طراحی قالب مهر زنی مترقی را که بدون شکست مقیاس می شود، ارائه دهید

مهر زنی پیشرونده چیست و چرا طراحی نتایج را به همراه دارد

تصور کنید که یک نوار فلزی پیوسته وارد یک ابزار شده و با هر بار فشار دادن به عنوان یک قطعه تمام شده ظاهر می شود. بدون تغییر موقعیت، بدون تنظیمات جداگانه، بدون وقفه. این روش مهر زنی مترقی در ساده ترین شکل آن است و یکی از کارآمدترین روش هایی است که تاکنون برای تولید حجم زیادی از اجزای فلزی یکسان توسعه یافته است.

تعریف مهر زنی پیشرونده

بنابراینمرگ مترقی چیست? این یک ابزار تخصصی است که شامل چندین ایستگاه است که به ترتیب مرتب شده‌اند، که هر کدام یک عملیات مجزا را انجام می‌دهند - سوراخ کردن، خم کردن، شکل‌دهی، یا خالی کردن - روی نوار فلزی هنگام پیشروی از طریق پرس. کلمه "پیشرو" خود حرکت را توصیف می کند: مواد ایستگاه به ایستگاه پیشرفت می کنند، هر پله در آخرین مرحله ساخته می شود، تا زمانی که یک قسمت تکمیل شده در ایستگاه نهایی جدا شود. مهر زنی پیشرونده منشأ خود را در حدود سال 1900 نشان می دهد و در دهه 1950 به یک روش تولید اصلی تبدیل شد که ناشی از تقاضای صنعتی برای قطعات ثابت و قابل تعویض در مقیاس بود.

چرا Die Design اساس موفقیت تولید است؟

اینجا جایی است که بیشتر تیم ها ریسک را دست کم می گیرند. طراحی پیشروی قالب صرفاً پیشروی برای تولید نیست - بلکه تک فازی است که تقریباً در هر نتیجه پایین دستی قفل می شود. توالی ایستگاه، چیدمان نوارها، محاسبات فاصله، و استراتژی‌های شکل‌دهی انتخاب شده در طول طراحی مستقیماً سرعت چرخه، استفاده از مواد، عمر ابزار و تحمل‌های قابل دستیابی را تعیین می‌کنند.

تصمیمات طراحی در مراحل اولیه طراحی قالب مهر زنی مترقی، 70 تا 80 درصد هزینه کل پروژه را قفل می کند. تغییرات پس از ساخت ابزار به طور تصاعدی گرانتر از تنظیمات انجام شده روی صفحه است.

این واقعیت، مرحله طراحی را به بالاترین-نقطه اهرمی برای کنترل کیفیت و هزینه به طور همزمان تبدیل می‌کند.

چه کسی از درک طراحی قالب پیشرو سود می برد

این مقاله برای دو مخاطب نوشته شده است. مهندسان تولید ارزیابی می کنند که آیا هندسه قطعه می تواند از طریق مهر زنی مترقی مقیاس شود یا خیر، منطق طراحی عملی را پیدا می کنند که می توانند بلافاصله اعمال کنند. متخصصان تدارکات که خدمات طراحی قالب را تامین می کنند، زمینه فنی لازم برای پرسیدن سوالات بهتر، ارزیابی موثرتر تامین کنندگان و جلوگیری از ناهماهنگی پرهزینه بین الزامات قطعه و قابلیت ابزارسازی را به دست خواهند آورد.

چه در حال طراحی یک مؤلفه جدید باشید یا{0}}یک زنجیره تأمین موجود را مجدداً ارزیابی کنید، درک اینکه چگونه تصمیم‌های طراحی قالب مترقی به نتایج تولید تبدیل می‌شوند، لنز واضح‌تری برای هر گفتگوی منبع‌یابی در ادامه به شما می‌دهد.

فرآیند کامل طراحی قالب پیشرونده از قسمت تا تولید

یک فرآیند مهر زنی پیشرونده در سطح مغازه شروع نمی شود. از یک صفحه نمایش، در مکالمه، و اغلب با اختلاف نظر مهندسان - شروع می‌شود که در مورد چگونگی تبدیل یک صفحه تخت به یک قطعه تمام شده بدون ایستگاه‌های هدر رفته، مواد تلف شده یا زمان تلف شده بحث می‌کنند. هر طرح موفقیت آمیز قالب مهر زنی از دنباله ای ساختاریافته از مراحل پیروی می کند، که هر یک از آنها به مرحله بعدی تحویل داده می شود. از یک مرحله بگذرید و بعداً در تاخیرهای آزمایشی یا ضایعات تولید هزینه آن را پرداخت می کنید.

در اینجا دنباله-تا-پایانی است که اکثر خانه‌های با تجربه دنبال می‌کنند:

1. تجزیه و تحلیل بخش و ارزیابی امکان سنجی- هندسه، تحمل‌ها و مواد را برای مناسب بودن مهر ارزیابی کنید.
2. توسعه مفهوم- نوع قالب را تعیین کنید، تعداد ایستگاه ها را تخمین بزنید و استراتژی شکل دهی را تعیین کنید.
3. ایجاد طرح بندی نواری- گام، طراحی حامل، تودرتو، و توالی عملیات را تعریف کنید.
4. توالی ایستگاه- عملیات خاصی ( سوراخ کردن، خم شدن، شکل، خالی) را به ایستگاه های جداگانه اختصاص دهید.
5. طراحی جزئیات- هر پانچ، بلوک قالب، استریپر، عنصر راهنما و بست را در سه بعدی CAD مدل کنید.
6. شبیه سازی و اعتبار سنجی- تجزیه و تحلیل شکل‌دهی FEA، پیش‌بینی بهار-و شبیه‌سازی مطبوعات مجازی را اجرا کنید.
7. نمونه سازی و آزمایش- ابزار را بسازید، ابتدا- نمونه‌ها را اجرا کنید، نتایج را با مشخصات اندازه‌گیری کنید.
8. تایید تولید- تکرارپذیری را در یک نمونه اجرا تأیید کنید، در PPAP یا اسناد معادل آن علامت بزنید.

تجزیه و تحلیل بخش و ارزیابی امکان سنجی

همه چیز با چاپ قطعه شروع می شود. مهندسان هندسه را برای ویژگی‌هایی بررسی می‌کنند که در برابر کوبیدن - شعاع خمش بیش از حد تنگ، کشش‌های عمیق نسبت به ضخامت مواد، سوراخ‌هایی که خیلی نزدیک به خم‌ها قرار گرفته‌اند، یا تلورانس‌هایی که فراتر از آن چیزی است که پیشروی چند ایستگاهی می‌تواند به طور قابل اعتماد نگه دارد، مقاومت می‌کند. خواص مواد در اینجا نیز مهم است: شکل پذیری، استحکام کششی و سرعت سخت شدن کار تعیین می کند که آیا یک ویژگی می تواند به تدریج شکل بگیرد یا به طور کامل به فرآیند متفاوتی نیاز دارد.

قابل تحویل در این مرحله یک گزارش امکان سنجی - یک تصمیم برو/نه- همراه با بازخورد DFM است. وقتی یک ویژگی مرزی است، تیم‌های باتجربه اصلاحات هندسی را پیشنهاد می‌کنند که عملکرد را حفظ می‌کنند و در عین حال مهر و موم بودن را بهبود می‌بخشند. این همکاری بین طراحان قطعه و طراحان قالب از طراحی مجدد پرهزینه در پایین دست جلوگیری می کند.

توسعه مفهوم از طریق طرح بندی نوار

با تایید امکان‌سنجی، توسعه مفهومی نیازمندی‌های قطعه را به معماری ابزار پیشرفته قالب تبدیل می‌کند. طراحان تعداد ایستگاه های مورد نیاز هندسه قطعه را تخمین می زنند، در مورد پیکربندی نوار حامل تصمیم می گیرند و استفاده از مواد را به طور تقریبی انجام می دهند. طرح بندی نوار هسته فکری این فاز است - هر عملیات را به یک مکان فیزیکی در امتداد نوار نگاشت می کند و نحوه جریان مواد از سیم پیچ به قسمت نهایی را مشخص می کند.

ایجاد طرح بندی نواری تکراری است. یک پاس اول ممکن است از دوازده ایستگاه استفاده کند. یک نسخه تصفیه شده ممکن است عملیات را به 9 واحد تبدیل کند و در طول قالب و تناژ پرس صرفه جویی کند. جهت گیری تودرتو، فاصله زمین و محل قرارگیری سوراخ خلبان همگی قبل از شروع طراحی جزئیات در اینجا حل می شوند.

طراحی جزئیات و شبیه سازی تا اعتبار سنجی تولید

طراحی جزئیات، طرح نوار تایید شده را به یک تبدیل می کندقالب مهر زنی کامل سه بعدیمونتاژ - هر پانچ با ابعاد، هر فاصله محاسبه شده، هر فنر مشخص شده است. اینجاست که پلتفرم‌های CAD مانند SOLIDWORKS یا Siemens NX، که اغلب با افزونه‌های تخصصی-مانند Logopress3 جفت می‌شوند، صدها مؤلفه مجزا را ایجاد می‌کنند که ابزار را تشکیل می‌دهند.

