Проектирование листового металла — важнейший предварительный этап в изготовлении нестандартного аппаратного шасси., Корпуса оборудования, и прецизионные детали из листового металла. Рациональность конструкции напрямую определяет выход переработки продукта., точность сборки, качество внешнего вида, производственный цикл, и стоимость изготовления.
Большинство переделок обработки листового металла, отклонения размеров, сбои сборки, дефекты внешнего вида не связаны с производственными процессами, а скорее в первоначальном проекте, не соответствующем характеристикам обработки листового металла и игнорирующем ограничения процесса..
ШИДЗЕ, как профессиональная фабрика по производству аппаратных корпусов по индивидуальному заказу, фокусируется на сценариях массового производства нестандартного оборудования.. Мы обобщили семь распространенных проблем проектирования листового металла в отрасли и, в сочетании с нашим опытом массового производства шасси, вложения, и прецизионные детали из листового металла, обеспечить непосредственно реализуемое моделирование потока проектирования (ДФМ) решения по оптимизации, предлагая стандартизированные ссылки для проектировщиков конструкций, инженеры по закупкам, и производителей оборудования.
Гибочное пружинение листового металла и проблемы с отклонениями размеров
Основная задача дизайна
Пружинный изгиб является наиболее распространенной проблемой при проектировании листового металла.. Различные материалы, толщина листа, углы изгиба, и длина изгиба будет вызывать различную степень пружинения., из нержавеющей стали и алюминия высокой твердости, обладающих особенно выраженным пружинящим эффектом.
Большинство проектировщиков напрямую используют коэффициенты изгиба программного обеспечения по умолчанию, не калибруя их в сочетании с параметрами заводского оборудования.. Это приводит к существенным расхождениям размеров на 3D чертежах и реальных готовых изделиях., часто приводит к таким проблемам, как чрезмерные углы, внешние размеры за пределами допуска, и свободные суставы. Отклонения могут достигать ±0,5 мм., а совокупная ошибка после массового производства серьезно влияет на точность сборки..
Более того, необоснованная конструкция внутреннего радиуса изгиба: слишком маленький радиус легко приводит к растяжению и растрескиванию листового металла., при этом слишком большой радиус занимает монтажное пространство и влияет на однородность внешнего вида.
Решение
Создайте заводскую библиотеку коэффициентов изгиба, отказ от параметров общего ПО по умолчанию. На основе различных материалов, таких как холоднокатаная сталь., нержавеющая сталь, и алюминиевый сплав, и в сочетании с фактическими измерениями и калибровкой данных упругого возврата на основе толщины листа и характеристик изгиба V-образной канавки., заранее компенсировать припуск на пружинение в развернутом чертеже, контроль отклонений размеров от источника.
Стандартизировать конструкцию внутреннего радиуса изгиба., следующие спецификации отраслевых стандартов: для обычного листового металла, внутренний радиус изгиба должен быть в ≥0,5 раза больше толщины материала.; для твердой нержавеющей стали и аэрокосмического алюминия, внутренний радиус изгиба должен быть в ≥1 раза больше толщины материала., устранение проблемы растрескивания из-за изгиба малого радиуса.
Для изогнутых деталей с большим пролетом, в зоне изгиба добавлены ребра жесткости и прижимные ребра для эффективного подавления упругой деформации листового металла., улучшить плоскостность поверхности после изгиба, и обеспечить размерную стабильность партийной продукции.
Проблемы деформации отверстий и разрушения резьбы в зоне изгиба
Основные проблемы проектирования
В конструкции многих шасси и корпуса из листового металла, отверстия для винтов, позиционирующие отверстия, и отверстия для отвода тепла расположены слишком близко к линии сгиба., частая ошибка проектирования.
В процессе гибки, листовой металл в зоне гибки растягивается и сжимается, вызывая эллиптическую деформацию и смещение диаметра соседних отверстий.. Отверстия с потайной головкой и резьбовые отверстия склонны к зачистке и поломке., непосредственно приводит к браку заготовки.
В то же время, если расстояние между соседними отверстиями слишком мало, поломка штампа, заусенцы, и разрушение листового металла могут произойти во время штамповки, значительно увеличивает процент дефектов обработки.
