Navrhnout kovový lisovaný díl, který lze vyrobit spolehlivě a levně, není totéž jako navrhnout díl, který „vypadá správně“ v CAD. Držák, který se perfektně modeluje v SolidWorks, se může stát noční můrou generující šrot na tiskovém oddělení – jednoduše proto, že konstruktér přehlédl pravidlo minimálního poloměru ohybu nebo umístil díru příliš blízko okraje.
Zde přichází na řadu Design for Manufacturability (DFM). Pro návrh lisovaných součástí znamená DFM použití souboru osvědčených pravidel – odvozených z fyziky nástrojů, chování materiálů a desetiletí zkušeností z dílny – aby bylo zajištěno, že váš díl bude možné lisovat konzistentně ve výrobních objemech bez nadměrného opotřebení nástroje, štěpení hran nebo rozměrového posunu.
V této příručce se dozvíte pět základních pravidel návrhu kovových lisovaných dílů, pokyny pro návrh hlubokotažného lisování pro vysoké geometrie, jak stupeň materiálu určuje vaše volby návrhu, sedm nejčastějších chyb při návrhu lisování, praktický odkaz na tolerance a kompletní pracovní postup od 3D modelu po kontrolu prvního artiklu.
Základní pravidla návrhu kovových lisovacích dílů
Minimální poloměr ohybu
Když ohýbáte plech, vnější povrch se natahuje, zatímco vnitřní povrch se stlačuje. Pokud je poloměr ohybu příliš úzký vzhledem k tloušťce materiálu, vnější vlákna se trhají.
| Materiál | Doporučený minimální vnitřní poloměr ohybu |
|---|---|
| Měkká ocel (CRS, HRPO) | 1,0 × tloušťka materiálu (1T) |
| Nerezová ocel (304, 316) | 1,5T – 2,0T |
| Hliník (5052, 6061) | 1,0T – 1,5T |
| Měď / Mosaz | 0,5T – 1,0T |
| Pružinová ocel / kalená | 3,0T – 4,0T |
Ohýbání napříč směrem zrna vyžaduje větší poloměr než ohýbání se zrnem. U kritických ohybů určete směr zrn na výkresu a přidejte 50 % k minimálnímu poloměru, pokud je ohyb příčný.
Vzdálenost díry k hraně
Díry vyražené příliš blízko okraje součásti vyboulí nebo roztrhnou hranu směrem ven.
- Pro díry s průměrem menším než 6 mm: ≥ 1,5 T od oříznuté hrany
- Pro díry 6–12 mm: ≥ 2,0 T od okraje
- Pro díry nad 12 mm: ≥ 2,5 T od okraje
Udržujte čáru tanusu mimo ohyb alespoň 2.5T.
Šířka slotu a rozteč prvků
- Šířka slotu musí být ≥ 1,0T
- Délka slotu by neměla překročit 5× šířka slotu pro děrovač s jednou stanicí
- Paralelní štěrbiny musí být odděleny ≥ 2,0 T materiálu
- Vyhněte se ostrým vnitřním rohům ve štěrbinách — použijte poloměr minimálně 0,5 mm
Poloměry rohů na zaslepených profilech
- Vnější rohy: poloměr minimálně 0,5T
- Vnitřní rohy: minimálně 1,0 T, ideálně 1,0T.
- Reliéfní zářezy na průsečíkech ohybů: Minimální poloměr 1,0 T
Pokyny pro návrh ražení s hlubokým tažením
Lisování v hlubokém tažení je proces radiálního tažení plochého polotovaru do dutiny matrice za účelem vytvoření pohárku, jehož hloubka přesahuje průměr.
Poměr tahu
Jediné nejdůležitější číslo: Poměr tahu (β) = Průměr polotovaru / Průměr razníku
- Jedno tažení: β ≤ 2,0 pro většinu materiálů
- Nerezová ocel: β ≤ 1,8 na jedno tažení
- Hliník: β ≤ 1,7 na jedno tažení
- Je-li β > 2,0, je vyžadováno více fází tažení s mezižíháním
Mezní poměr tažení (LDR)
| Materiál | Typická LDR |
|---|---|
| DDQ Steel | 2.2 – 2.3 |
| 304 Nerez (žíhaný) | 2.0 – 2.1 |
| 5052 Hliník (O-temper) | 1.8 – 1.9 |
| Měď (žíhaný) | 2.1 – 2.2 |
| Mosaz (70/30) | 2.0 – 2.1 |
Úvahy o výběru materiálu a tloušťce
| Materiál | Typická tloušťka (mm) | Úvahy o klíčovém designu |
|---|---|---|
| Ocel válcovaná za studena | 0.4 – 3.2 | Vynikající tvarovatelnost; možné malé poloměry ohybu |
| Nerezová ocel 304/316 | 0.3 – 3.0 | Vysoká zpětná vazba (až 3× CRS); vyžaduje nadměrné ohýbání |
| Nerezová ocel 430 | 0.3 – 2.5 | Magnetický, menší odpružení než 304 |
| Hliník 5052-H32 | 0.5 – 3.0 | Dobrá tvarovatelnost, mírné odpružení |
| Hliník 6061-T6 | 0.5 – 3.0 | Špatná tvarovatelnost v T6; zvážit O-temperování + následné tepelné zpracování |
| Měď C11000 | 0.3 – 2.0 | Vynikající tvarovatelnost; ideální pro hluboké tažení |
Pokud má díl ohyby s malým poloměrem, měl by být na výkresu vždy vyznačen směr zrn.
