Oma komponendi seinu tahtlikult harvendades kiirendate drastiliselt jahutus- ja tahkumisfaasi.
Lisaks vajavad õhukesed seinad oluliselt vähem toorainet, mis vähendab otseselt teie materjali ostukulusid. Kaasaegne survevalu võimaldab luua uskumatult õhukesi profiile. Olenevalt komponendi suurusest suudab professionaalne survevaluteenus rutiinselt valada alumiiniumi kuni 1,5 millimeetrini, tsinki kuni 0,8 millimeetrini ja magneesiumi kuni 1,0 millimeetrini, saades uskumatult kerged osad, mis säilitavad suurepärase jäikuse.
2.3 Vedeliku ja sulamiga seotud kaalutlused
Seinte paksuse kärpimisel peate arvestama valitud metallisulami spetsiifilise voolavusega. Tsink voolab erakordselt hõlpsalt, võimaldades sellel liikuda üliõhukestel ja keerulistel radadel ilma, et see tee{2}}eel tarduks. Alumiinium vajab kõrgema viskoossuse ja sulamistemperatuuri tõttu veidi rohkem hingamisruumi. Kui teie konstruktsioonis on seinad, mis on suurel pinnal liiga õhukesed, võib vedel metall kaotada soojust ja tahkuda enne vormi täielikku täitmist, põhjustades katastroofilist defekti, mida nimetatakse "vigatööks".
3. Strateegiliste ribide ja fileede kasutamine tahke massi üle
Kui peate raha ja materjali säästmiseks oma osa seinu harvendama, siis kuidas tagada, et komponent talub suuri mehaanilisi koormusi? Vastus peitub tahke, raske puistematerjali asendamises struktuursete ribidega.
3.1 Geomeetriliste jäigastajate filosoofia
Selle asemel, et projekteerida tugevat koormust kandvat tahket metallplokki, peaksite kujundama õhukese alusplaadi, mis on tugevdatud ristuvate vertikaalsete seinte võrguga, mida nimetatakse ribideks. Ribid lisavad detailile tohutult struktuurset jäikust ja paindekindlust, eemaldades samal ajal kuni 50% kogu materjali mahust ja massist. See tehnika võimaldab teil säilitada komponendi füüsilise jalajälje ja konstruktsiooni terviklikkuse, eemaldades samal ajal tarbetu kuluka massi.
3.2 Täiusliku ribikujunduse juhised
Tagamaks, et struktuursed ribid pigem abistavad tootmisprotsessi kui takistavad seda, järgige mõningaid rangeid mõõtmete juhiseid:
Paksus
Ribi aluse paksus ei tohi kunagi ületada 80% selle põhiseina paksusest, millele see on kinnitatud. Kui soonik on oma põhjas liiga paks, tekitab see kontsentreeritud massitasku, mis tekitab detaili vastasküljele vajumisjälgi.
Kõrgus
Hoidke ribi kõrgus kolm kuni neli korda suurema seina paksusest. Äärmiselt kõrgeid ja peenikesi ribisid on vedelal metallil raske täita ja see võib põhjustada detaili kleepumist vormi sisse.
Vahekaugus
Asetage mitu paralleelset ribi üksteisest vähemalt neljakordse seinapaksusega võrreldes, et terasvormiplokkidel oleks kanalite vahel piisav struktuurne tugevus.
3.3 Kriitiline vajadus sisemise filee järele
Ärge kunagi laske ribil või siseseinal terava 90-kraadise nurga all tasapinnaga kokku puutuda. Teravad sisenurgad toimivad massiivse pinge kontsentraatorina, muutes viimistletud detaili löögi all väga vastuvõtlikuks pragunemisele. Tootmise seisukohast takistavad teravad nurgad ka sulametalli sujuvat voolamist ja kiirendavad kalli terasvormi termilist pragunemist (stantsikontrolli). Lisage alati kõikidesse sisenurkadesse suured raadiused või fileed. Fileed võimaldavad vedelal metallil sujuvalt läbi õõnsuse libiseda, tagavad ühtlase soojusjaotuse ja pikendavad drastiliselt survevaluvormi tööiga.
