Navrhnúť kovový lisovaný diel, ktorý sa dá vyrobiť spoľahlivo a nákladovo efektívne, nie je to isté ako navrhnúť diel, ktorý „vyzerá správne“ v CAD. Držiak, ktorý sa perfektne modeluje v SolidWorks, sa môže stať nočnou morou, ktorá vytvára šrot na tlačovej ploche – jednoducho preto, že dizajnér prehliadol pravidlo minimálneho polomeru ohybu alebo umiestnil otvor príliš blízko okraja.
Tu prichádza na scénu Design for Manufacturability (DFM). Pre dizajn lisovaných komponentov znamená DFM použitie súboru osvedčených pravidiel – odvodených z fyziky nástrojov, správania materiálov a desaťročí skúseností z dielne – aby sa zabezpečilo, že váš diel bude možné lisovať konzistentne vo výrobnom objeme bez nadmerného opotrebovania nástroja, štiepenia hrán alebo posunu rozmerov.
V tejto príručke sa naučíte päť základných pravidiel dizajnu dielov na lisovanie kovov, pokyny na navrhovanie lisovania s hlbokým ťahom pre vysoké geometrie, ako stupeň materiálu určuje výber vášho návrhu, sedem najčastejších chýb pri návrhu lisovania, praktický odkaz na toleranciu a kompletný pracovný postup od 3D modelu po kontrolu prvého výrobku.
Základné pravidlá návrhu kovových lisovacích dielov
Minimálny polomer ohybu
Keď ohýbate plech, vonkajší povrch sa natiahne, zatiaľ čo vnútorný povrch sa stlačí. Ak je polomer ohybu príliš tesný vzhľadom na hrúbku materiálu, vonkajšie vlákna sa trhajú.
| Materiál | Odporúčaný minimálny vnútorný polomer ohybu |
|---|---|
| Mäkká oceľ (CRS, HRPO) | 1,0 × hrúbka materiálu (1T) |
| Nehrdzavejúca oceľ (304, 316) | 1,5 T – 2,0 T |
| Hliník (5052, 6061) | 1,0 T – 1,5 T |
| Meď / mosadz | 0,5 T – 1,0 T |
| Pružinová oceľ / kalená | 3,0 T – 4,0 T |
Ohýbanie v smere zrna vyžaduje väčší polomer ako ohýbanie so zrnom. Pre kritické ohyby špecifikujte smer zrna na výkrese a pridajte 50 % k minimálnemu polomeru, ak je ohyb priečny.
Vzdialenosť od diery po okraj
Otvory vyrazené príliš blízko okraja dielu vydutia alebo roztrhnú okraj smerom von.
- Pre otvory s priemerom menším ako 6 mm: ≥ 1,5 T od orezaného okraja
- Pre otvory 6–12 mm: ≥ 2,0 T od okraja
- Pre otvory s priemerom nad 12 mm: ≥ 2,5 T od okraja
Udržujte čiaru tanca mimo ohybu aspoň 2.5T.
Šírka slotu a rozstup prvkov
- Šírka slotu musí byť ≥ 1,0 t
- Dĺžka slotu by nemala presiahnuť 5× šírka slotu pre dierovač s jednou stanicou
- Paralelné štrbiny musia byť oddelené ≥ 2,0 T materiálu
- Vyhnite sa ostrým vnútorným rohom v štrbinách – použite polomer minimálne 0,5 mm
Polomery rohov na zatemnených profiloch
- Vonkajšie rohy: polomer minimálne 0,5 T
- Vnútorné rohy: minimálne 1,0 T, ideálne 1,0 T.
- Reliéfne zárezy na priesečníkoch ohybov: minimálny polomer 1,0 T
Pokyny pre návrh hlbokoťažného razenia
Hlboké razenie je proces radiálneho ťahania plochého polotovaru do dutiny matrice, aby sa vytvorila miska, kde hĺbka presahuje priemer.
