Проектування металевої штампованої деталі, яку можна виготовити надійно та економічно ефективно, не те саме, що проектування деталі, яка «виглядає правильно» в САПР. Кронштейн, який ідеально моделюється в SolidWorks, може стати кошмаром, що генерує брухт, просто тому, що дизайнер не звернув увагу на правило мінімального радіуса згину або розташував отвір занадто близько до краю.
Саме тут на допомогу приходить проєктування з урахуванням технологічності (DFM). Для проектування штампованих компонентів DFM означає застосування набору перевірених правил — взятих із фізики інструментів, поведінки матеріалів і десятирічного досвіду роботи в цеху — щоб забезпечити стабільне штампування вашої деталі в масштабах виробництва без надмірного зносу інструменту, розколів країв або розмірів. дрейф.
У цьому посібнику ви дізнаєтесь про п’ять основних правил проектування деталей металевого штампування, рекомендації щодо проектування штампування з глибоким витягуванням для високих геометрій, про те, як сорт матеріалу визначає ваш вибір дизайну, сім найпоширеніших помилок при проектуванні штампування, практичну довідку про допуски та повний робочий процес від 3D-моделі до перевірки першого виробу.
Основні правила конструкції деталей металевого штампування
Мінімальний радіус згину
Під час згинання листового металу зовнішня поверхня розтягується, тоді як внутрішня поверхня стискається. Якщо радіус вигину занадто малий відносно товщини матеріалу, зовнішні волокна розриваються.
| Матеріал | Рекомендований мінімальний внутрішній радіус згину |
|---|---|
| М’яка сталь (CRS, HRPO) | 1,0 × товщина матеріалу (1T) |
| Нержавіюча сталь (304, 316) | 1,5 Т – 2,0 Т |
| Алюміній (5052, 6061) | 1,0 Т – 1,5 Т |
| Мідь / латунь | 0,5 Т – 1,0 Т |
| Ресорна сталь / загартована | 3,0T – 4,0T |
Для згинання впоперек напрямку волокон потрібен більший радіус, ніж для згинання з волокнами. Для критичних згинів вкажіть напрямок зерна на кресленні та додайте 50% до мінімального радіуса, якщо згинання поперечне.
Відстань від отвору до краю
Отвори, пробиті надто близько до краю деталі, призведуть до здуття або розриву краю назовні.
- Для отворів діаметром менше 6 мм: ≥ 1,5T від обрізаного краю
- Для отворів 6–12 мм: ≥ 2,0T від краю
- Для отворів понад 12 мм: ≥ 2,5T від краю
Тримайте отвори принаймні 2,5T + радіус згину подалі від будь-якої дотичної лінії згину.
Ширина щілини та відстань між елементами
- Ширина щілини має бути ≥ 1,0T
- Довжина щілини не повинна перевищувати в 5 разів ширину щілини для перфоратора з однією станцією
- Паралельні прорізи мають бути розділені ≥ 2,0 т матеріалу
- Уникайте гострих внутрішніх кутів у прорізах — використовуйте радіус мінімум 0,5 мм.
Радіуси кутів на глухих профілях
- Зовнішні кути: мінімальний радіус 0,5T
- Внутрішні кути: мінімальний радіус 1,0T, в ідеалі 1,5T
- Рельєфні виїмки в місцях згину: радіус мінімум 1,0T
Рекомендації щодо розробки штампування глибокої витяжки
Штампування глибокої витяжки — це процес радіального втягування плоскої заготовки в порожнину матриці для формування чашки, де глибина перевищує діаметр.
Коефіцієнт витягування
Єдине найважливіше число: Коефіцієнт витягування (β) = діаметр заготовки / діаметр пуансона
- Одне витягування: β ≤ 2,0 для більшості матеріалів
- Нержавіюча сталь: β ≤ 1,8 за одне витягування
- Алюміній: β ≤ 1,7 за одне витягування
- Якщо β > 2,0, кілька етапів витягування з проміжним необхідний відпал
Обмежувальний коефіцієнт витягування (LDR)
| Матеріал | Типовий LDR |
|---|---|
| Сталь DDQ | 2.2 – 2.3 |
| 304 Нержавіюча сталь (відпалений) | 2.0 – 2.1 |
| 5052 Алюміній (O-температура) | 1.8 – 1.9 |
| Мідь (відпалений) | 2.1 – 2.2 |
| Латунь (70/30) | 2.0 – 2.1 |
Матеріал Вибір і товщина
| Матеріал | Типова товщина (мм) | Основні особливості конструкції |
|---|---|---|
| Холоднокатана сталь | 0.4 – 3.2 | Відмінна формувальність; можливі малі радіуси згину |
| Нержавіюча сталь 304/316 | 0.3 – 3.0 | Висока пружина (до 3× CRS); потребує надмірного згинання |
| Нержавіюча сталь 430 | 0.3 – 2.5 | Магнітний, менше пружності, ніж 304 |
| Алюміній 5052-H32 | 0.5 – 3.0 | Хороша здатність до формування, помірна пружність |
| Алюміній 6061-T6 | 0.5 – 3.0 | Погана здатність до формування в T6; розглянути O-відпуск + термічну обробку після форми |
| Мідь C11000 | 0.3 – 2.0 | Відмінна формувальність; ідеально підходить для глибокого витягування |
Якщо деталь має вигини з вузьким радіусом, на кресленні завжди слід позначати напрямок зерна.
