1. Ievads
1.1. Augsto{1}}apjoma izmaksu vienādojums
Pārejot metāla izstrādājumu no prototipēšanas uz pilna mēroga-masveida ražošanu, finanšu mikro-lēmumi kļūst par makro-realitāti. Zemā-apjoma vidē dažu gramu metāla izšķērdēšana vienai detaļai var palikt nepamanīta. Tomēr, ražojot simtiem tūkstošu vienību, izmantojot liešanu, pat neliela konstrukcijas neefektivitāte var radīt simtiem tūkstošu dolāru izšķērdētos materiālos, salūzušos instrumentos un lēnos cikla laikos. Liešanas procesā jūsu finansiālie panākumi ir pilnībā atkarīgi no tā, cik efektīvi jūsu daļu var veidot, atdzesēt un izmest.
1.2. Ģeometrija atbilst finanšu pieskaitāmajām izmaksām
Katrs jūsu 3D CAD modeļa biezuma milimetrs, katrs asais stūris un katrs sarežģīts griezums tieši ietekmē ražošanas izmaksas. Neefektīvai ģeometrijai ir nepieciešams vairāk neapstrādāta metāla lietņu, lai aizpildītu, ilgāks laiks, lai sacietētu tērauda veidnē, un tas izraisa priekšlaicīgu dārgu rūpniecisko instrumentu nodilumu. Tāpēc visspēcīgākais izmaksu kontroles posms notiek sākotnējā produkta izstrādes procesā.
1.3. Sadarbība ar liešanas pakalpojumu
Lai pārvarētu plaisu starp abstraktiem projektēšanas principiem un fizisko rūpnīcas realitāti,{0}}uz priekšu domājošas inženieru komandas cieši sadarbojas ar izvēlēto liešanas pakalpojumu. Profesionāls pakalpojumu sniedzējs ne tikai izlasa jūsu projektu un akli to izpilda; viņi izmanto dziļu rūpniecisko pieredzi, lai sniegtu atgriezenisko saiti par dizainu (Design for Manufacturing — DFM). Jau laikus saskaņojot savas strukturālās vajadzības ar to iekārtu iespējām, jūs varat novērst ražošanas vājās vietas, pirms tiek sagriezta viena instrumenta tērauda veidne.
1.4. Diplomdarba izklāsts
Lai sasniegtu zemu{0}}izmaksu un augstu-efektivitāti, nav jāupurē sava produkta strukturālā izturība vai funkcionālā veiktspēja. Ieviešot pārdomātus dizaina pielāgojumus, kas nodrošina vienmērīgu sienu biezumu, izmanto konstrukcijas ribas, optimizē iegrimes leņķus un samazina pēc-liešanas apstrādes robežas, inženieri var krasi samazināt materiālu patēriņu un nodrošināt milzīgus finanšu ietaupījumus savos ražošanas rēķinos.
2. Sienu biezuma apgūšana: spēka un apjoma līdzsvars
Viens no izmaksu ziņā efektīvas liešanas{0}}konstrukcijas pamatprincipiem ir rūpīga sienas biezuma pārvaldība. Iesācēji bieži pieņem, ka sienu izgatavošana pēc iespējas biezāka garantē stingru, izturīgu daļu. Inžektorliešanas un presliešanas jomā šis pieņēmums ir pilnīgi nepareizs.
2.1. Noteikums par vienotu sienas biezumu
Kad izkausēts metāls tiek ievadīts ar ūdeni{0}}dzesētā tērauda presformā, tas atdziest no ārpuses iekšā. Metāls, kas pieskaras aukstajām veidņu sieniņām, vispirms sacietē, veidojot cietu ārējo apvalku, bet iekšējā serdene ilgāk paliek šķidra. Ja daļai ir haotisks ļoti biezu un ļoti plānu daļu sajaukums, plānās sekcijas uzreiz sasalst, bloķējot metāla plūsmu, bet biezās daļas atdziest lēnām.
Blīvajam metālam biezās daļās atdziest un sarūkot, tas attālinās no centra, radot iekšējas dobas kabatas (tukšumus) vai neizskatīgas virsmas ieplakas (izlietnes pēdas). Lai novērstu šos defektus, vienmēr projektējiet detaļas ar ļoti konsekventu, vienmērīgu sienu biezumu visā ģeometrijā. Ja pārejas starp dažādiem biezumiem ir neizbēgamas, izmantojiet pakāpeniskas, koniskas nogāzes, nevis pēkšņus, neasus soļus.
