Анализ DFM на основе правил для прядения металлов

Анализ DFM на основе правил для прядения металлов . Прядение металла — менее известный производственный процесс формовки и изготовления металлов. Его чаще используют для изготовления осесимметричных деталей. Его способность создавать детали, требующие высокой точности и высокой прочности, делает его выдающимся процессом для производства широкого спектра деталей для автомобильной, аэрокосмической, оборонной и медицинской промышленности. Типичными деталями, изготавливаемыми методом формования металла, являются цоколи ламп, рефлекторы, полые изделия (кувшины, кружки, вазы, подсвечники и т. д.), горшки, баночки, чаши и детали для электрооборудования. Проектирование для технологичности (также иногда известное как проектирование для производства или DFM) — это общее инженерное искусство проектирования продуктов таким образом, чтобы их было легко производить. Эта концепция существует практически во всех инженерных дисциплинах, но ее реализация сильно различается в зависимости от технологии производства. DFM описывает процесс проектирования или разработки продукта с целью облегчить производственный процесс и снизить производственные затраты. DFM позволит устранить потенциальные проблемы на этапе проектирования, что является наименее затратным способом их решения. На технологичность могут влиять и другие факторы, такие как тип сырья, форма сырья, допуски на размеры и вторичная обработка, такая как отделка.

В зависимости от различных типов производственных процессов устанавливаются рекомендации по проектированию технологичности (DFM). Эти рекомендации DFM помогают точно определить различные допуски, правила и общие производственные проверки, связанные с DFM. Ниже приведены определенные стандартные рекомендации, основанные на правилах, на которые можно опираться при проектировании деталей для обработки металлов с учетом технологичности.

Рекомендации по проектированию

Наиболее распространенные рекомендации, следующие за рекомендациями по проектированию, являются не обязательными правилами, а скорее предложениями по упрощению производства:

Толщина металла

Толщина вращающегося металла может варьироваться от 0,1 мм (0,004 дюйма) до 120 мм (4 или 5 дюймов) на специальных машинах и с горячим материалом. Однако наиболее распространенная толщина составляет от 0,6 до 1,3 мм (от 0,024 до 0,050 дюйма). Максимальная толщина и размер ограничены только размером оборудования и доступной мощностью, необходимой для подачи металла.

Указать материал на 25 или 30 процентов толще толщины готовой детали обычно достаточно, чтобы обеспечить такое уменьшение толщины стенки. Однако не следует указывать материал, слишком толстый для легкого прядения. Как очень толстые, так и очень тонкие материалы затрудняют вращение. Для точных работ очень толстые металлические детали можно раскатать, а затем обработать до окончательных размеров.

Форма

При прядении коническую форму легче всего сформировать и она наиболее экономична. Металл не подвергается такой сильной нагрузке при обработке на максимальную глубину, поскольку угол, под которым патрон встречается с металлом, невелик и позволяет лучше контролировать металл во время операции прядения. Полусферическую форму труднее вращать, потому что угол становится все острее по мере того, как металл прижимается все дальше назад к патрону. При вращении цилиндра металл подвергается большей нагрузке из-за острого угла. Эта операция требует больше времени и навыков.

Радиус в углах

Смешанные радиусы и скругления предпочтительнее острых углов для облегчения вращения. Острые углы могут привести к утончению заготовки, а в случае внешних углов – к поломке деревянных или мазонитовых патронов. Желательный минимум составляет 6 мм (1/4 дюйма), хотя 3 мм (1/8 дюйма) обычно не вызывает проблем. В процессе прядения металл подвергается большим деформациям под острыми углами.

Коэффициент вращения

Коэффициент прядения определяется как отношение глубины к диаметру и служит критическим показателем для процесса прядения. Оценка 100 указывает на максимальную пригодность для указанного типа прядения, тогда как более низкие значения оценки указывают на пропорционально меньшую легкость формования с помощью методов прядения. Предпочтительно использовать как можно более мелкие детали, т.е. избегать глубоких цилиндрических конструкций, требующих повторных операций и отжига. Предпочтительно соотношение прядения менее 1:4. Коэффициенты вращения обычно классифицируются следующим образом: мелкие (менее 1:4), средние (от 1:4 до 3:4), глубокие (от 3:4 до 5:4).

Угол сужения

Если деталь имеет цилиндрические стороны и используется деревянный патрон, по возможности допускайте конусность 2° или более, чтобы облегчить извлечение детали из патрона. При использовании стальных патронов требуется меньшая конусность, достаточно всего лишь 1/4°.

Другие соображения по дизайну

• По возможности рекомендуется избегать конструкций обратной формы, поскольку они требуют дополнительных операций и могут привести к значительному утончению заготовки.
• Плоскостность детали с плоским дном не будет улучшена в результате операции прядения. Если важна жесткость днища и требуется плоскостность, угол конуса 5° обеспечит жесткость и легкость вращения.
• По краю формованной оболочки также можно накатать валик жесткости. С производственной точки зрения предпочтительно располагать поверхность валика снаружи, а не внутри детали. В противном случае потребуется повторная установка полого внешнего патрона, поскольку как внутренние, так и внешние валики формируются на воздухе без поддержки патрона.

Правила, основанные на функциях

Внутренние фланцы и другие конфигурации входящих форм обходятся дороже в производстве, поскольку для их работы требуются специальные, более сложные патроны или вращение без резервной поддержки. Кроме того, предпочтительно наносить размеры деталей на поверхности, прилегающие к патрону (обычно внутренний размер). Это позволяет изготовителю патрона применять эти размеры непосредственно к патрону и избегать изменений диаметра или длины, вызванных изменениями толщины материала.