شبیه سازی بلافاصله دنبال می شود. مهندسان با استفاده از ابزارهای CAE مانند AutoForm یا DYNAFORM، تجزیه و تحلیل‌های شکل‌دهی مجازی را برای پیش‌بینی نازک شدن مواد، چروک شدن و فنر- قبل از برش دادن هر فولادی اجرا می‌کنند. این مرحله به تنهایی می تواند چندین تکرار فیزیکی را حذف کند، جدول زمانی را فشرده کند و هزینه را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

سپس آزمایش فیزیکی آنچه را که شبیه سازی پیش بینی کرده بود تأیید می کند. اولین{1}}قطعات در برابر تلورانس های چاپ اندازه گیری می شوند و تنظیمات - شیمینگ،-ماشین کاری مجدد، یا تغییرات زمان بندی - قالب را وارد مشخصات می کند. تایید تولید حلقه را می بندد: اجرای نمونه پایدار ثابت می کند که قالب می تواند قطعات قابل تکرار را با نرخ چرخه هدف تحویل دهد.

هر مرحله به یکپارچگی مرحله قبل از خود بستگی دارد. امکان سنجی سریع و توسعه مفهوم در زمینی ناپایدار شروع می شود. از شبیه سازی صرف نظر کنید و امتحان به یک بازی حدس زدن گران قیمت تبدیل می شود. فرآیند مهر زنی پیشرونده به نظم و انضباط در هر مرحله - پاداش می دهد و میانبرها را با تاخیرهای مرکب جریمه می کند.

بهینه سازی طرح بندی نوار و منطق توالی ایستگاه

طرح بندی نوار جایی است که قضاوت مهندسی با واقعیت اقتصادی روبرو می شود. هر ایستگاهی که اضافه می کنید طول قالب، هزینه ماشینکاری و نیازهای تناژ پرس را افزایش می دهد. هر ایستگاهی که حذف می‌کنید خطر جمع کردن عملیات ناسازگار با هم یا فشار بیش از حد بر مواد را دارد. طرح نواری تنها تحویلی است که مستقیماً کنترل می کند که آیا یک قالب پیشرونده سودآور کار می کند یا پول را از طریق ضایعات اضافی و سایش زودرس خارج می کند.

به این موضوع فکر کنید: طرح نوار DNA قالب پیشرونده شما است. کل داستان تولید را رمزگذاری می کند - چه اتفاقی می افتد، کجا اتفاق می افتد و به چه ترتیبی. درست کردن آن چالش فکری اصلی در طراحی قالب های مهر زنی مترقی است.

چگونه هندسه بخش تعداد ایستگاه ها را تعیین می کند

تعداد ایستگاه ها خودسرانه نیست. مستقیماً از ویژگی‌های هندسی قطعه و محدودیت‌های تولیدی که هر ویژگی اعمال می‌کند، جریان می‌یابد. یک واشر تخت با دو سوراخ ممکن است فقط به سه ایستگاه - پایلوت پانچ، سوراخ کردن و خالی نیاز داشته باشد. یک براکت با چندین خم، زبانه‌های شکل‌گرفته، و سوراخ‌های دقیق می‌تواند به دوازده یا بیشتر نیاز داشته باشد.

هر دسته از عملیات ادعای تخصیص ایستگاه خود را دارد:

• عملیات سوراخ کردن- هر گروه از سوراخ‌ها یا شکاف‌هایی که می‌توان به طور همزمان بدون ضعیف کردن قالب پانچ کرد، یک ایستگاه را اشغال می‌کند. ویژگی ها خیلی نزدیک به هم در ایستگاه های مجاور تقسیم می شوند تا قدرت ضربه را حفظ کنند.
• عملیات خمشی- هر جهت خم معمولاً به یک ایستگاه اختصاصی نیاز دارد. قطعات پیچیده با خم شدن روی محورهای متعدد ممکن است به چندین مرحله خمشی متوالی نیاز داشته باشند.
• عملیات ترسیم- کشش‌های عمیق اغلب دو یا چند ایستگاه را در بر می‌گیرند تا فشار مواد را در محدوده محدود نگه دارند. هر مرحله قرعه کشی عمق را به تدریج کاهش می دهد.
• ایستگاه های بیکار- بین عملیات شکل‌دهی سنگین قرار می‌گیرد تا پشتیبانی ساختاری برای قالب فراهم کند و اجازه دهد نوار قبل از ضربه بعدی تثبیت شود.

تحقیق در موردروش‌های بهینه‌سازی نظری گراف-تأیید می کند که به حداقل رساندن تعداد ایستگاه ها با رعایت محدودیت های تقدم و مجاورت، مشکل اصلی در طراحی طرح بندی نوار است. عملیاتی که باید از یک توالی ثابت پیروی کنند (محدودیت های تقدم) و عملیاتی که نمی توانند ایستگاهی را به دلیل مجاورت به اشتراک بگذارند (محدودیت های مجاورت) با هم حداقل تعداد ایستگاه های امکان پذیر را برای هر قسمت معین تعریف می کنند.

طراحی نوار حامل و محاسبات پیچ

نوار حامل همه چیز را به معنای واقعی کلمه - کنار هم نگه می دارد. این بخش نیمه تشکیل شده را از ایستگاهی به ایستگاه دیگر منتقل می کند و در عین حال ثبت دقیق را حفظ می کند. عرض حامل، نقاط اتصال و پیکربندی مستقیماً بر پایداری نوار و مقدار مواد خام به عنوان قراضه تأثیر می گذارد.

پیکربندی‌های متداول شرکت مخابراتی شامل حامل‌های مرکزی، حامل‌های خارجی و حامل‌های یک طرفه-. حامل های مرکزی برای قطعاتی که به طور متقارن در اطراف خط مرکزی نوار تشکیل شده اند به خوبی کار می کنند. حامل های خارجی مرکز را برای عملیات شکل دهی آزاد می کنند اما عرض مواد بیشتری مصرف می کنند. حامل‌های یک طرفه به سه طرف قطعه دسترسی می‌دهند، اما در حین تغذیه، چالش‌های تراز را معرفی می‌کنند.

گام - فاصله ای را که نوار در هر ضربه فشار وارد می کند - مستقیماً به طول قطعه به اضافه حداقل عرض پل مورد نیاز بین قطعات متوالی متصل می شود. فرمول ساده است:

پیچ=طول قطعه در جهت فید + عرض پل

عرض پل باید برای جلوگیری از پارگی در حین عملیات شکل دهی کافی باشد و در عین حال به اندازه کافی باریک باشد تا ضایعات را به حداقل برساند. برای اکثر قالب‌های پیشرونده، عرض پل از 1.0 تا 2.5 برابر ضخامت مواد بسته به نیروهای درگیر و الزامات پایداری نوار متغیر است.

استراتژی های استفاده از مواد و کاهش ضایعات

هزینه مواد معمولاً 40-60% از کل هزینه هر-قطعه را در-مهربندی تدریجی با حجم بالا نشان می‌دهد. حتی پیشرفت های کوچک در ترکیب استفاده از مواد باعث صرفه جویی قابل توجه در اجرای میلیون ها قسمت می شود.

طراحان از چندین استراتژی برای افزایش بهره برداری استفاده می کنند:

• چرخش تودرتو- چرخاندن قطعات درون نوار برای قفل کردن نمایه‌ها و کاهش فاصله بین قسمت‌های خالی متوالی.
• چند{0}}طرح بندی- اجرای دو یا چند قسمت در کنار هم روی یک نوار عریض‌تر، به اشتراک گذاشتن پل‌های ضایعاتی و بهبود عملکرد کلی.
• به حداقل رساندن ضایعات از طریق یکپارچه سازی ویژگی ها- ترکیب بریدگی و خالی کردن به طوری که یک برش دو هدف را دنبال می کند.
• عرض نوار بهینه شده- انتخاب عرض سیم پیچ برای مطابقت با طرح با حداقل برش لبه.

جدول زیر نشان می دهد که چگونه رویکردهای چیدمان مختلف بر تعداد ایستگاه و استفاده از مواد برای سطوح مختلف پیچیدگی قطعات در طراحی ابزار مرحله تاثیر می گذارد:

متوجه این الگو خواهید شد: با افزایش پیچیدگی هندسه، تعداد ایستگاه ها افزایش می یابد و استفاده کاهش می یابد. استراتژی‌های چند ردیفی و تودرتو برخی از مواد از دست رفته را بازیابی می‌کنند، اما عرض و پیچیدگی قالب را نیز افزایش می‌دهند. مبادله همیشه سرمایه‌گذاری در مقابل هر{3}}صرفه‌جویی در هر قسمت از مواد - است، محاسبه‌ای که تنها زمانی معنا پیدا می‌کند که حجم تولید خود را بدانید.

بهینه‌سازی چیدمان نوار در نهایت تعیین می‌کند که یک قالب پیشرونده چگونه سیم پیچ خام را به قطعات نهایی تبدیل می‌کند. اما طرح خود را نمی‌توان بدون درک چگونگی رفتار ماده تحت استرس - تمایلات برگشتی، محدودیت‌های شکل‌گیری و تحمل آن برای نیروهایی که هر ایستگاه اعمال می‌کند، نهایی کرد.