4. Süvisenurkade ja eraldusjoonte optimeerimine
Et osa vormist välja saada, peab see saama hõõrdumiseta välja libiseda. Kui teie detailil on vertikaalsed seinad, mis on täiesti sirged (paralleelselt vormi avanemise suunaga), siis kahanev metall haarab terasest stantsi südamikku tohutu jõuga, kriimustades detaili ja kahjustades vormi väljaviskamisel.
4.1 Süvisnurkade roll
Süvisenurk on väike kitsenemine või kalle, mida rakendatakse detaili kõikidele vertikaalsetele seintele, mis kulgevad paralleelselt vormi avanemissuunaga. Mõelge tavalisele plastikust ühekordsele topsile: selle küljed on veidi kitsenenud. Selle kitsenemise tõttu eralduvad need kohe, kui tõstad ühe tassi teisest välja, ilma mööda külgi lohisemata.
Suure tõmbenurga rakendamine survevalatud konstruktsioonile võimaldab komponendil terasvormist pingutuseta vabaneda. See vähendab masina ejektori tihvtidelt nõutavat mehaanilist jõudu, kõrvaldab pinna kulumisjäljed ja minimeerib tsükliaega, mis hoiab tootmiskulud madalad.
4.2 Standardsed nõuded sulami järgi
Erinevad metallid nõuavad erinevaid tõmbeparameetreid nende ainulaadse kokkutõmbumiskiiruse tõttu jahtumisel:
Tsink
Nõuab kõige vähem tõmbejõudu, sageli 0,5–1 kraadi külje kohta, kuna see kahaneb vähem ja voolab erakordselt hästi.
Alumiinium
Kahaneb tahkumisel märkimisväärselt ja nõuab suuremat tõmbenurka, tavaliselt 1,5–2 kraadi külje kohta, et vältida terasest stantsi südamike vastu löömist.
Magneesium
Tavaliselt istub see tsingi ja alumiiniumi vahel, nõudes ligikaudu 1–1,5 kraadi tõmbejõudu.
4.3 Jaotusjoonte lihtsustamine, et vältida liikuvate südamike
Jaotusjoon on füüsiline tasapind, kus survevaluvormi kaks poolt kohtuvad ja eralduvad. Ideaalis peaks teie disainil olema üks täiesti tasane eraldusjoon.
Kui teie osal on augud, aknad või sisselõiked, mis kulgevad risti peamise avanemissuunaga, peab vorm sisaldama liikuvaid osi, mida nimetatakse liuguriteks või liuguriteks. Liugurid libisevad enne põhivormi avanemist automaatselt eest ära, et osa saaks välja tulla. Kuigi liugurid on väga tõhusad, lisavad need tööriistade esialgsetele kuludele tuhandeid dollareid ja lisavad kulumispunkte, mis suurendavad pikaajalist-hoolduskulusid. Disaini muutmine allalõigete kõrvaldamiseks võimaldab moodustada osa täielikult kahest lihtsast vormipoolest, hoides teie esialgse kapitaliinvesteeringu võimalikult madalana.
5. Valamise-järgse töötlemise ja sekundaarsete toimingute minimeerimine
Kuigi survevalu on uskumatult täpne protsess, vajavad teatud hüper-kriitilised funktsioonid-, nagu peegel-siledad laagripesad, suure-tolerantsiga tihenduspinnad või üli-täpsed keermestatud augud-, et jõuda lõpliku CNC-ni, siiski vaja post{6}}lõikamist. Valatud metalli ära töötlemine on aga põhimõtteliselt ebaefektiivne: maksate materjali valamise eest ja siis teist korda selle eest, et see vanarauaks lõigata.
