Аутомобилски калупи|Кратка дискусија о дизајну процеса цртања

И. Дие Десигн
Дизајн матрице укључује: избор правца штанцања, допуну процеса, генерисање површине држача празног материјала, распоред вучних перли, распоред процесних рупа и процесних резова, одређивање радијуса пробоја и филета матрице и одређивање форме за позиционирање. У наставку ћемо детаљно објаснити сваки од ових аспеката.

1. Одређивање калупа за штанцање
Смер штанцања се односи на смер притиска машине алатке на бланко током процеса извлачења калупа. Одабир исправног правца штанцања је први проблем са којим се сусрећемо при одређивању шеме цртежа. Она не само да одређује да ли се задовољавајући део може нацртати, већ утиче и на количину допуне процеса и шему сваког процеса након цртања. За калупе за цртање, избор правца штанцања треба да испуни следеће принципе:

(1) Уверите се да пробој може глатко да уђе у матрицу и да не би требало да постоје делови које пробој не може да контактира.

(2) На почетку извлачења, контактна површина између пробијача и бланка треба да буде што је могуће већа, а контактни део треба да се налази у центру матрице.

(3) Сила на сваком делу површине држача бланка треба да буде уједначена. (4) Смањите дубину извлачења што је више могуће и обезбедите уједначену дубину на свим деловима како бисте спречили пуцање услед превелике дубине.

Обично можемо поставити центар гравитације 3Д модела као исходиште, успоставити координатни систем на И-оси и Кс-З равнима и ротирати координатни систем на Кс-З равни са И-осом као центром све док све површине не производе негативне углове у овом правцу. Овај правац је правац цртања.

У наставку, узимамо леве и десне поклопце предњег точка као пример да видимо како одредити правац штанцања у процесу цртања. Као што је приказано на сликама 1 и 2, ротирање координатног система у равни Кс-З за 5 степени са И-осом као центром осигурава да пробој може несметано да уђе у калуп, без икаквих делова које пробој не може да досегне, а све површине не производе негативне углове у овом правцу. Овај правац се може одредити као правац штанцања процеса цртања.

2. Разумно додајте процесне додатке
Аутомобилски делови за штанцање су разноврсни, а неки велики панели каросерије имају сложене и неправилне облике и асиметричне структуре, што отежава испуњавање захтева процеса формирања цртежа. Разумно додавање процесних додатака је корисно за побољшање обрадивости нацртаних делова и побољшање њиховог квалитета. Допуна процеса је неизоставан део нацртаних делова. Након извлачења потребно је уклонити допуну процеса, тако да је то и неопходан утрошак материјала у процесу. Облик површине за допуну процеса је углавном сложена просторно закривљена површина. Неопходно је не само одредити правац и опсег допуне површине, већ и описати њену просторну геометрију. То је креативни процес који укључује граничне услове да би се обезбедила несметана реализација формирања. Тренутно се решење овог проблема углавном ослања на лично искуство, које се утврђује квалитативном анализом геометрије дела и завршава уз помоћ софтвера за површинско моделирање. Приликом пројектовања процесне допуне нацртаних делова, треба се придржавати и следећих принципа пројектовања:

(1) Учините дубину цртања што мањом;

(2) Учините то што је могуће погоднијим за вертикално подрезивање резне ивице;

(3) Део допуне процеса треба да буде што мањи да би се побољшала стопа искоришћења материјала.

3. Дизајн бланко држача

Површина празног држача се односи на део изван радијуса угла матрице. Приликом одређивања облика површине празног држача, дубину цртања треба смањити што је више могуће како би површина била глатка. Пошто пробој врши одређену силу истезања на извучени бланк, несавијена дужина држача бланка мора бити краћа од несавијене дужине пробоја да би материјал био истегнут. Ако је несавијена дужина држача бланка дужа од ударца, током истезања могу да се формирају таласи или боре. Постоје две врсте бланко држача. Један тип је где је површина празног држача површина прирубнице самог радног комада. Облик ове врсте празне површине држача је фиксиран. У овом случају, када је површина држача празног дела прирубнички део самог радног комада, радијус угла матрице треба одредити у складу са специфичном ситуацијом. Будући да је полупречник завоја радног комада генерално релативно мали, директна употреба истог као полупречника матрице није погодна за истезање и мора се повећати да би се избегло набирање или пуцање током истезања. Повећани радијус филета може се постићи кроз накнадне процесе обликовања како би се испунили захтеви производа. Друга врста празне површине држача се састоји од додатних делова процеса. За ову врсту површине држача бланка, прстен за држач бланка чврсто притиска извучени бланк на калуп. Површина држача бланка не би требало да ствара наборе или пукотине, чиме се обезбеђује да пробој може да растегне извучени бланк. У супротном, током процеса истезања могу се формирати таласи и боре, па чак и пукотине. Због тога се облик површине држача празног материјала углавном састоји од површина које се могу развити као што су равни, цилиндри и конуси. Међу њима, равна површина држача бланка није корисна само за формирање бланка, већ је и лака за обраду и треба је користити кад год је то могуће.