Pomer ťahu
Jediné najdôležitejšie číslo: Pomer ťahu (β) = Priemer prázdneho miesta / Priemer razidla
- Jedno potiahnutie: β ≤ 2,0 pre väčšinu materiálov
- Nehrdzavejúca oceľ: β ≤ 1,8 pri jednom ťahu
- Hliník: β ≤ 1,7 pri jednom ťahu
- Ak β > 2,0, vyžaduje sa viacero fáz ťahania so stredným žíhaním
Limitný pomer ťahania (LDR)
| Materiál | Typická LDR |
|---|---|
| DDQ Oceľ | 2.2 – 2.3 |
| 304 Nerez (žíhaný) | 2.0 – 2.1 |
| 5052 Hliník (O-temper) | 1.8 – 1.9 |
| Meď (žíhaný) | 2.1 – 2.2 |
| Mosadz (70/30) | 2.0 – 2.1 |
Úvahy o výbere materiálu a hrúbke
| Materiál | Typická hrúbka (mm) | Kľúčové úvahy o dizajne |
|---|---|---|
| Oceľ valcovaná za studena | 0.4 – 3.2 | Výborná tvarovateľnosť; možné malé polomery ohybu |
| Nehrdzavejúca oceľ 304/316 | 0.3 – 3.0 | Vysoká spätná väzba (až 3× CRS); vyžaduje nadmerné ohýbanie |
| Nerezová oceľ 430 | 0.3 – 2.5 | Magnetické, menšie pruženie ako 304 |
| Hliník 5052-H32 | 0.5 – 3.0 | Dobrá tvárnosť, mierne odpruženie |
| Hliník 6061-T6 | 0.5 – 3.0 | Zlá tvárnosť v T6; zvážte O-temperovanie + následné tepelné spracovanie |
| Meď C11000 | 0.3 – 2.0 | Výborná tvarovateľnosť; ideálne pre hlboké ťahanie |
Smer zrnitosti by mal byť na výkrese vždy vyznačený, keď má dielec ohyby s malým polomerom.
Bežné chyby v dizajne lisovania
Chyba 1: Diery príliš blízko k ohybovým líniám — Zachovajte ≥ 2,5T + vôľu polomeru ohybu. Ak je to nevyhnutné, špecifikujte prepichnutie po formulári.
Chyba 2: Ostré vnútorné rohy — Do všetkých vnútorných rohov pridajte polomer minimálne 0,5 T.
Chyba 3: Nerealistické tolerancie rovinnosti — Rovinnosť pri vyrazení je 0,5 % najdlhšieho rozmeru pre diely s hrúbkou menšou ako 2 mm.
Chyba 4: Ignorovanie pruženia — Ohýba pruženie späť o 1-3° pre mäkkú oceľ, až do 8° pre nehrdzavejúcu oceľ. Zadajte uhol ohybu.
Chyba 5: Prílišné tolerancie nefunkčných funkcií — Pre všeobecné tolerancie použite ISO 2768-m, pre referenčné povrchy si vyhraďte tesné tolerancie.
Chyba 6: Nesprávna teplota materiálu — 6061-T6 praskne na 90° ohyboch. Použite temperovanie O alebo T4 + tepelné ošetrenie po formovaní, alebo prejdite na 5052-H32.
Chyba 7: Ignorovanie rozloženia pásu — Zdieľajte geometriu skôr. Dobré hniezdenie posúva využitie materiálu nad 75 %.
Referenčné štandardy tolerancie
| Typ prvku | Typický | S presnými nástrojmi |
|---|---|---|
| Priemer dierovaného otvoru | ±0,05 mm | Typická priemyselná tolerancia |
| Poloha otvoru (od stredu k stredu) | ±0,10 mm | ±0,05 mm |
| Poznámky | ±1.0° | ±0.5° |
| Poloha ohnutého prvku | ±0,20 mm | ±0,10 mm |
| Zakrytý vonkajší profil | ±0,10 mm | ±0,05 mm |
| Vykreslený priemer plášťa | ±0,15 mm | Vlastnosť |
Od návrhu k pracovnému postupu výroby
- Kontrola návrhu a DFM: Odošlite 3D model, získajte správu DFM s odporúčaniami
- Rozloženie nástrojov Strip-4: Nástroj Strip Design 2
- Výroba a skúšanie nástrojov: 2-5 iterácií, kým diely nespĺňajú špecifikácie
- Kontrola prvého článku (FAI): Rozloženie plného rozmeru podľa AS9102 alebo PPAP
- Nábeh výroby a SPC: Štatistická kontrola procesu v pravidelných intervaloch
Často kladené otázky
Aký je minimálny polomer ohybu nehrdzavejúcej ocele?