5.1 Võrgu -lähedase kujuga kujundamine
Kulusäästliku-survevalu disaini lõppeesmärk on saavutada peaaegu-võrgukuju. See tähendab, et otse valumasinast väljuv osa peaks olema võimalikult 100% valmis. Kasutades oma survevaluteenuse äärmist täpsust, saate valada keerulisi konstruktsiooni detaile, joondussümboleid ja keerulisi kontuure otse komponendi sisse, jättes täielikult kõrvale vajaduse sekundaarsete freesimise või profileerimise järele.
5.2 Töötlemisvarude strateegia koostamine
Kui töötlemine on absoluutselt mitte-aruteldav, peate toorvalule lisama "töötlemisvaru"-õhukese lisametallikihi, mille CNC-lõiketööriist saab eemaldada. Materjali- ja tsükliaja säästmiseks hoidke see varu absoluutse miinimumini. Alumiiniumvalandite puhul on 0,5–1,0-millimeetrine töötlemisvaru tavaliselt enam kui piisav, et pind puhastada ja saavutada veatu ja ülitäpne sobivus. Ülemääraste töötlemisvarustega projekteerimine raiskab väärtuslikku toorainet ja suurendab tarbetult teie teisese töötlemise kulusid.
5.3 Valamise võimendamine-Aukudes ja keermetes
Selle asemel, et valada tahke metallist silinder ja puurida sellest hiljem CNC-masinas läbi auk, peaksite kasutama valuvormi terastihvte, et moodustada ava otse valuprotsessi ajal, mida nimetatakse südamikuks. Südamikuga auke saab valada isegi kerge koonusega, mis võimaldab neid kohe ilma eelneva puurimiseta keermega koputada. Teatud madala -sulamistemperatuuriga-sulamite (nt tsingi) puhul on võimalik valada vormimistsükli ajal täielikult vormitud sise- ja väliskeere otse detaili, välistades täielikult sekundaarsed keermestamise toimingud.
6. Järeldus
6.1 Disaini ja majanduse sünergia
Taskukohase, materjalisäästliku-survevaluosa kujundamine on geomeetrilise optimeerimise harjutus. Igal teie tehtud disainiotsusel on otsene füüsiline ja majanduslik tagajärg tehase põrandale. Kui järgite rangelt ühtlast seinapaksust, kõrvaldate konstruktsiooni defektid ja aeglased tsükliajad. Asendades raske massi arvutatud struktuursete ribide ja kaitsvate fileedega, säilitate tööstusliku -klassi tugevuse, kaotades samal ajal kuluka ja tarbetu kaalu. Lõpetuseks, lisades suured tõmbenurgad ja kujundades ümber tasase eraldusjoone, lihtsustate terasest tööriistade kasutamist, vähendades sellega oma esialgset finantsriski.
6.2 Keskkonna- ja-pikaajaline väärtus
Kaasaegsel tootmismaastikul pole materjalitõhusus enam pelgalt raha säästmise viis{0}}see on ka säästva inseneritöö tugisammas. Kergekaaluliste, peaaegu -neto-kujuliste komponentide kujundamine vähendab toormetallisulamite kaevandamise, sulatamise ja transportimisega seotud süsiniku jalajälge. Iga teie disainile säästetud metalligramm tähendab otseselt energiatarbimise vähenemist kogu toote elutsükli jooksul, muutes teie toote konkurentsivõimelisemaks üha keskkonnateadlikumal-turul.
6.3 Teie lõplik tootmisplaan
Enne lõplike CAD-mudelite lukustamist ja kallite tootmistööriistade ehitamise loa andmist leidke aega, et läbida oma survevalu teeninduspartneriga põhjalik DFM-i kontrollnimekiri. Laske nende inseneritöötajatel teie süvisenurgad üle vaadata, kontrollida seina konsistentsi ja ribi mõõtmeid. Selle viimase koostööetapi tegemine tagab, et teie disain on täielikult optimeeritud valuelemendi füüsilise reaalsuse jaoks, muutes teie uuenduslikud insenerikontseptsioonid väga kasumlikuks, materjali-säästlikuks tootmiseks.