انتخاب مواد و تاثیر آن بر طراحی پیشروی قالب

طرح بندی نوار به شما می گوید که در کجا عملیات انجام می شود. این مواد به شما می گوید که این عملیات چقدر سخت است. هر بعد ترخیص، هر برآورد تناژ، هر شعاع شکل‌گیری در قالب پیشرونده به یک سوال برمی‌گردد: چه فلزی از این ابزار عبور می‌کند؟ فولاد کم کربن- را با فولاد ضد زنگ تعویض کنید و نیروی ضربه شما ممکن است دو برابر شود. به آلومینیوم بروید و جبران فنری{4}}شما کاملاً تغییر می کند. در مهر زنی مترقی فلز، ماده یک متغیر ورودی نیست که در انتها وصل می کنید - کل طرح قالب مهر زنی فلز را از اولین طرح تغییر شکل می دهد.

چگونه ویژگی های مواد محاسبات پاکسازی و اجباری را هدایت می کنند

فاصله قالب - فاصله بین پانچ و دکمه قالب - به عنوان درصد ضخامت ماده در هر طرف بیان می شود. اما این درصد بر اساس فلزی که می برید به طرز چشمگیری تغییر می کند. برای فولاد نرم، طراحان قالب معمولا اعمال می شوند10 درصد در هر طرفبه عنوان نقطه شروع استاندارد با این حال، فولاد ضد زنگ رفتار متفاوتی دارد: فاصله 10% بدترین ارتفاع ممکن را در درجه های آستنیتی ایجاد می کند. فولادهای پیشرفته{3}}استحکام بالا ممکن است برای کیفیت لبه بهینه نیاز به فاصله تا 21 درصد در هر طرف داشته باشند.

الزامات نیرو از یک الگوی مشابه پیروی می کنند. مهر زنی پیش رونده فولاد کربنی بر روی گریدهای کربن پایین-خط پایه را تعیین می کند. فولادهای زنگ نزن فریتی مانند نوع 430 تقریباً 50 درصد فشار بیشتری را می طلبند، در حالی که گریدهای آستنیتی مانند 304 و 316 می توانند تا سه برابر بیشتر از فولاد کم کربن نیاز داشته باشند. برای آلیاژهای نیکل و کبالت، 30{10}}50٪ قدرت پرس بیشتر از فولاد انتظار می رود - و برخی از آلیاژهای تنگستن آن را تا 100٪ بیشتر می کنند.

جدول زیر نشان می دهد که چگونه مواد کلیدی مهر زنی مترقی به پارامترهای طراحی قالب خاص تبدیل می شوند:

متوجه خواهید شد که میزان سختی کاری بالاتر با فاصله های مورد نیاز بیشتر و تناژ پرس بیشتر مرتبط است. این تصادفی نیست - موادی که در طول تغییر شکل سریعاً سخت می‌شوند، در برابر شکستگی شدیدتر مقاومت می‌کنند و اهرم مکانیکی بیشتری برای برش تمیز می‌طلبد. مهر زنی پیشرونده فلز قالب برای آلیاژهای سخت کاری بالا-همچنین سایش ابزار را تسریع می‌کند و فواصل بین چرخه‌های تیز کردن را کوتاه می‌کند.

استراتژی های طراحی فویل نازک در مقابل صفحه ضخیم

ضخامت مواد بیشتر از اعداد اجباری تغییر می کند - کل فلسفه طراحی را تغییر می دهد. فویل های نازک زیر 0.5 میلی متر چالش هایی را در مورد صافی نوار، دقت تغذیه و حساسیت به اعوجاج ایجاد می کنند. صفحات استریپر باید{4}}با فشار کالیبره شده فنری بارگذاری شوند: نیروی بیش از حد نوار را کمانش می کند، بسیار کم به آن اجازه می دهد تا با پانچ بلند شود و به اشتباه تغذیه شود. پین‌های پیلوت برای ثبت بسیار مهم می‌شوند، زیرا نوار فاقد استحکام برای تصحیح دریفت موقعیت است.

صفحه ضخیم بالای 3 میلی متر چالش را در جهت مخالف می چرخاند. مکانیسم های تغذیه به نیروی چنگال بیشتری نیاز دارند. عملیات شکل دهی تناژ قابل ملاحظه ای بالاتری ایجاد می کند و ساختار قالب باید آن بار را بدون انحراف جذب کند. درصد خلاصی ممکن است برای مواد ضخیم‌تر کمی سفت شود تا از کشش راز جلوگیری شود، و بلوک‌های قالب به ستون‌های پشتیبانی قوی‌تری نیاز دارند. اکثر قالب‌های پیشرونده در نقطه شیرین 0.2 تا 3 میلی‌متری که دقت تغذیه و نیروهای شکل‌دهی متعادل می‌مانند، عملکرد بهینه دارند.

بهار-غرامت برگشتی در بین انواع مواد

فنر-حافظه الاستیک ماده است - تمایل آن به خم شدن جزئی پس از جمع شدن پانچ. هر فلزی به عقب برمی گردد، اما درجه آن بسیار متفاوت است. فولاد ضد زنگ به دلیل نسبت کششی بالا-به-ش و رفتار سخت شدن کار، به شدت به عقب برگشت می‌کند. مهر زنی مترقی آلومینیوم نمایه متفاوتی را ارائه می دهد: فنر متوسط-به همراه رفتار ناهمسانگرد به این معنی است که زوایای خم به شدت به جهت دانه نسبت به خط خم بستگی دارد.

مهر زنی پیشرونده برنجی در حالت بازپخت به سمت فنر پایینی-به سمت عقب متمایل می‌شود، که باعث می‌شود قطعات پیچیده چند-در کانکتورها و پایانه‌ها قابل بخشش باشند. در مقابل، برنز فسفر می تواند جهت گیری قابل توجهی را پس از نورد نشان دهد، که بر نحوه جهت دهی طراحان به قطعات در طرح نوار تأثیر می گذارد.

طراحان فنر را جبران می‌کنند-از طریق خم شدن بیش از حد - که عمداً از زاویه هدف عبور می‌کند تا مواد در مشخصات رها شوند. زاویه خمش بر اساس مواد، شعاع خمش و ضخامت متفاوت است. شبیه‌سازی مدرن CAE با دقت کافی برای تنظیم مقادیر اولیه بیش از حد خمیدگی قبل از امتحان پیش‌بینی می‌کند، اما تنظیم تجربی در طول اجرای مقاله اول-رویشی استاندارد باقی می‌ماند. برخی از طرح‌های قالب‌های پیشرونده دارای درج‌های قابل تنظیم در ایستگاه‌های خمشی هستند که به تنظیم دقیق زاویه جبران- اجازه می‌دهد زیرا ویژگی‌های مقدار مواد بدون بازکاری فولاد ابزار سخت شده تغییر می‌کند.

ویژگی‌های مواد فقط بر طراحی ایستگاه‌های جداگانه تأثیر نمی‌گذارند - بلکه آنچه را که از نظر هندسی امکان‌پذیر است در وهله اول محدود می‌کنند. فعل و انفعال بین محدودیت‌های شکل‌دهی، حداقل شعاع خمش، و انباشته تحمل در ایستگاه‌های متعدد، مرزی را مشخص می‌کند که طرح‌های قابل تولید را از تفکر آرزویی جدا می‌کند.

دستورالعمل‌های DFM و مدیریت تحمل چند ایستگاه

مرز بین قابل تولید و غیرممکن همیشه از چاپ قطعه مشخص نیست. یک ویژگی ممکن است در CAD ساده به نظر برسد - یک سوراخ کوچک، یک خم محکم، یک شکاف باریک - اما در داخل قالب مهر زنی ورق فلزی که با سرعت 200 ضربه در دقیقه کار می کند فاجعه بار باشد. طراحی برای قابلیت ساخت در قالب های پیشرونده توصیه عمومی در مورد گرد کردن گوشه ها نیست. این مجموعه خاصی از محدودیت‌ها است که به نحوه رفتار فلز در هنگام مشت زدن، خم شدن و شکل‌گیری به ترتیب سریع در ایستگاه‌های متعدد در یک مجموعه قالب مهر زنی گره خورده است.

قوانین عملی DFM برای امکان سنجی قالب پیشرو

وقتی طراحی قطعه را برای امکان‌سنجی قالب پیشرونده ارزیابی می‌کنید، این قوانین به شما اطلاعات سریعی در مورد اینکه آیا هندسه با هم همکاری می‌کند یا مقابله می‌کند، می‌دهد:

• حداقل قطر سوراخ- سوراخ‌ها نباید کمتر از 1.0 برابر ضخامت مواد برای ویژگی‌های گرد و ضخامت 0.7 برابر برای ابعاد باریک شکاف‌ها باشند. هر چیز کوچکتر تحت بارهای تولیدی باعث شکستگی آن می شود.
• سوراخ-تا-فاصله لبه- حداقل 1.5 برابر ضخامت مواد را بین لبه سوراخ و نزدیکترین لبه یا خط خمیدگی قسمت حفظ کنید. فاصله نزدیکتر باعث تغییر شکل در شکل گیری بعدی می شود.
• حداقل شعاع خمیدگی- برای اکثر فولادهای کم کربن-، شعاع خمیدگی داخلی باید حداقل 1.0 برابر ضخامت باشد. فولادهای زنگ نزن و آلیاژهای با استحکام بالا اغلب به ضخامت 1.5-2.0x نیاز دارند تا از ترک خوردن روی فیبر بیرونی جلوگیری شود.
• خم شوید-به-خلاصه سوراخ- سوراخ‌ها را حداقل به ضخامت 2.5 برابر به اضافه شعاع خمیدگی دور از خط خم نگه دارید. اگر این فاصله قابل حفظ نیست، پس از خم شدن در ایستگاه بعدی، سوراخ را پانچ کنید.
• حدود عمق را ترسیم کنید- اول-عمق کشش نباید از 40-50 درصد قطر خالی برای قطعات استوانه ای تجاوز کند. ترسیم پیشرونده بدون بازپخت میانی هر مرحله کاهش را بیشتر محدود می کند، اغلب به 20-30٪ در هر ایستگاه.
• عرض زبانه و شکاف- حداقل عرض زبانه یا شکاف 1.5 برابر ضخامت مواد است. ویژگی‌های باریک‌تر تحت نیروهای برهنه تغییر شکل می‌دهند یا در هنگام تغذیه سگک می‌شوند.
• سطح صاف بین ویژگی ها- حداقل 3 برابر ضخامت مواد بین ویژگی‌های شکل‌گرفته مجاور برای جلوگیری از اعوجاج تعامل حفظ شود.