Běžné chyby návrhu ražení
Chyba 1: Otvory příliš blízko linií ohybu — Udržujte ≥ 2,5T + vůli poloměru ohybu. Pokud je to nevyhnutelné, uveďte propíchnutí po formuláři.
Chyba 2: Ostré vnitřní rohy — Ke všem vnitřním rohům přidejte poloměr minimálně 0,5T.
Chyba 3: Nerealistické tolerance plochosti — Rovinnost ve vyraženém stavu je 0,5 % nejdelšího rozměru pro díly do tloušťky 2 mm.
Chyba 4: Ignorování odpružení — Ohýbá odpružení zpět o 1-3° pro měkkou ocel, až o 8° pro nerez. Určete úhel přehnutí.
Chyba 5: Nadměrná tolerance nefunkčních prvků — Použijte ISO 2768-m pro obecné tolerance, rezervujte úzké tolerance pro referenční povrchy.
Chyba 6: Nesprávná teplota materiálu — 6061-T6 praskne na ohybech 90°. Použijte temperování O nebo T4 + tepelné ošetření po tvarování, nebo přejděte na 5052-H32.
Chyba 7: Ignorování rozvržení proužků — Sdílejte geometrii včas. Dobré hnízdění posouvá využití materiálu nad 75 %.
Reference standardů tolerance
| Typ prvku | Typický | S přesným obráběním |
|---|---|---|
| Průměr děrovaného otvoru | ±0,05 mm | ±0,025 mm |
| Poloha díry (od středu ke středu) | ±0,10 mm | ±0,05 mm |
| Úhel ohybu | ±1.0° | ±0.5° |
| Poloha ohnutého prvku | ±0,20 mm | ±0,10 mm |
| Zaslepený vnější profil | ±0,10 mm | ±0,05 mm |
| Nakreslený průměr skořepiny | ±0,15 mm | ±0,08 mm |
Od návrhu k pracovnímu postupu výroby
- Kontrola návrhu a DFM: Odešlete 3D model, obdržíte zprávu DFM s doporučeními
- Nástroje pro navrhování-4 Strip Design pro rozvržení 2
- Výroba a zkoušení nástroje: 2–5 iterací, dokud díly nesplní specifikace
- Kontrola prvního článku (FAI): Rozvržení plného rozměru podle AS9102 nebo PPAP
- Náběh výroby a SPC: Statistická kontrola procesu v pravidelných intervalech
Často kladené otázky
Jaký je minimální poloměr ohybu nerezové oceli?
Pro austenitické nerezové oceli jako 304 a 316 je doporučený minimální vnitřní poloměr ohybu 1,5 až 2,0 násobek tloušťky materiálu při ohýbání se zrnem. Při ohýbání přes zrno zvyšte na 2,0T až 2,5T. Pro vysokopevnostní třídy, jako je 301 full hard, použijte 3T až 4T.
Jak blízko může být otvor k okraji lisovaného dílu?
Vzdálenost od středu díry k nejbližší oříznuté hraně by měla být alespoň 1,5 T pro díry pod 6 mm, 2,0 T pro díry 6-12 mm a 2,5 T pro díry nad 12 mm. V blízkosti linie ohybu použijte jako minimální vzdálenost 2,5T plus poloměr ohybu.
Jaký je rozdíl mezi ražením a hlubokým tažením?
Lisování je široký pojem, který zahrnuje všechny operace tváření plechu – vysekávání, děrování, ohýbání, ražení a mělké tváření. Hluboké tažení je specifická podmnožina, kde je plochý polotovar radiálně tažen do matrice, aby se vytvořil pohár, plechovka nebo skořepina, jejíž hloubka přesahuje jeho průměr.
Která hliníková slitina je nejlepší pro lisované součásti vyžadující ohýbání?
5052-H32 je preferovaná hliníková slitina pro lisované díly vyžadující značné tvarování. Zvládá 90° ohyby s poloměrem 1,0T až 1,5T bez praskání. Vyhněte se 6061-T6 pro těsné ohyby — použijte temperování O nebo T4 s post-formačním stárnutím, nebo přejděte na 5052-H32.
Kolik stojí progresivní lisování?
Za jednoduchý ocelový držák (4–6 stanic) 5 000 – 15 000 USD. Větší díly s 8–12 stanicemi a karbidovými břitovými destičkami: 20 000–50 000 USD+. Vícestupňové hlubokotažné matrice pro nerez: 80 000 $+. Jedná se o figurky na kulise – pro přesnou cenovou nabídku odešlete 3D model.
Mám na výkresu lisování specifikovat směr zrn materiálu?
Ano — pro jakoukoli součást s poloměrem ohybu menším než 2T u oceli nebo 3T u nerezu. Ohýbání se zrnem umožňuje užší poloměry, ale větší odpružení; napříč zrnem vyžaduje větší poloměry, ale poskytuje konzistentnější úhly.
Lze lisované díly po vytvarování svařit?
Ano. Většina lisovaných ocelových a hliníkových součástí může být svařena odporovým bodovým svařováním, MIG, TIG nebo laserovým svařováním. Zajistěte ploché, přístupné příruby s alespoň 8 mm vůlí kolem svarové zóny pro přístup k elektrodám.
Zašlete své výkresy k bezplatnému vyhodnocení DFM
Náš technický tým denně kontroluje návrhy vyražených součástí. Pošlete svůj STEP soubor a 2D výkres a do 48 hodin obdržíte podrobnou zprávu DFM, navržené úpravy návrhu, předběžný odhad nástrojů a doporučení materiálu.
Kontaktujte nás a začněte s bezplatným hodnocením DFM.