2.2. Plānas -sienu detaļu projektēšana ātrajiem cikliem
Liešanā laiks ir nauda. Jo ilgāk mašīnai jāsēž aizvērtā stāvoklī, gaidot, līdz sacietēs milzīgs metāla gabals, jo mazāk detaļu tā var saražot stundā. Apzināti retinot detaļas sienas, jūs krasi paātrinat dzesēšanas un sacietēšanas fāzi.
Turklāt plānām sienām nepieciešams ievērojami mazāk izejmateriālu, kas tieši samazina materiālu iegādes izmaksas. Modernā liešana ļauj izveidot neticami plānus profilus. Atkarībā no komponenta izmēra profesionāls liešanas serviss var regulāri izliet alumīniju līdz 1,5 milimetriem, cinku līdz 0,8 milimetriem un magniju līdz 1,0 milimetriem, tādējādi iegūstot neticami vieglas detaļas, kas saglabā izcilu stingrību.
2.3. Apsvērumi par plūstamību un sakausējumu
Samazinot sienu biezumu, jāņem vērā izvēlētā metāla sakausējuma īpatnējā plūstamība. Cinks plūst ārkārtīgi viegli, ļaujot tam pārvietoties pa īpaši-plāniem, sarežģītiem ceļiem, nesastingstot-ceļojuma vidū. Alumīnijam ir nepieciešams nedaudz vairāk elpošanas telpas, jo tā viskozitāte un kušanas temperatūra ir augstāka. Ja jūsu dizainā ir sienas, kas ir pārāk plānas plašā virsmas laukumā, šķidrais metāls var zaudēt siltumu un sacietēt pirms pilnīgas veidnes piepildīšanas, izraisot katastrofālu defektu, kas pazīstams kā "nepareiza darbība".
3. Stratēģisko ribu un fileju izmantošana cietajā masā
Ja jums ir jāatšķaida savas daļas sienas, lai ietaupītu naudu un materiālus, kā nodrošināt, ka sastāvdaļa joprojām var izturēt lielas mehāniskās slodzes? Atbilde slēpjas cietā, smagā beztaras materiāla aizstāšanā ar strukturālajām ribām.
3.1. Ģeometrisko stingrību filozofija
Tā vietā, lai izveidotu cietu metāla bloku lielas slodzes izturēšanai, jums vajadzētu izveidot plānu pamatplāksni, kas pastiprināta ar krustojošu vertikālu sienu tīklu, ko sauc par ribām. Ribas piešķir detaļai milzīgu strukturālo stingrību un lieces izturību, vienlaikus noņemot līdz pat 50% no kopējā materiāla tilpuma un svara. Šis paņēmiens ļauj saglabāt komponenta fizisko nospiedumu un strukturālo integritāti, vienlaikus atbrīvojot no nevajadzīgas, dārgas masas.
3.2. Ideālas ribu dizaina vadlīnijas
Lai nodrošinātu, ka strukturālās ribas palīdz ražošanas procesam, nevis kavē to, ievērojiet dažas stingras izmēru vadlīnijas:
Biezums
Rievu pamatnes biezums nedrīkst pārsniegt 80% no galvenās sienas biezuma, pie kuras tā ir piestiprināta. Ja riba ir pārāk bieza pie pamatnes, tā izveido koncentrētu masas kabatu, kas radīs nogrimšanas pēdas detaļas pretējā pusē.
Augstums
Ribas augstums ir trīs līdz četras reizes lielāks par galvenās sienas biezumu. Īpaši garas, slaidas ribas šķidram metālam ir grūti piepildīt, un tās var izraisīt detaļas ielipšanu veidnē.
Atstarpes
Novietojiet vairākas paralēlas ribas ar attālumu, kas ir vismaz četras reizes lielāks par sienas biezumu, lai tērauda veidņu blokiem būtu pietiekama konstrukcijas izturība starp kanāliem.
3.3. Kritiskā nepieciešamība pēc iekšējām filejām
Nekad neļaujiet ribām vai iekšējai sienai saskarties ar plakanu virsmu asā 90 grādu leņķī. Asie iekšējie stūri darbojas kā masīvi sprieguma koncentratori, padarot gatavo daļu ļoti jutīgu pret plaisāšanu trieciena rezultātā. No ražošanas viedokļa asi stūri arī kavē vienmērīgu izkausētā metāla plūsmu un paātrina dārgās tērauda veidnes termisko plaisāšanu (preču pārbaudi). Visos iekšējos stūros vienmēr iekļaujiet lielus rādiusus vai filejas. Filejas ļauj šķidram metālam vienmērīgi slīdēt cauri dobumam, nodrošina vienmērīgu siltuma sadalījumu un krasi pagarina liešanas veidnes darbības laiku.