این آستانه ها دلخواه نیستند - آنها نشان دهنده محدودیت های فیزیکی مهر زنی اجزای قالب تحت بارگذاری چرخه ای هستند. آنها را نقض کنید و برای شکستگی پانچ، ایجاد سوراخ یا قطعاتی که اندازه آنها در صبح دوشنبه متفاوت از بعد از ظهر جمعه است، پرداخت می کنید.

تجمع تحمل در چندین ایستگاه

در اینجا یک نکته ظریف وجود دارد که بسیاری از مهندسان را غافلگیر می کند. هر ایستگاه در یک ابزار پیشرونده و قالب دارای تحمل موقعیتی خاص خود است - معمولاً 0.01 ± تا 0.02 ± میلی متر برای-ابزارهای خوب ساخته شده است. به نظر تنگ می رسد. اما این خطاهای کوچک جدا نمی مانند. آنها روی هم چیده می شوند.

قسمتی را تصور کنید که به سوراخ سوراخ شده در ایستگاه 3، یک ویژگی شکل‌گرفته در ایستگاه 7 و یک قطع نهایی در ایستگاه 12 نیاز دارد. عدم قطعیت موقعیت - حتی با یک قالب کاملاً ساخته شده.

به همین دلیل است که تلورانس های قطعه نهایی همیشه کمتر از تلورانس های ایستگاه های جداگانه است. قالبی که 0.015± میلی‌متر در هر ایستگاه نگه می‌دارد، ممکن است 0.05 ± میلی‌متر را در قسمت تمام‌شده برای ویژگی‌های ایجاد شده در ایستگاه‌های کاملاً مجزا ایجاد کند. طراحان این شکاف را با گروه‌بندی ویژگی‌های مرتبط با ابعاد در همان ایستگاه یا ایستگاه‌های مجاور تا آنجا که ممکن است، محاسبه می‌کنند. ویژگی‌های با تلورانس‌های متقابل فشرده به طور همزمان - یک ضربه، یک مرجع موقعیتی، بدون دریفت تجمعی ضربه می‌خورند.

استراتژی پین خلبان و کنترل دقت موقعیت

پین های پایلوت دفاع اولیه در برابر خطای تغذیه تجمعی هستند. آنها نوار را در فواصل زمانی دقیق مجدداً-ثبت می‌کنند، قبل از اینکه از محدوده‌های قابل قبول فراتر رود، رانش موقعیت را بازنشانی می‌کنند.

این استراتژی به این صورت عمل می‌کند: سوراخ‌های خلبان در ایستگاه اول سوراخ می‌شوند و روی نوار حامل قرار می‌گیرند، جایی که با ویژگی‌های قطعه تداخلی نداشته باشند. با شروع از ایستگاه دوم، پین های خلبان قبل از هر گونه برش یا شکل گیری به داخل آن سوراخ ها فرو می روند و نوار را به موقعیت دقیق می کشند. فاصله پین-به-روی سوراخ معمولاً 0.005-0.01 میلی‌متر است - به اندازه‌ای محکم برای تصحیح رانش، به اندازه کافی شل برای جلوگیری از پاره شدن سوراخ.

فاصله مهم است تنظیم پین های پایلوت در هر دو تا سه ایستگاه از تجمع خارج از کنترل خطا جلوگیری می کند. برای قطعات با دقت-بالا، خلبانان در هر ایستگاه سخت ترین ثبت نام را انجام می دهند. هنگامی که دو مجموعه خلبان مورد نیاز است، مشت زدن هر دو به طور همزمان تضمین می کند که آنها به جای معرفی افست موقعیتی خود، دقت متقابل را حفظ می کنند.

هدایت نوار مکمل خلبانی است. راهنماهای استوک نوار را در حین تغذیه در مرکز قرار می دهند، در حالی که بالابرها ارتفاع ثابتی را بین ایستگاه ها حفظ می کنند. این عناصر با هم یک سیستم موقعیت یابی را تشکیل می دهند که جریان مواد را در هر سه محور - جانبی، طولی و عمودی کنترل می کند. بدون این کنترل هماهنگ، حتی اجزای قالب مهر زنی کاملاً طراحی شده نیز نمی توانند تکرارپذیری-مطلوب تولید با حجم بالا را ارائه دهند.

قوانین DFM ویژگی های فردی را قابل تولید نگه می دارد. مدیریت تحمل، کل بخش را از نظر ابعادی منسجم نگه می دارد. اما حتی با وجود هندسه و موقعیت‌یابی تحت کنترل، طرح همچنان با یک مانع نهایی برای اعتبارسنجی روبروست: اثبات از طریق شبیه‌سازی و آزمایش فیزیکی که قالب در شرایط واقعی پرس مطابق پیش‌بینی‌شده عمل می‌کند.

شبیه سازی CAD و CAE در مهندسی قالب پیشرفته مدرن

اثبات طرح روی صفحه نمایش قبل از برش فولاد بدیهی به نظر می رسد، اما اساساً نحوه رسیدن قالب های مترقی به کف مغازه را تغییر داد. یک دهه پیش، اعتبارسنجی طرح بندی نوار پیچیده به معنای ساخت ابزار و اجرای قطعات آزمایشی - یک حلقه بازخورد گران قیمت بود که در آن هر اصلاح نیاز به ماشینکاری مجدد فیزیکی- داشت. امروزه، نرم‌افزار طراحی قالب مترقی همراه با شبیه‌سازی CAE به مهندسان امکان می‌دهد به صورت دیجیتالی تکرار کنند و آنچه را که زمانی هفته‌ها آزمایش طول می‌کشید، به چند روز محاسبه تبدیل می‌کند.

تجزیه و تحلیل تشکیل FEA و پیش‌بینی بهار{0}

تحلیل المان محدود آنچه را که در هر ایستگاه برای فلز اتفاق می افتد با جزئیات دانه بندی مدل می کند. این نرم افزار هندسه نوار را مش بندی می کند، خواص مواد را اعمال می کند و توالی شکل گیری پیش رونده را تحت شرایط تماس واقعی، اصطکاک و نگهدارنده خالی شبیه سازی می کند. هر ضربه فشار به طور مجازی تکرار می‌شود - مشت‌ها پایین می‌آیند، مواد تغییر شکل می‌دهند، و حل‌کننده توزیع تنش، نازک شدن، و کرنش را بر اساس نمودار حد شکل‌دهی محاسبه می‌کند.

پیش‌بینی بهار-در هسته اصلی این تحلیل قرار دارد. همانطور کهیادداشت های تیم مهندسی Keysightحل‌کننده‌های دقیق مبتنی بر فیزیک-توزیع تنش محلی را در طول فرآیند شکل‌دهی ردیابی می‌کنند و نتایج برگشت فنری را از فولاد استاندارد تا درجه‌های{1} استحکام بالا مانند DP800 و بالاتر ارائه می‌کنند. سپس این شبیه‌سازی سطوح ابزار جبران‌شده را به مدل CAD - برمی‌گرداند تا صفحه‌های قالب را تنظیم کند تا قطعه به جای دور شدن از آن، در مشخصات شل شود.

در اینجا تحلیل‌های شبیه‌سازی کلیدی انجام شده در مهندسی قالب پیشرونده و آنچه که هر کدام تایید می‌کنند، آمده است:

• تجزیه و تحلیل شکل پذیری- با ترسیم کرنش در برابر منحنی حد تشکیل مواد، ترک‌ها، شکاف‌ها و نازک شدن بیش از حد را پیش‌بینی می‌کند.
• شبیه سازی بازگشت بهار- بازیابی الاستیک را پس از هر ایستگاه شکل‌دهی کمی تعیین می‌کند و هندسه جبران خمش بیش از حد را هدایت می‌کند.
• پیش بینی چین و چروک- مناطق فشاری را که در آن مواد کمانش می‌شوند، تنظیم‌های مهره‌ای را فعال می‌کنند، شناسایی می‌کند.
• نقشه توزیع ضخامت- نواحی نازک شدن بحرانی را نشان می دهد که ممکن است یکپارچگی سازه یا کیفیت سطح را به خطر بیندازند.
• تجزیه و تحلیل استرس مرگ- توزیع بار را در بین پانچ‌ها، بلوک‌های قالب و صفحات پشتیبانی ارزیابی می‌کند تا خطر خستگی زودرس را مشخص کند.
• بهینه سازی توسعه خالی- برای به حداکثر رساندن استفاده از مواد و به حداقل رساندن ضایعات برش، کانتور خالی مسطح بهینه را محاسبه می‌کند.

