Kas yra galutinis vielos formavimo vadovas?
Jūsų dizainui reikalinga sudėtinga metalinė dalis, bet štampuoti per daug eikvojama, o apdirbimas per brangus. Šis iššūkis gali sustabdyti puikų projektą jam net neprasidėjus, ypač didelės apimties gamybai.
Vielos formavimas yra automatizuotas procesas, kurio metu CNC staklės lenkia, supjaustyti, ir suformuokite vielą iš ritės į tikslias 2D arba 3D dalis. Tai pasninkas, kartojamas, ir labai ekonomiškas gamybos būdas komponentams, pvz., spaustukams, kurti, springs, kabliukai, ir žiedai.
I've been working with wire for over 14 metų, o šiuolaikinės vielos formavimo galimybės man vis dar imponuoja. Tai tarsi stebint greitaeigį skulptorių dirbant. Paprastas, tiesi viela patenka į mašiną, ir tobulai suformuotas, sudėtingas komponentas atsiranda per kelias sekundes. Šis procesas yra daugybės kasdien naudojamų produktų pagrindas. Išsiaiškinkime, kaip ši technologija veikia, kokios medžiagos yra geriausios, ir kaip galite suprojektuoti dalis, kad išnaudotumėte visas jo galimybes.
Kaip CNC mašina tiesią vielą paverčia sudėtinga dalimi?
Jums reikia tūkstančių vienodų dalių su griežtais nuokrypiais. Lenkti juos rankomis yra lėta, brangus, ir veda prie nenuoseklių rezultatų. Kaip gali būti tobulas, pakartojamos dalys dideliu garsu?
CNC vielos formavimo mašina tai daro traukdama laidą iš ritės, ištiesindamas jį, ir tada naudojant kelių ašių roboto įrankio galvutę atlikti tikslią lenkimų seką. Visas procesas yra valdomas kompiuteriu, užtikrinti, kad kiekviena dalis būtų identiška paskutinei.
Prisimenu, kai į objektą atvyko pirmasis kelių ašių CNC formuotojas. Prieš tai, sudėtingoms formoms reikėjo kelių sąrankų ir kartais antrinių operacijų rankiniu būdu. Tai buvo lėtas, daug darbo reikalaujantis procesas. Ši nauja mašina viską pakeitė. Galėtume jį užprogramuoti taip, kad vienu paleidimu sukurtų neįtikėtinai sudėtingas 3D formas. Klientas atėjo pas mus su dizaino medicinos prietaiso segtuku, kuris turėjo septynis skirtingus posūkius trijose skirtingose plokštumose. Ant mūsų senos įrangos, Šią dalį pagaminti būtų buvę košmaras. Su CNC stakle, mes užprogramavome dalį, paleido keletą bandinių, kad patvirtintų matmenis, ir tada gaminamas 10,000 tobuli klipai. Greitis ir tikslumas buvo nuostabūs. It's all about translating a digital design into a physical object with minimal human intervention.
Nuo ritės iki komponento
Procesas yra vientisas automatizuotų veiksmų eiga.
- Tiesinimas: Mašina ištraukia vielą iš didelės ritės ir perveda ją per ritinėlių seriją, kad pašalintų bet kokią kreivę ar liejimą, užtikrinant, kad pradinė medžiaga būtų visiškai tiesi.
- Maitinimas: Tikslus tiektuvas nustumia tikslaus ilgio vielą, reikalingą detalei, į formavimo sritį.
- Formavimas: Čia vyksta magija. Roboto įrankio galvutė, kartais su keliais įrankiais, atsitrenkia į laidą užprogramuotuose taškuose, kad susidarytų vingiai, kilpos, ir kampai. 3D dalims, galva gali suktis aplink laidą, kad sulenktų ją bet kuria kryptimi.
- Pjovimas: Kai formavimas bus baigtas, integruotas pjaustytuvas švariai nupjauna gatavą dalį nuo vielos atsargų.
Kokios yra geriausios medžiagos vielos formavimui?
Jūsų dalis turi būti stipri, bet ji taip pat turi susilenkti į sudėtingą formą, neskilinėdama. Pasirinkus netinkamą vielos medžiagą, bus daug laužo, įrankių nusidėvėjimas, ir galutinis produktas, kuris sugenda lauke.
Geriausios vielos formavimo medžiagos turi gerą lankstumo balansą (gebėjimas formuotis) ir jėga. Mažai anglies turintis plienas, pvz., C1008, puikiai tinka bendram naudojimui, kol nerūdijančio plieno[^1] siūlo atsparumą korozijai. Ypatingiems atvejams, naudojami spalvotųjų metalų lydiniai, tokie kaip žalvaris arba berilio varis.