4. Iegrimes leņķu un atdalīšanas līniju optimizēšana
Lai daļu izņemtu no veidnes, tai jāspēj izslīdēt bez berzes. Ja jūsu daļai ir vertikālas sienas, kas ir pilnīgi taisnas (paralēli veidnes atvēršanas kustības virzienam), sarūkošais metāls ar milzīgu spēku satvers tērauda presformas serdi, saskrāpējot daļu un sabojājot veidni izgrūšanas laikā.
4.1. Iegrimes leņķu loma
Iegrimes leņķis ir smalks konuss vai slīpums, kas tiek piemērots visām daļas vertikālajām sienām, kas atrodas paralēli veidnes atvēršanas virzienam. Padomājiet par standarta plastmasas vienreizējās lietošanas krūzi: tās malas ir nedaudz konusveida. Šī konusveida dēļ, tiklīdz jūs izceļat vienu krūzīti no otras, tās uzreiz atdalās, nevelkot gar sāniem.
Liela iegrimes leņķa pielietošana spiedliešanas konstrukcijai ļauj komponentam bez piepūles atbrīvoties no tērauda veidnes. Tas samazina mehānisko spēku, kas nepieciešams no iekārtas ežektora tapām, novērš virsmas skrāpējumu pēdas un samazina cikla laiku, tādējādi saglabājot zemas ražošanas izmaksas.
4.2. Sakausējuma standarta uzmetuma prasības
Dažādiem metāliem ir nepieciešami dažādi vilkmes parametri to unikālā saraušanās ātruma dēļ, kad tie atdziest:
Cinks
Nepieciešams vismazākais iegrimes daudzums, bieži no 0,5 līdz 1 grādu uz katru pusi, jo tas mazāk saraujas un plūst īpaši labi.
Alumīnijs
Cietināšanas laikā ievērojami saraujas un ir nepieciešams lielāks iegrimes leņķis, parasti no 1,5 līdz 2 grādiem uz katru pusi, lai novērstu saspiešanu pret tērauda presformas serdeņiem.
Magnijs
Parasti atrodas starp cinku un alumīniju, un tam ir nepieciešama aptuveni 1–1,5 grādu iegrime.
4.3. Atdalīšanas līniju vienkāršošana, lai izvairītos no serdeņu pārvietošanās
Atdalīšanas līnija ir fiziskā plakne, kurā saskaras un atdalās abas presliešanas veidnes puses. Ideālā gadījumā jūsu dizainā vajadzētu būt vienai, pilnīgi plakanai atdalīšanas līnijai.
Ja jūsu daļai ir caurumi, logi vai iegriezumi, kas atrodas perpendikulāri galvenajam atvēršanas virzienam, veidnē ir jāiekļauj kustīgas daļas, kas pazīstamas kā bīdāmās serdes vai slīdņi. Slīdņi automātiski izslīd no ceļa, pirms tiek atvērta galvenā veidne, lai daļa varētu izstumt. Lai gan slīdņi ir ļoti efektīvi, tie pievieno tūkstošiem dolāru sākotnējām instrumentu izmaksām un rada papildu nodiluma punktus, kas palielina ilgtermiņa apkopes izmaksas. Modificējot savu dizainu, lai novērstu iegriezumus, detaļu pilnībā var veidot divas vienkāršas veidnes puses, saglabājot pēc iespējas zemāku sākotnējo kapitālieguldījumu.
5. Pēc-liešanas apstrādes un sekundāro darbību samazināšana
Lai gan liešana ir neticami precīzs process, noteiktām hiper-kritiskajām funkcijām-, piemēram, spoguļa-gludiem gultņu sēdekļiem, augstas-pielaides blīvējuma virsmām vai īpaši-precīziem vītņotiem caurumiem-, lai sasniegtu CNC galīgo mehānisko apdari, joprojām ir nepieciešami pēcapstrādes izmēri. Tomēr metāllūžņu apstrāde pēc būtības ir neefektīva: jūs maksājat par materiāla liešanu un pēc tam otrreiz, lai to sagrieztu lūžņos.