شبیه سازی مطبوعات مجازی و تکرار طراحی

سیستم عامل های مدرن فراتر از تجزیه و تحلیل شکل دهی استاتیک هستند. ابزارهایی مانند Logopress ProgSim به‌عنوان یک پرس مجازی پیشرونده عمل می‌کنند و شبیه‌سازی‌های شکل‌دهی افزایشی را در تمام ایستگاه‌ها به ترتیب اجرا می‌کنند. نرم‌افزار به‌طور خودکار ضربه‌های برش و شکل‌دهی را از طرح نوار تشخیص می‌دهد، نیروهای فشار{2} را هنگام تشخیص چروک‌شدگی تنظیم می‌کند، و هم نیروی پد و هم تناژ شکل‌گیری را برای هر ایستگاه گزارش می‌دهد. مهندسان چرخه پرس مجازی را تماشا می‌کنند که به تدریج افزایش می‌یابد، مشکلاتی را شناسایی می‌کنند که تنها زمانی پدیدار می‌شوند که ایستگاه‌های متعدد با یکدیگر تعامل دارند - اعوجاج نوار پس از یک فرم عمیق، ناپایداری تغذیه ناشی از نیروهای نامتقارن، یا نازک شدن حامل که حمل و نقل نوار بین ایستگاه‌ها را ضعیف می‌کند.

این حلقه تکراری سریع است. یک شبیه‌سازی پیشرونده کوچکتر ممکن است در عرض چند دقیقه کامل شود. یک ابزار بزرگتر و چند ایستگاهی در چند ساعت. آن را با چرخه سنتی اصلاحات ماشینکاری مقایسه کنید،-دوباره مونتاژ کنید، و آزمایش تکرار کنید - که در آن هر تکرار فیزیکی می‌تواند روزها و هزاران دلار در زمان ماشین مصرف کند. پلتفرم‌هایی مانند Altair Inspire Form ماژول‌های امکان‌سنجی را اضافه می‌کنند که قطعات را در چند ثانیه تجزیه و تحلیل می‌کنند، و به طراحان بازخورد فوری در طول توسعه مفهوم اولیه قبل از اجرای شبیه‌سازی ماشین مهر زنی کامل می‌دهد.

چگونه شبیه سازی چرخه های آزمایشی و هزینه را کاهش می دهد

سود قابل اندازه گیری است. با توجه بهداده های مهندسی صنعت، سازندگانی که طراحی قالب مبتنی بر CAE را اجرا می کنند-معمولاً تکرارهای آزمایش فیزیکی را تا 30-50% کاهش می دهند. این کاهش مستقیماً زمان تولید را فشرده می‌کند، هزینه اصلاح ابزار را کاهش می‌دهد (جوشکاری، سنگ‌زنی، و{4}}ماشینکاری مجدد کمتر)، و زمان{5}}عرضه کردن قطعات جدید را تسریع می‌کند.

داده های شبیه سازی نیز به سمت تولید پیش می روند. مدل‌های دیجیتالی دوقلوی قالب - کالیبره‌شده در برابر اندازه‌گیری‌های آزمایشی - به مهندسان تولید امکان می‌دهد تا نحوه رفتار ابزار را با تجمع سایش یا تغییر مقدار زیادی مواد پیش‌بینی کنند. هنگامی که ویژگی‌های سیم‌پیچ ورودی از اسمی خارج می‌شوند، مدل شبیه‌سازی نشان می‌دهد که کدام ایستگاه‌ها حساس‌تر هستند و چه تنظیماتی فرآیند می‌تواند بدون ابزار برش مجدد جبران کند. این قابلیت پیش‌بینی، شبیه‌سازی را از-ابزار اعتبارسنجی طراحی یک‌باره به دارایی بهینه‌سازی تولید مداوم تبدیل می‌کند.

نفوذ نیز در بالادست جریان دارد. نتایج شبیه‌سازی به طور معمول باعث می‌شود که طراحان ترتیب‌بندی ایستگاه‌ها را مجدداً ترتیب دهند، یک فرم تک مرحله‌ای مخاطره‌آمیز- را به دو مرحله ملایم‌تر تقسیم کنند، یا از یک درجه ماده به ماده دیگر که به شکل قابل پیش‌بینی‌تری در هندسه مورد نیاز شکل می‌گیرد، تغییر وضعیت دهند. به این ترتیب، نرم افزار طراحی قالب مترقی صرفاً تصمیمات را تأیید نمی کند - بلکه فعالانه آنها را تغییر شکل می دهد و اشتباهات گران قیمت را مدت ها قبل از رسیدن به طبقه مطبوعاتی تشخیص می دهد.

با این حال، شبیه سازی نمی تواند از هر مشکلی جلوگیری کند. برخی از حالت‌های خرابی - کشیدن اسلگ، خستگی مشت، تغذیه نادرست-خرابی‌های مرتبط- ناشی از تعاملات بین طراحی قالب، دینامیک پرس و شرایط تولید است که حتی بهترین مدل‌های مجازی به جای تکرار، تقریبی هستند. درک این مکانیسم های شکست در سطح طراحی لایه بعدی دفاعی است.

جلوگیری از شکست پیشرونده قالب از طریق طراحی هوشمند

شبیه سازی اشکالات شکل گیری را قبل از امتحان می گیرد. اما یک قالب مهر زنی فلزی می تواند تمام اعتبار سنجی مجازی را پشت سر بگذارد و همچنان مشکلات تولید مزمن را ایجاد کند - کشش slug که ابزار را مسدود می کند، ضربه هایی که پس از 50000 ضربه ضربه می زند، رشد می کند تا زمانی که قطعات بازرسی نمی شوند. این شکست ها به ندرت به طور ناگهانی ظاهر می شوند. آنها به تدریج از طریق سایش تجمعی، ناپایداری نوار، و ناهماهنگی روانکاری در طول چرخه های مداوم ایجاد می شوند. بینش انتقادی؟ بسیاری از آنها به تصمیماتی که در حین طراحی قالب - گرفته شده یا از قلم افتاده اند، بازمی گردد.

حالت‌های رایج شکست و طراحی آنها{0}}علل ریشه‌ای سطحی

هنگامی که یک قالب پیشرونده شروع به تولید قسمت های بد می کند، معمولاً ابتدا یکی از پنج علامت را خواهید دید. هرکدام به یک آسیب‌پذیری سطح-طراحی متفاوت اشاره می‌کنند:

توجه کنید که چگونه این شکست ها به هم مرتبط هستند. سایش پانچ باعث افزایش ارتفاع سوراخ می شود. فرزهای در حال رشد مقاومت در برابر کندن را افزایش می دهند. نیروی لخته شدن بیشتر باعث می‌شود که راب‌ها در حین عقب‌نشینی به صفحه پانچ بچسبند و باعث کشش راب شوند. یکی از تصمیمات طراحی نادیده گرفته شده در سیستم - آبشاری می‌کند، به همین دلیل است که طراحان باتجربه به جای پرداختن به هر حالت به‌صورت مجزا، پیشگیری از شکست را به‌عنوان تمرینی جامع می‌بینند.

محاسبات اجباری و تخمین تناژ را فشار دهید

پیچیده به نظر می رسد؟ فرمول خالی کردن و سوراخ کردن تناژ در پرس پرس قالب در واقع ساده است. برای هر عملیات برش، نیروی مورد نیاز برابر استمحیط برش ضرب در ضخامت ماده ضربدر استحکام برشی ماده. برای عملیات کشش، استحکام کششی نهایی را جایگزین کنید زیرا دیواره های پوسته در طول شکل گیری در کشش هستند.

در قالب پیشرونده، شما باید بارها را در هر ایستگاهی که به طور همزمان در طی یک ضربه فشاری کار می کند جمع کنید. این شامل:

• کلیه ایستگاههای سوراخکاری و بلنکینگ (محیط x ضخامت x مقاومت برشی)
• ایستگاه‌های شکل‌دهی، خمش و کشش (محاسبه شده در هر نوع عملیات)
• فشار استریپر فنری که نوار را صاف نگه می دارد
• پین بالابر باعث بالا بردن نوار بین ضربات می شود
• پد نیتروژن برای عملیات وابسته به فشار{0}}
• بارهای برش ضایعات در ایستگاه نهایی

اینها را با هم جمع کنید و کل تناژ قالب را به دست آورید. اما انتخاب مطبوعات به همین جا ختم نمی شود. شما همچنین باید انرژی مورد نیاز - را محاسبه کنید زیرا یک پرس می تواند ظرفیت تناژ کافی داشته باشد اما انرژی لازم برای تکمیل ضربه را ندارد. انرژی ناکافی یکی از دلایل رایج گیر کردن پرس در نقطه مرده پایین است، به ویژه در مهر زنی پیش رونده با سرعت بالا که در آن چرخش سریع انرژی چرخ فلایویل را سریعتر از موتور پر می کند.