Поширені помилки дизайну штампування
Помилка 1: отвори надто близько до ліній згину — Зберігайте ≥ 2,5T + зазор радіуса згину. Укажіть прокол після форми, якщо цього не уникнути.
Помилка 2: Гострі внутрішні кути — Додайте мінімальний радіус 0,5T до всіх внутрішніх кутів.
Помилка 3: нереалістичні допуски площинності — Площинність у вигляді штампування становить 0,5% від найдовшого розміру для деталей товщиною менше 2 мм.
Помилка 4: Ігнорування Пружини — Згинає пружину назад на 1-3° для м’якої сталі, до 8° для нержавіючої. Вкажіть кут перегину.
Помилка 5: надмірні допуски для нефункціональних елементів — Використовуйте ISO 2768-m для загальних допусків, залиште вузькі допуски для опорних поверхонь.
Помилка 6: Неправильний стан матеріалу — 6061-T6 розтріскується на згинах 90°. Використовуйте загартування O або T4 + термічну обробку після форми або перейдіть на 5052-H32.
Помилка 7: Ігнорування смугового макета — Передчасний доступ до геометрії. Гарне гніздування підвищує використання матеріалу вище 75%.
Посилання на стандарти допуску
| Тип функції | Типовий | З точним інструментом |
|---|---|---|
| Діаметр пробитого отвору | ±0,05 мм | ±0,025 мм |
| Положення отвору (від центру до центру) | ±0,10 мм | ±0,05 мм |
| Кут вигину | ±1.0° | ±0.5° |
| Положення зігнутого елемента | ±0,20 мм | ±0,10 мм |
| Глухий зовнішній профіль | ±0,10 мм | ±0,05 мм |
| Накреслений діаметр оболонки | ±0,15 мм | ±0,08 мм |
Від проектування до робочого процесу виробництва
- Огляд дизайну та DFM: надсилання 3D-моделі, отримання звіту DFM із рекомендаціями
- Макет стрічки та проектування інструментів: 2-4 тижні для проектування інструментів
- Виготовлення та випробування інструментів: 2-5 ітерацій, доки деталі не відповідатимуть специфікаціям
- Перевірка першої статті (FAI): повний розмірний макет відповідно до AS9102 або PPAP
- Нарощування виробництва та SPC: статистичний контроль процесу через регулярні проміжки часу
Часті запитання
Який мінімальний радіус вигину для штампування з нержавіючої сталі?
Для аустенітних нержавіючих сталей, таких як 304 і 316, рекомендований мінімальний внутрішній радіус вигину становить від 1,5 до 2,0 товщини матеріалу при згинанні з зерном. При згинанні поперек зерна збільште до 2,0T - 2,5T. Для високоміцних марок, таких як 301 full hard, використовуйте від 3T до 4T.
Як близько може бути отвір до краю штампованої деталі?
Відстань від центру отвору до найближчого обрізаного краю має бути принаймні 1,5T для отворів менше 6 мм, 2,0T для отворів 6-12 мм і 2,5T для отворів понад 12 мм. Якщо поблизу лінії згину, використовуйте 2,5T плюс радіус згину як мінімальну відстань.
Яка різниця між штампуванням і глибоким витягуванням?
Штампування — це широкий термін, що охоплює всі операції формування листового металу — штампування, проколювання, згинання, карбування та дрібне формування. Глибоке витягування — це конкретна частина, коли плоска заготовка радіально витягується в матрицю для виготовлення чашки, банки або раковини, глибина якої перевищує її діаметр.
Який алюмінієвий сплав найкраще підходить для штампованих компонентів, які потребують згинання?
5052-H32 є кращим алюмінієвим сплавом для штампованих деталей, які потребують значного формування. Він справляється з вигинами на 90° при радіусі від 1,0 до 1,5 Т без розтріскування. Уникайте 6061-T6 для жорстких вигинів — використовуйте відпуск O або T4 із старінням після форми або перейдіть на 5052-H32.
Скільки коштує прогресивний штамп?
За простий сталевий кронштейн (4-6 станцій), 5000-15000$. Більші деталі з 8-12 станціями та твердосплавними вставками: $20 000-$50 000+. Багатоступеневі матриці глибокої витяжки для нержавіючої сталі: $80 000+. Це стандартні цифри — надішліть 3D-модель, щоб отримати точну ціну.
Чи потрібно вказувати напрямок зерна матеріалу на моєму кресленні штампування?
Так — для будь-якої частини з радіусом вигину менше 2T у сталі або 3T у нержавіючій. Згинання разом із зерном дозволяє мати менші радіуси, але більше пружинити; поперек зерна вимагає більших радіусів, але дає більш узгоджені кути.
Чи можна зварювати штамповані деталі після формування?
Так. Більшість штампованих сталевих і алюмінієвих компонентів можна зварювати контактним точковим зварюванням, MIG, TIG або лазерним зварюванням. Забезпечте плоскі доступні фланці з просвітом не менше 8 мм навколо зони зварювання для доступу до електродів.
Надішліть свої креслення для безкоштовної оцінки DFM
Наша команда інженерів щодня переглядає штамповані конструкції компонентів. Надішліть свій файл STEP і 2D-креслення та протягом 48 годин отримайте детальний звіт DFM, запропоновані модифікації конструкції, попередню оцінку оснащення та рекомендації щодо матеріалів.
Зв’яжіться з нами, щоб розпочати безкоштовне оцінювання DFM.