5.1. Tīkla{1}}formas projektēšana
Izmaksu{0}}efektīvas liešanas dizaina galvenais mērķis ir sasniegt "gandrīz-neto formu". Tas nozīmē, ka daļai, kas izplūst tieši no liešanas iekārtas, jābūt pēc iespējas tuvāk 100% pabeigtai. Izmantojot savu liešanas pakalpojuma ārkārtējo precizitāti, jūs varat ieliet sarežģītas konstrukcijas detaļas, izlīdzināšanas izciļņus un sarežģītas kontūras tieši detaļā, pilnībā apejot vajadzību pēc sekundārās frēzēšanas vai profilēšanas.
5.2. Apstrādes piemaksu stratēģiskā noteikšana
Ja apstrāde ir absolūti neapspriežama, jums ir jāiekļauj "apstrādes pielaide"-plāns papildu metāla slānis uz neapstrādātas lējuma, ko CNC griezējinstruments var noņemt. Lai ietaupītu materiālu un cikla laiku, samaziniet šo piemaksu līdz absolūtam minimumam. Alumīnija lējumiem apstrādes pielaide no 0,5 līdz 1,0 milimetriem parasti ir vairāk nekā pietiekama, lai notīrītu virsmu un panāktu nevainojamu, augstu{6}}precizitāti. Projektējot ar pārmērīgām apstrādes pielaidēm, tiek izšķiesti vērtīgi izejmateriāli un nevajadzīgi tiek palielinātas sekundārās apstrādes izmaksas.
5.3. Lietuma izmantošana-caurumos un vītņos
Tā vietā, lai izlietu cietu metāla cilindru un urbtu caur to vēlāk ar CNC iekārtu, izmantojiet veidnes tērauda tapas, lai tieši liešanas procesā izveidotu caurumu, kas pazīstams kā caurumi ar serdi. Caurumus ar serdeņiem var izliet pat ar nelielu konusu, ļaujot tiem nekavējoties pieskarties ar vītnēm, neveicot nekādas iepriekšējas urbšanas darbības. Dažiem sakausējumiem ar zemu -kušanas temperatūru-, piemēram, cinku, formēšanas cikla laikā ir iespējams ieliet pilnībā izveidotās iekšējās un ārējās vītnes tieši detaļā, pilnībā izslēdzot sekundārās vītņošanas darbības.
6. Secinājums
6.1. Dizaina un ekonomikas sinerģija
Pieejamas,{0}}materiāli efektīvas liešanas daļas projektēšana ir ģeometriskās optimizācijas vingrinājums. Katrs jūsu pieņemtais dizaina lēmums rada tiešas fiziskas un ekonomiskas sekas rūpnīcā. Stingri ieviešot vienotu sienu biezumu, jūs novēršat konstrukcijas defektus un lēnus cikla laikus. Aizstājot smago masu ar aprēķinātu strukturālo ribu un aizsargājošo fileju tīklu, jūs saglabājat rūpnieciskās -klases izturību, vienlaikus zaudējot dārgu un nevajadzīgu svaru. Visbeidzot, iekļaujot dāsnus iegrimes leņķus un veidojot ap plakanu atdalīšanas līniju, jūs vienkāršojat pamata tērauda instrumentus, samazinot savu sākotnējo finansiālo risku.
6.2. Vides un ilgtermiņa vērtība
Mūsdienu ražošanas vidē materiālu efektivitāte vairs nav tikai veids, kā ietaupīt naudu,{0}}tā ir arī ilgtspējīgas inženierijas galvenais pīlārs. Izstrādājot vieglus, gandrīz -neto-formas komponentus, tiek samazināta oglekļa pēda, kas saistīta ar neapstrādātu metālu sakausējumu ieguvi, kausēšanu un transportēšanu. Katrs jūsu dizainā saglabātais metāla grams tieši nozīmē samazinātu enerģijas patēriņu visā produkta dzīves ciklā, padarot jūsu produktu konkurētspējīgāku arvien ekoloģiski{5}}apzinošā tirgū.
6.3. Jūsu galīgais ražošanas projekts
Pirms bloķējat savus galīgos CAD modeļus un atļaujat būvēt dārgus ražošanas instrumentus, veltiet laiku, lai kopā ar savu Die Casting Service partneri veiktu rūpīgu DFM kontrolsarakstu. Ļaujiet viņu inženieru personālam pārskatīt jūsu iegrimes leņķus, pārbaudīt sienas konsistenci un pārbaudīt ribu izmērus. Veicot šo pēdējo sadarbības soli, tiek nodrošināts, ka jūsu dizains ir pilnībā optimizēts liešanas šūnas fiziskajai realitātei, pārvēršot jūsu novatoriskās inženierijas koncepcijas par ļoti ienesīgu, materiālu{2}}efektīvu ražošanas panākumu.