یک قانون مفید: اندازه پرس در 60{3}}70٪ ظرفیت نامی آن برای بار قالب محاسبه شده است. اجرای پرس در تناژ کامل یا نزدیک به آن، انحراف قاب، سایش یاتاقان را تسریع می‌کند و تخریب سیستم را هدایت می‌کند. یک دستگاه پرس قالبی با اندازه کم نه تنها خطر گیر کردن را تهدید نمی کند - بلکه با ایجاد ناهماهنگی ناشی از انحراف که با هر ضربه ترکیب می شود، عمر قالب را کوتاه می کند.

استراتژی های طراحی پیشگیرانه برای زندگی طولانی مدت

هنگامی که قالب با طول عمر به عنوان یک اولویت طراحی شده باشد، هزینه های نگهداری قالب به طور چشمگیری کاهش می یابد. موثرترین استراتژی ها قبل از شروع به سایش رسیدگی می کنند:

• ارتفاع پانچ سرگردان- گام برداشتن پانچ‌های برش در ضخامت مواد 0.5-1.0 برابر زمان‌بندی را جبران می‌کند بنابراین همه ایستگاه‌ها به طور همزمان برخورد نکنند. این امر حداکثر تناژ را 30 تا 40 درصد کاهش می دهد و بارگذاری شوک بر روی قاب پرس را کاهش می دهد.
• از درج‌های کاربید در مناطق{0}}سایشی بالا استفاده کنید- ایستگاه‌های سوراخ‌کننده که از فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای{1} استحکام بالا استفاده می‌کنند، از درج‌های کاربید قابل تعویض بهره می‌برند که یکپارچگی لبه را در میلیون‌ها چرخه حفظ می‌کنند.
• طراحی برای جایگزینی مدولار- بخش‌های قالب را به‌عنوان بلوک‌های درج مستقل به جای صفحات یکپارچه بسازید. هنگامی که کنسانتره های سایش در یک ایستگاه خاص، آن درج را بدون جدا کردن کل ابزار سرویس می کنید.
• درمان های سطحی مناسب را مشخص کنید- روکش‌های TiN، TiAlN، یا DLC روی پانچ‌ها اصطکاک را کاهش می‌دهند، خطر گازگرفتگی را کاهش می‌دهند و فواصل تیز کردن را افزایش می‌دهند. برای بهترین نتیجه، پوشش را با مواد قطعه کار مطابقت دهید.
• کانال های تخلیه قراضه را بگنجانید- مسیرهای فرار را با زوایای پیشروی سخاوتمندانه و گذرگاه‌های هوا- طراحی کنید. در سرعت‌های بالا، راب‌هایی که با سرعت 200 SPM به طور تمیز تخلیه می‌شوند، ممکن است با سرعت 400 SPM بدون کانال‌گذاری مناسب، شروع به بازگشت کنند.
• بارهای تشکیل دهنده را در عرض نوار متعادل کنید- نیروهای نامتقارن نوار و سیستم‌های راهنمای بار را می‌پیچند. در جایی که تقارن از نظر هندسی امکان پذیر نیست، تعادل را با ایستگاه های بیکار قرار داده شده استراتژیک یا ویژگی های فرم متضاد انجام دهید.

اینها تعمیرات پس از فروش نیستند. آنها طراحی-تصمیمات فازی - هستند که در مدل CAD تعبیه شده‌اند، در شبیه‌سازی تأیید شده‌اند و در طول آزمایش ثابت شده‌اند. یک قالب مهر زنی مترقی که برای دسترسی به تعمیر و نگهداری پیشگیرانه و توزیع متوازن نیرو طراحی شده است، در مقایسه با ابزاری که طول عمر در آن فکر می شود، بیشتر بین فواصل سرویس کار می کند، قطعات منسجم تری تولید می کند و هزینه کمتری در هر میلیون ضربه دارد.

پیشگیری از شکست و مدیریت نیرو از خود قالب محافظت می کند. اما قالبی که از نظر فنی خوب کار می‌کند همچنان می‌تواند از نظر اقتصادی شکست بخورد - و سرمایه‌گذاری بیش از حد نسبت به چیزی که باز می‌گرداند مصرف کند. درک محرک های هزینه و مبادلات اقتصادی در پشت پروژه های پیشرونده، مهندسی خوب را از تصمیمات تجاری خوب جدا می کند.

محرک های هزینه و اقتصاد پروژه های پیشرونده

قالبی که عملکرد بی‌عیب و نقصی دارد، هنوز نیاز به منطق مالی دارد. پروژه های پیشرونده قالب و مهر زنی سرمایه گذاری اولیه قابل توجهی دارند و متغیرهایی که این سرمایه گذاری را متورم یا فشرده می کنند تقریباً به طور کامل در طول طراحی تعیین می شوند. درک اینکه درایوها چه هزینه‌ای دارند - و در کجا قرار می‌گیرند - به مهندسان تولید و تیم‌های تدارکات کمک می‌کند تا به جای حدس و گمان، بر مبنای اقتصاد تصمیم‌گیری کنند.

چه چیزی باعث افزایش هزینه طراحی قالب پیشرو می شود

هر نقل قول پیشرونده تعداد انگشت شماری از متغیرهای اصلی را منعکس می کند که عدد را به جهات مختلف می کشند:

• تعداد ایستگاه ها- هر ایستگاه اجزای ماشینکاری شده، درج‌های حرارتی-و کار مونتاژ را اضافه می‌کند. یک قالب 6 ایستگاهی و یک قالب 14 ایستگاهی اساساً سرمایه گذاری های متفاوتی هستند.
• اندازه قالب و سازگاری با پرس- قالب‌های طولانی‌تر به مجموعه‌های قالب‌های بزرگ‌تر، صفحات سنگین‌تر، و پرس‌هایی با مناطق تقویت‌کننده وسیع‌تر نیاز دارند. اندازه فیزیکی هزینه مواد خام برای فولاد ابزار را افزایش می دهد و ساعات ماشین کاری را افزایش می دهد.
• مواد در حال مهر زنی- مواد قطعه کار سخت‌تر یا ساینده‌تر به فولادهای ابزار ممتاز، درج‌های کاربید یا پانچ‌های روکش‌شده نیاز دارند. یک قالب طراحی شده برای فولاد ضد زنگ، صرفاً به دلیل مواد ابزار و مواد سایش، هزینه بیشتری نسبت به هندسه مشابه در فولاد ملایم دارد.
• الزامات تحمل- تلورانس‌های سخت‌تر به اجزای نزدیک‌تر-، سنگ‌زنی دقیق‌تر، ایستگاه‌های آزمایشی اضافی و زمان آزمایش طولانی‌تر نیاز دارند. هر رقم اعشار هزینه دارد.
• پیچیدگی بخش- ویژگی‌هایی مانند کشش عمیق، خمیدگی مرکب، یا ضربه زدن در{1}}هر کدام اجزای تخصصی را معرفی می‌کنند و ساعات مهندسی طراحی را افزایش می‌دهند.
• انتظارات حجم تولید- قالبی که برای 500000 قطعه در سال ساخته می‌شود، از درجه‌های فولادی و عملیات سطحی متفاوتی نسبت به نمونه مورد انتظار برای اجرای 5 میلیون قطعه استفاده می‌کند. حجم طول عمر تعیین می کند که چقدر دوام مهندسی شده است.

بسته به این عوامل معمولاً ابزارسازی از 30000 دلار تا بیش از 250000 دلار متغیر است. تغییرات-طراحی اواخر بعد از شروع ماشین‌کاری می‌تواند 30-50% به قیمت ابزار اصلی اضافه کند - این امر باعث می‌شود که چرا تصمیم‌های طراحی زود هنگام در اکثر هزینه کل پروژه قفل می‌شوند.

پیشرونده در مقابل مرکب در مقابل انتخاب قالب انتقالی

هر بخش متعلق به یک قالب مترقی نیست. تصمیم گیری بین رویکردهای مترقی، مرکب و انتقال بستگی به این دارد که پروژه شما در چه قسمتی از حجم، هندسه و الزامات تحمل قرار دارد. مهر زنی قالب ترکیبی چندین عملیات برش را در یک حرکت انجام می دهد - ایده آل برای قطعات مسطح که نیاز به تمرکز نزدیک بین پروفایل های داخلی و خارجی دارند اما محدود به هندسه های ساده تر است. قالب‌های انتقال، قطعه را زودتر از نوار جدا می‌کنند و آن را به صورت مکانیکی بین ایستگاه‌ها حرکت می‌دهند، مناسب قطعات بزرگ یا عمیقی که نوار حامل را پاره می‌کنند.

جدول زیر مبادله بین معیارهای تصمیم گیری کلیدی را چارچوب بندی می کند:

این الگو واضح است: زمانی که به قطعات کوچک پیچیده با سرعت بالا نیاز دارید، عملیات چاپ پیشرونده غالب می شود. قالب های ترکیبی بر اساس سادگی و هزینه برای هندسه های مسطح برنده می شوند. اندازه و عمق دسته قالب های انتقالی که حامل های مترقی نمی توانند از آن پشتیبانی کنند. باتجربه‌ترین تامین‌کنندگان قالب به تیم‌ها کمک می‌کنند تا با ارزیابی هندسه قطعه در برابر پیش‌بینی‌های حجمی، این تصمیم را اتخاذ کنند -YICHENبرای مثال، با تیم‌های تدارکاتی کار می‌کند تا هزینه{0}}معادل سود بین انواع قالب‌ها را ارزیابی کند و تعداد ایستگاه‌ها را بهینه کند تا سرمایه‌گذاری ابزارآلات را در مقابل کارایی تولید طولانی‌مدت متعادل کند.