Medžiagos parinkimas yra pokalbis su kiekvienu klientu. It's a critical decision. Prieš keletą metų, klientas reikalavo naudoti daug anglies turintį spyruoklinį plieną, kad būtų sukurtas labai sudėtingas tvirtinimo spaustukas. Jie norėjo, kad dalis būtų kuo stipresnė. Tačiau, dizainas turėjo keletą labai griežtų posūkių. Prototipo veikimo metu, viela vis lūžo šiuose ankštuose kampuose. Daug anglies turintis plienas yra labai tvirtas, but it's also less ductile, ar trapesnis. Įtikinome juos išbandyti mažiau anglies turintį plieną, C1008. Jis buvo daugiau nei pakankamai stiprus jų pritaikymui ir turėjo plastiškumas[^2] reikalingas norint įveikti ankštus posūkius nesulaužant. Gamybos eiga pavyko puikiai. Tai man suteikė vertingą pamoką: the strongest material isn't always the best material. Geriausia medžiaga yra ta, kurios savybės tinka tiek formavimo procesui, tiek galutiniam panaudojimui.
Įprastos medžiagos ir jų savybės
| Medžiagų grupė | Pagrindinės charakteristikos | Tipinės programos |
|---|---|---|
| Mažai anglies išskiriantis plienas | Puikiai plastiškumas[^2], lengva formuoti, maža kaina. | Bendrosios paskirties klipai, skliausteliuose, kabliukai, žiedai. |
| Nerūdijantis plienas | Geras formavimas, puikus atsparumas korozijai. | Medicinos prietaisai, maisto įranga, lauko aplikacijos. |
| Muzikos laidas | Labai didelis stiprumas, tinka pavasariškoms formoms. | Didelio įtempimo spyruoklės, laikantys spaustukai. |
| Spalvotųjų metalų lydiniai | Geras laidumas (Varis), nemagnetinis. | Elektriniai kontaktai, dekoratyviniai daiktai. |
Kaip sukurti detalę, kad būtų geriau formuoti vielą?
You've designed a functional part, but your manufacturer quotes a high price or says it's difficult to make. Nedideli jūsų dizaino pakeitimai dažnai gali padėti sutaupyti daug gamybos sąnaudų ir pagerinti dalių kokybę.
Suprojektuoti vielos formavimui, sutelkti dėmesį į pagaminamumą. Lenkimo spinduliai turi būti dideli (at least equal to the wire's diameter), dizainas su tikroviškais nuokrypiais, ir pabandykite sukurti formą, kurią būtų galima suformuoti vienu nepertraukiamu procesu, kad būtų išvengta brangių antrinių operacijų.
Aš tai matau visą laiką. Inžinierius man atsiųs gražų 3D modelį, tačiau jame yra dizaino ypatybių, kurių beveik neįmanoma pagaminti naudojant laidą. Dažniausia problema yra prašymas tobulai aštrus, 90-laipsnio kampe. Aš visada tai paaiškinu, kai lenki vientisą vielą, medžiaga lenkimo išorėje turi ištempti, o viduje esanti medžiaga turi susispausti. Jei bandysite tą lenkimą padaryti idealiai aštrų, medžiaga greičiausiai įtrūks. Kažkada klientui reikėjo detalės automobilio skląsčiui, o jo brėžinyje buvo nurodytas nulinio spindulio posūkis. We worked together to introduce a tiny radius—just one times the wire's diameter. It didn't affect the part's function at all, bet tai padarė detalę tvirtesnę ir leido gaminti daug greičiau ir patikimiau. Norint sukurti efektyvią ir tvirtą dalį, svarbu galvoti apie tai, kaip mašina veikia projektavimo etape.
Gaminamas dizainas (DFM) Kontrolinis sąrašas
- Lenkimo spindulys: Ar vidinis lenkimo spindulys yra bent 1x didesnis už vielos skersmenį? Staigesni posūkiai padidina lūžių riziką.
- Tolerancijos: Ar leistini nuokrypiai yra tokie laisvi, kaip leis programa? Dėl griežtesnių leistinų nuokrypių reikia lėtesnio gamybos greičio ir daugiau kokybės patikrų, didėjančios išlaidos.
- Sudėtingumas: Ar galima supaprastinti dalį? Mažiau vingių visada geriau ir pigiau.
- Antrinės operacijos: Ar dizainas reikalauja tokių funkcijų kaip srieginiai galai ar išlygintos vietos? Tai padidina išlaidas ir turėtų būti vengiama, nebent tai absoliučiai būtina.
Išvada
Vielos formavimas yra universalus procesas, kurio metu paprasta viela paverčiama sudėtingomis dalimis. Sėkmė priklauso nuo tinkamos mašinos, teisinga medžiaga, ir gamybai optimizuotas dizainas.
[^1]: Sužinokite apie nerūdijančio plieno savybes, dėl kurių jis puikiai tinka įvairioms reikmėms.
[^2]: Supraskite plastiškumo svarbą renkantis medžiagas, skirtas vielos formavimo reikmėms.