Pre austenitické nehrdzavejúce ocele ako 304 a 316 je odporúčaný minimálny vnútorný polomer ohybu 1,5 až 2,0-násobok hrúbky materiálu pri ohýbaní so zrnom. Pri ohýbaní cez zrno zvýšte na 2,0 T až 2,5 T. Pre vysokopevnostné triedy ako 301 full hard, použite 3T až 4T.
Ako blízko môže byť otvor k okraju lisovaného dielu?
Vzdialenosť od stredu otvoru k najbližšiemu orezanému okraju by mala byť aspoň 1,5 T pre otvory menšie ako 6 mm, 2,0 T pre otvory 6 – 12 mm a 2,5 T pre otvory nad 12 mm. V blízkosti čiary ohybu použite ako minimálnu vzdialenosť 2,5 T plus polomer ohybu.
Aký je rozdiel medzi razením a hlbokou kresbou?
Lisovanie je široký pojem pokrývajúci všetky operácie tvárnenia plechu – vysekávanie, dierovanie, ohýbanie, razenie a plytké tvárnenie. Hlboké ťahanie je špecifická podskupina, kde sa plochý polotovar radiálne ťahá do matrice, aby sa vytvoril pohár, plechovka alebo škrupina, ktorej hĺbka presahuje jej priemer.
Ktorá hliníková zliatina je najlepšia pre lisované komponenty vyžadujúce ohýbanie?
5052-H32 je preferovaná hliníková zliatina pre lisované diely vyžadujúce značné tvarovanie. Zvládne 90° ohyby s polomerom 1,0T až 1,5T bez praskania. Vyhnite sa 6061-T6 v prípade úzkych ohybov – použite temperovanie O alebo T4 so starnutím po formovaní, alebo prejdite na 5052-H32.
Koľko stojí progresívne lisovanie?
Za jednoduchú oceľovú konzolu (4 – 6 staníc) 5 000 – 15 000 USD. Väčšie diely s 8-12 stanicami a karbidovými doštičkami: 20 000 - 50 000 USD+. Viacstupňové hlbokoťažné matrice pre nehrdzavejúcu oceľ: 80 000 USD+. Toto sú guľôčkové figúrky – na presnú cenovú ponuku odošlite 3D model.
Mám na výkrese razby špecifikovať smer zŕn materiálu?
Áno – pre akúkoľvek časť s polomerom ohybu menším ako 2T v prípade ocele alebo 3T v prípade nehrdzavejúcej ocele. Ohýbanie so zrnom umožňuje užšie polomery, ale viac pruženia; cez zrno vyžaduje väčšie polomery, ale poskytuje konzistentnejšie uhly.
Môžu byť lisované diely po vytvarovaní zvarené?
Áno. Väčšinu lisovaných oceľových a hliníkových komponentov je možné zvárať odporovým bodovým zváraním, MIG, TIG alebo laserovým zváraním. Zabezpečte ploché, prístupné príruby s aspoň 8 mm vôľou okolo zóny zvaru pre prístup k elektróde.
Pošlite svoje nákresy na bezplatné hodnotenie DFM
Náš tím inžinierov denne kontroluje návrhy komponentov. Pošlite svoj súbor STEP a 2D výkres a do 48 hodín dostanete podrobnú správu DFM, navrhované úpravy dizajnu, predbežný odhad nástroja a odporúčania materiálu.
Kontaktujte nás a začnite s bezplatným hodnotením DFM.