چگونه بهینه سازی طراحی، کل سرمایه گذاری پروژه را کاهش می دهد

اینجا جایی است که مهندسی هوشمند هزینه خود را می پردازد. کاهش تعداد ایستگاه ها از 14 به 11 از طریق منطق توالی بهتر، نه تنها سه ایستگاه از هزینه ماشینکاری را صرفه جویی می کند - بلکه قالب را کوتاه می کند، امکان استفاده از پرس کوچکتر را فراهم می کند، عرض مواد را کاهش می دهد و زمان تحویل را فشرده می کند. هر ایستگاه پس انداز آبشار را در کل پروژه حذف کرد.

استراتژی های عملی کاهش هزینه عبارتند از:

• ترکیب عملیات سازگار در ایستگاه های مشترک (امکانات سوراخ کردن در همان هواپیما به طور همزمان)
• آرام کردن تحمل‌های غیر بحرانی برای کاهش دقت-الزامات سنگ زنی
• استاندارد کردن اندازه‌های درج پانچ و قالب برای استفاده از اجزای قفسه--
• انتخاب گریدهای موادی که به راحتی شکل می گیرند، نیاز به ایستگاه های شکل دهی اضافی یا پوشش های تخصصی را کاهش می دهد

هنگامی که خدمات مهر زنی پیشرونده از تامین کنندگانی با قابلیت مهندسی طراحی قوی تهیه می شود، این بهینه سازی ها در هنگام نقل قول - قبل از سفارش هر فولادی انجام می شود. نتیجه، قالبی است که هزینه ساخت آن کمتر است، با یک پرس کوچکتر کار می‌کند، و همچنان توان تولید و کیفیتی را که برنامه‌های با حجم بالا می‌خواهند ارائه می‌کند. حتی یک قالب پیش رونده 150,000 دلاری که در طول یک دوره چند ساله مستهلک می شود، به ازای هر قسمت فقط سکه اضافه می کند - سرمایه ای که با هر ضربه ای که پرس انجام می دهد ارزش آن افزایش می یابد.

بهینه سازی هزینه از طریق طراحی قدرتمند است، اما به تامین کننده ای نیاز دارد که بتواند آن را اجرا کند. تصمیمات مهندسی که هزینه پروژه را کاهش می‌دهند، تنها در صورتی کار می‌کنند که تیم سازنده قالب ابزارهای شبیه‌سازی، ظرفیت آزمایش و تجربه تولید را برای ارائه اهداف طراحی داشته باشد - که انتخاب تامین‌کننده را به خود یک تصمیم اقتصادی حیاتی تبدیل می‌کند.

چگونه می توان طراحی قالب مهر زنی مترقی را برای تولید مقیاس پذیر تهیه کرد

انتخاب تامین کننده یک تشریفات تدارکاتی نیست. این یک تصمیم فنی با همان وزن انتخاب های مهندسی است که در این مقاله مورد بحث قرار گرفته است. یک قالب پیشرونده فقط به اندازه تیمی است که آن را طراحی، می‌سازد و اعتبار می‌بخشد - و شکاف بین یک تامین‌کننده توانا و یک عرضه‌کننده متوسط ​​در هر معیاری که مهم است نمایان می‌شود: زمان سررسید، اولین-بازده، طول عمر و هزینه کل مالکیت. در اینجا نحوه ارزیابی تولیدکنندگان قالب های مترقی با سختی تقاضای سرمایه گذاری آورده شده است.

معیارهای ارزیابی فروشنده برای تامین کنندگان طراحی قالب

هنگامی که خدمات مهر زنی پیشرونده فلزی را تهیه می کنید، کارت امتیازی فروشنده عمومی کوتاهی می کند. شما به معیارهای ویژه برای ابزارسازی - نیاز دارید زیرا قابلیت طراحی قالب دقیق و محلول مهر زنی برای تولید با حجم- بالا اساساً با کار ماشینکاری یا ساخت عمومی متفاوت است.

تامین کنندگان بالقوه مهر زنی پیشرونده را با توجه به این معیارها ارزیابی کنید:

• پایان-به-توانایی مهندسی طراحی- آیا تأمین‌کننده می‌تواند تجزیه و تحلیل امکان‌سنجی، توسعه طرح‌بندی نوار، طراحی جزئیات سه‌بعدی و مستندات تولید را در-خانه انجام دهد؟ مهندسی برون سپاری مسئولیت پذیری را تکه تکه می کند و جدول زمانی را گسترش می دهد.
• ابزارهای شبیه سازی و اعتبارسنجی دیجیتال- آیا آن‌ها تجزیه و تحلیل تشکیل FEA، پیش‌بینی بهار-و شبیه‌سازی مطبوعات مجازی را اجرا می‌کنند؟ تامین‌کنندگانی که از ابزارهای پیشرفته CAE مانند AutoForm، DYNAFORM یا Logopress ProgSim استفاده می‌کنند، به‌جای کشف آن‌ها در طول آزمایش فیزیکی گران‌قیمت، مشکلات را به‌صورت دیجیتالی تشخیص می‌دهند.
• ظرفیت پرس آزمایشی داخلی-- تامین‌کننده‌ای با پرس‌های آزمایشی مخصوص به خود (با اندازه‌های مناسب با خطوط تغذیه سیم‌پیچ) می‌تواند بدون انتظار برای زمان پرس خارجی، سریعاً تکرار شود. بپرسید که آیا تجهیزات آزمایشی آنها با تناژ و اندازه بستر مورد نیاز قالب شما مطابقت دارد یا خیر.
• منبع یابی مواد و تخصص درجه- تامین کنندگان باتجربه روابط خود را با کارخانه های فولاد تایید شده حفظ می کنند و درک می کنند که چقدر تغییرات مواد-تا-روی عملکرد قالب تأثیر می گذارد. آنها باید مواد قطعه کار شما و همچنین فولادهای ابزاری را که برش می دهند، بدانند.
• گواهینامه های کیفیت و قابلیت بازرسی- ISO 9001 یک خط پایه است. به دنبال بازرسی CMM، سیستم‌های اندازه‌گیری نوری و روش‌های بازرسی مقاله اول-مستند باشید. قالب دقیق و کار مهر زنی در تلورانس های محدود به زیرساخت های اندازه گیری نیاز دارد، نه فقط کولیس ها.
• گردش کار ارتباطات و مدیریت پروژه- مدیران پروژه اختصاصی، نقاط عطف بازنگری منظم طراحی و فرآیندهای تغییر{1} واضح از ناهماهنگی که باعث دوباره کاری پرهزینه می شود جلوگیری می کند. بپرسید هر چند وقت یکبار به‌روزرسانی‌های پیشرفت را می‌بینید و نقطه تماس فنی شما چه کسی است.
• مقیاس پذیری و پشتیبانی بلند مدت-- آیا تامین کننده می تواند رشد شما را مدیریت کند؟ شریک ساخت یک قالب امروزی باید بتواند از ابزارهای تکراری، قطعات یدکی و خدمات تعمیر و نگهداری به اندازه حجم تولید شما پشتیبانی کند.

برای تیم هایی که نیاز به یک شریک منبع واحد دارند که تشکیل چند ایستگاه، تکرارپذیری دقیق و تولید انبوه مقیاس پذیر را پوشش دهد،مهر زنی مترقی YICHENخدماتی که برای برنامه‌های با حجم بالا ساخته شده‌اند-به-پایان تا-هدف قابلیت طراحی و ساخت-را ارائه می‌دهند. تمرکز آنها بر توالی یابی و تولید کارآمد ایستگاه- اعتبار سنجی اثبات شده با معیارهای منبع یابی بالا همسو می شود.

آنچه خریداران برای نقل قول دقیق باید ارائه دهند

نقل قول های نادرست از اطلاعات ناقص ناشی می شوند - و غافلگیری های ناشی از آن همیشه بیش از زمان لازم برای تهیه یک بسته RFQ مناسب است. هنگام نزدیک شدن به تولید کنندگان قالب های مترقی، این موارد ضروری را از قبل ارائه دهید:

• مدل کامل سه بعدی CAD و طراحی دوبعدی- قالب‌های فایل بومی بر صادرات STEP ترجیح داده می‌شوند، زیرا تاریخچه پارامتری به طراحان کمک می‌کند تا قصد پشت ویژگی‌ها را ارزیابی کنند.
• مشخصات مواد با درجه و مزاج- "فولاد ضد زنگ" کافی نیست. 304-2B و 301-HH طراحی های کاملاً متفاوت را درایو می کنند.
• حجم سالانه و امید به زندگی برنامه- یک قالب برای 100000 قطعه در سال در طول سه سال سرمایه‌گذاری متفاوتی نسبت به سرمایه‌گذاری برای 2 میلیون قطعه در سال در طی ده سال است.
• تحمل‌های بحرانی و فراخوان‌های GD&T- در مقابل ابعادی که قابلیت استاندارد مهر زنی کافی است، علامت بزنید. بیش از-تحمل نقل قول ها را بی جهت افزایش می دهد.
• عملیات ثانویه یا در{0}}نیازها- اگر به ضربه زدن، وارد کردن سخت‌افزار، یا سطوح خاص نیاز دارید، آن را زودتر بیان کنید. کشف این نیازها در میانه{3}}طراحی، کل توالی ایستگاه را مختل می کند.
• جدول زمانی هدف و تاریخ شروع تولید- انتظارات زمان سررسید اولویت‌ها را تعیین می‌کنند. قالبهای ساده پیشرونده معمولاً به 12-16 هفته نیاز دارند. ابزارهای پیچیده چند ایستگاهی می توانند تا 20-24 هفته یا بیشتر گسترش یابند.