4. Постављање перли за цртање Главни проблеми са којима се сусрећу током процеса цртања штанцаних делова су гужвање и пуцање. Да би се решио овај проблем, морају се поставити вучне перле како би се повећао отпор увлачења и прилагодила брзина протока материјала и количина хране. Број и положај перли за извлачење углавном су одређени обликом штанцаног дела и дубином цртања. За делове са великом дубином извлачења, перле се углавном постављају у праве делове, док се не постављају у закривљене делове. Када се дубине цртања различитих делова истог дела значајно разликују, перле за извлачење се не постављају у дубље делове, већ су потребне у плиће делове. Навлаке се постављају у областима са ниским отпором на храњење, у областима које захтевају мање хране и у областима које су склоне набирању. Правац вучних перли мора бити управан на смер протока материјала извучене бланке.

5. Распоред процесних рупа и изреза Када се лим растегне преко границе, он ће се поломити. Стога су процесне рупе или изрези дизајнирани да олакшају проток материјала. Процесне рупе и изрези се првенствено користе за радне предмете са тешким локализованим деформацијама или обрнутом извлачењу. Морају се дистрибуирати у додацима процеса како би се могли уклонити у наредним процесима сечења и штанцања. Процесне рупе и изрези се често постављају на угловима где је затезни напон највећи и прилагођени су облику локализованих избочених ивица како би се обезбедио правилан проток материјала. Генерално, постоје две методе за генерисање процесних рупа и исечака: један је да их избушете током слепљивања, што се генерално користи у ситуацијама где је локална дубина формирања плитка; други је да их исечете током процеса цртања, што је најчешћи метод. Током извлачења, материјал се у потпуности деформише, а затим се прави процесни изрез, користећи тангенцијално проширење материјала за постизање дубљег обликовања. Чипови из изреза на спољашњем лиму ће формирати мрље на површини радног предмета. Према томе, процесне рупе и изрези би у идеалном случају требало да се исеку у калупу за слепљење, избегавајући њихово сечење у калупу за цртање.

6. Одређивање радијуса угла пробоја и матрице Величина полупречника угла пробоја и матрице игра значајну улогу у добијању идеалних нацртаних делова. Уобичајени недостаци у процесу цртања великих делова од лима укључују кидање и гужвање. Када је радијус угла ударца премали, деформација савијања прелазне зоне између правог зида и дна нацртаног бланка се повећава, слабећи чврстоћу критичног пресека. Насупрот томе, када је радијус угла матрице мали, затезни напон у зони преноса силе празне бочне стране расте у складу са тим. Обе ситуације повећавају коефицијент вучења, повећавају отпорност лима на деформацију, а самим тим повећавају укупну силу вучења и смањују животни век матрице. Ако су угаони радијуси пробијача и матрице превелики, отпорност лима на деформацију је мала, а проток метала је добар, али такође смањује ефективну површину држача празног дела, чинећи део склоним гужвању. Стога, одређивање полупречника пробоја и матрице мора свеобухватно да узме у обзир факторе као што су карактеристике деформације дела, вучна перла и величина полупречника пробоја и углова матрице.

7. Одређивање методе позиционирања

Приликом формулисања процеса цртања за штанцане делове, морају се узети у обзир накнадни процеси. Добар метод позиционирања је од суштинског значаја како би се осигурало да површина дела није оштећена и да то не утиче на тачност димензија. Постоје три уобичајене методе позиционирања:

(1) Површинско позиционирање: Ова метода користи облик унутрашње и спољашње површине радног предмета за позиционирање. Ова метода се обично користи за спољне покривне делове.

(2) Позиционирање рупа: Овај метод користи рупе или процесне рупе на делу за позиционирање. Потребно је да рупе буду размакнуте што је више могуће. Ова метода се обично користи за унутрашње структурне делове.

(3) Позиционирање комбинације рупа-површине: Овај метод комбинује облик површине дела са процесним рупама. Многи делови сложених облика користе овај метод позиционирања.

Резиме: Квалитет дизајна површине матрице за цртање директно утиче на то да ли се производ може успешно формирати, квалитет обликовања и дужину циклуса отклањања грешака у производу. Тренутно, са развојем рачунарске технологије, софтвер као што су Цатиа, УГ и АУТОформ се широко користе у дизајну калупа. Примена ових софтверских програма омогућава дизајнерима да директно дизајнирају профиле производа на рачунарима на основу свог искуства, а затим користе АУТОформ за симулацију процеса истезања дизајнираних профила. Анализом резултата симулације, они могу оптимизовати дизајн профила производа како би добили оптимални профил производа. Овај чланак пружа детаљну анализу питања која захтевају пажњу у дизајну процеса цртања, нудећи драгоцене смернице за дизајн матрица за цртање.