پرچم‌های قرمز در حین نقل‌قول شامل تامین‌کنندگانی می‌شوند که سؤالات شفاف‌سازی نمی‌پرسند، مظنه‌هایی که ظرف 24 ساعت برای ابزارهای پیچیده به دست می‌آیند (به جای ارزیابی مهندسی واقعی، قیمت‌گذاری الگو را پیشنهاد می‌کنند)، و قیمت‌هایی که بیش از 50 درصد از پیشنهادات رقابتی بدون توجیه روشن منحرف می‌شوند. همانطور که مجله MetalForming اشاره می کند، تفاوت قیمت بین تامین کنندگان می تواند به 100-200٪ برسد، زمانی که کار امن نیست - سیگنالی که برخی از قیمت ها منعکس کننده تجزیه و تحلیل ناکافی هستند تا تفاوت هزینه واقعی.

ایجاد یک مشارکت قابل اعتماد در تامین قالب پیشرو

بهترین روابط منبع یابی معاملاتی نیستند. آنها مشارکت های مشترکی هستند که در آن تیم مهندسی تامین کننده به عنوان یک توسعه دهنده برای شما عمل می کند. این به این معنی است که به طور ایده‌آل در طول طراحی قطعه، نه پس از ثابت شدن نقشه‌ها، در اوایل - شریک طراحی قالب خود را درگیر کنید.

همکاری اولیه، بهینه‌سازی‌های DFM را که در این مقاله پوشش داده شده است، باز می‌کند: تغییرات ویژگی که تعداد ایستگاه‌ها را کاهش می‌دهد، جایگزینی مواد که شکل‌پذیری را بهبود می‌بخشد، تنظیمات تحمل که ابزارسازی را بدون آسیب رساندن به عملکرد ساده می‌کند. این مکالمات به طور طبیعی زمانی اتفاق می‌افتد که تامین‌کننده شما عمق مهندسی طراحی قوی داشته باشد و پروژه شما را به‌عنوان یک مشکل مشترک-حل تمرین به جای ساخت{2}}برای چاپ{3}}تراکنش در نظر می‌گیرد.

پایگاه عرضه فعال خود را متمرکز نگه دارید. تجربه صنعت نشان می دهد که تامین کنندگان واجد شرایط مهر زنی پیشرونده خود را به سه یا چهار محدود کنید. یک پایه متمرکز به هر تأمین‌کننده احتمال معنی‌داری برای برنده شدن کار - معمولاً حدود 33% - می‌دهد که به جای تخمین‌های گذرا که مجموعه‌های پیشنهادی بزرگ‌تر تولید می‌کنند، توجه مهندسی کامل را در حین نقل‌قول تشویق می‌کند.

در نهایت، ظرفیت پشتیبانی مداوم را ارزیابی کنید. یک قالب مهر زنی مترقی که میلیون ها چرخه را اجرا می کند، نیاز به تیز کردن، جایگزینی درج و بازسازی دوره ای دارد. تامین کنندگانی که پشتیبانی فنی پس از فروش، نگهداری قطعات یدکی و اسناد تعمیر و نگهداری ارائه می دهند، بدون اینکه شما را مجبور به مهندسی معکوس در زمان نیاز به خدمات کنند، عمر مفید قالب شما را افزایش می دهند.

تامین منابع یک قالب پیشرونده در نهایت یک تصمیم طراحی است که در یک تصمیم زنجیره تامین پیچیده شده است. تامین‌کننده‌ای که انتخاب می‌کنید نه تنها هزینه‌ای را که برای ابزار پرداخت می‌کنید، تعیین می‌کند، بلکه تعیین می‌کند که این ابزار در کل طول عمر تولیدش چقدر خوب عمل می‌کند. بر اساس عمق مهندسی، کیفیت ارتباطات، و-پتانسیل شراکت بلندمدت - انتخاب کنید و قالب تولیدی بدون شکست{4} مقیاس پذیر را ارائه می دهد که در وهله اول سرمایه گذاری را توجیه می کند.

سوالات متداول در مورد طراحی قالب مهر زنی مترقی

1. قالب پیشرونده چیست و چه تفاوتی با قالب مرکب دارد؟

قالب پیشرونده یک ابزار چند ایستگاهی است که در آن یک نوار فلزی از طریق عملیات متوالی - سوراخ کردن، خم شدن، شکل‌دهی، و خالی کردن - با هر ضربه فشار دادن یک قطعه تمام شده در ایستگاه نهایی پیش می‌رود. در مقابل، یک قالب ترکیبی، چندین عملیات برش را در یک ضربه روی یک قسمت صاف انجام می دهد. قالب های پیشرونده برای هندسه های پیچیده در حجم های بالا (50،000+ واحد/سال) با سرعت تولید 200-600+ ضربه در دقیقه مناسب است، در حالی که قالب های مرکب برای قطعات صاف ساده تر در حجم های متوسط، جایی که تمرکز شدید بین پروفیل های داخلی و خارجی لازم است، بهترین عملکرد را دارند.

2. یک قالب پیشرونده به چند ایستگاه نیاز دارد؟

تعداد ایستگاه ها به طور مستقیم به پیچیدگی هندسه بخش بستگی دارد. یک واشر تخت ساده با سوراخ ممکن است فقط به 3-5 ایستگاه نیاز داشته باشد، در حالی که یک براکت با چندین خم، کشش و ویژگی‌های دقیق می‌تواند به 10-16 ایستگاه نیاز داشته باشد. هر نوع عملیات - سوراخ کردن، خم شدن، کشیدن - معمولاً ادعا می کند که ایستگاه های اختصاصی و ایستگاه های بیکار بین عملیات شکل دهی سنگین برای پشتیبانی سازه اضافه می شوند. طراحان تعداد ایستگاه ها را از طریق بهینه سازی توالی به حداقل می رساند، زیرا هر ایستگاه اضافی طول قالب، هزینه ماشینکاری و نیازهای تناژ پرس را افزایش می دهد.

3. هزینه ابزار دای مترقی چقدر است؟

بسته به تعداد ایستگاه، اندازه قالب، مواد قطعه کار، الزامات تحمل و حجم تولید مورد انتظار معمولاً از 30000 دلار تا بیش از 250000 دلار متغیر است. محرک های هزینه کلیدی شامل تعداد ایستگاه ها (هزینه یک قالب 14 ایستگاهی به طور قابل توجهی بیشتر از یک نسخه 6 ایستگاهی است)، درجه فولاد ابزار مورد نیاز برای مواد قطعه کار، و الزامات دقتی که نیاز به زمان سنگ زنی و آزمایش اضافی دارد. تغییرات طراحی پس از شروع ماشینکاری می تواند 30 تا 50 درصد به قیمت اصلی اضافه کند، به همین دلیل است که بهینه سازی طراحی اولیه برای کنترل کل سرمایه گذاری پروژه حیاتی است.

4. چه موادی را می توان در قالب زنی پیشرونده پردازش کرد؟

قالب‌های پیشرونده طیف وسیعی از فلزات از جمله فولاد کم کربن، فولاد ضد زنگ (304، 316)، آلیاژهای آلومینیوم (5052، 6061)، برنج، مس، و برنز فسفر را پردازش می‌کنند. هر ماده به پارامترهای طراحی قالب متفاوتی نیاز دارد {- فولاد ضد زنگ به 2-3 برابر نیروی پانچ بیشتر و فاصله بیشتر (12-15٪ در هر طرف) در مقایسه با خط پایه فولاد نرم (8-10٪) نیاز دارد. انتخاب مواد بر محاسبات ترخیص، جبران فنر برگشتی، نرخ سایش ابزار و استراتژی‌های شکل‌دهی تأثیر می‌گذارد. اکثر قالب های مترقی با ضخامت مواد بین 0.2 تا 3 میلی متر عملکرد بهینه دارند.

5. چگونه یک تامین کننده طراحی قالب مترقی را ارزیابی و انتخاب می کنید؟

تامین‌کنندگان را بر اساس معیارهای ویژه قابلیت ابزارسازی ارزیابی کنید:-مهندسی طراحی خانه از امکان‌سنجی تا طراحی جزئیات، ابزارهای شبیه‌سازی CAE برای تجزیه و تحلیل شکل‌بندی و{1}}پیش‌بینی فنر، ظرفیت پرس آزمایشی اختصاصی مطابق با نیازهای تناژ شما، تخصص در تامین مواد، گواهینامه ISO 9001 با قابلیت جریان کار و پروژه بازرسی واضح. پرچم‌های قرمز شامل تامین‌کنندگانی می‌شود که سؤالات روشنگری نمی‌پرسند، قیمت‌هایی که ظرف 24 ساعت برای ابزارهای پیچیده به دست می‌آیند، و قیمت‌هایی که بیش از 50 درصد از رقبا بدون توجیه منحرف می‌شوند. پایگاه تامین کننده واجد شرایط خود را به 3-4 شریک محدود کنید تا توجه مهندسین را در هنگام نقل قول جلب کنید.