Решение
Установите стандартизированные безопасные расстояния для положений отверстий. Минимальное расстояние между краем отверстия и линией сгиба составляет ≥ 2 раз толщину листового металла + 0.5мм, строго избегая зоны деформации изгиба и устраняя проблемы с деформацией отверстий на этапе проектирования.
Оптимизация этапов обработки для адаптации дизайна. Если структурные ограничения не позволяют корректировать отверстия, принять стандартизированный “сначала сгибаюсь, ударять, затем постукивать” процесс замены традиционного метода штамповки и гибки, полное решение проблем деформации растяжения отверстия и разрушения резьбы.
Стандартизировать расчет расстояния между отверстиями. Краевое расстояние между соседними сквозными отверстиями должно быть в ≥1,5 раза толще материала.. Для конструкций с недостаточным расстоянием, использовать штамповку с пропуском сетки и поэтапную обработку, чтобы избежать повреждения пресс-формы и деформации листового металла, обеспечение точности отверстия.
Проблемы плохой плоскостности и легкой деформации тонкостенных деталей из листового металла.
Основные проблемы проектирования
Тонкостенный листовой металл (толщина ≤2 мм) широко используется в легких электронных шасси и корпусах оборудования. Эти заготовки имеют низкую жесткость листового металла., и после лазерной резки, изгиб, сварка, и обработка поверхности, они склонны к неровностям поверхности, искажение, и деформация.
Большинство проектировщиков полагаются исключительно на увеличение толщины листа для улучшения плоскостности., прямое увеличение материальных затрат и веса изделия, нарушение требований облегченного дизайна.
Плоский листовой металл без армирующих конструкций приводит к нестабильной плоскостности после пакетной обработки., приводящие к зазорам и короблению после сборки.
Решение
Замените утолщенный листовой металл структурной арматурой.. На больших площадях тонкостенных плоских пластин, рационально спроектировать ребра качения, поднятые шишки, канавки, и фланцы для усиления конструкции. Это значительно повышает жесткость листа без увеличения толщины материала., эффективно подавляет деформацию поверхности.
Оптимизация конструкции сварки. Отказаться от долгого, непрерывные сварные швы и принять сегментированные, точечная сварка в шахматном порядке для снижения тепловложения при сварке и предотвращения локальных высоких температур, которые могут вызвать деформацию листа. Положения сварки должны быть как можно ближе к нейтральной оси листового металла, чтобы уменьшить напряжение изгиба, вызванное усадкой при охлаждении..
Продолжить процесс выравнивания. Разрешить небольшую коррекцию плоскостности во время проектирования.. После обработки, использовать прецизионное оборудование для нивелирования, чтобы обеспечить плоскую точность тонкостенной оболочки и панелей..
Проблемы изгиба конструкций из листового металла и помех при сборке
Основные проблемы проектирования
В конструкции сложных многостворчатых шасси и корпусов неправильной формы, склонны к возникновению проблем при изгибе и несоосности сборки.. Дизайнеры часто фокусируются только на эффекте статической сборки 3D-модели., пренебрежение динамическим ходом обработки гибки и занятием пространства формы, приводящие к угловым столкновениям и выбросу формы при гибке многостворчатых заготовок..
Тем временем, неразумное проектирование угловых и изгибных зазоров может привести к таким проблемам, как чрезмерно большие зазоры для сращивания., угловое заклинивание, и несоосность сборки, делает невозможным нормальную сборку.
Более того, прямоугольные внутренние углы и отсутствие фасок делают их несовместимыми с традиционными формами для механической обработки., требующие ручной шлифовки, что неэффективно и противоречиво.
Решения
Проверка процесса перед гибкой. Моделируйте полную последовательность гибки и ход пресс-формы на этапе проектирования.. Заранее избегайте зон пересечения для многоскладчатых конструкций и конструкций неправильной формы., оптимизация длины и угла расположения сложенных краев.
Стандартизированная конструкция углового зазора. Оставьте равномерные технологические зазоры в угловых положениях корпуса шасси, и единообразно проектировать стандартные технологические фаски для внутренних углов, адаптация к обработке гибочных форм с ЧПУ. Устранение проблем с помехами и помехами, устранение необходимости вторичного ручного шлифования.
Сложные слоистые структуры имеют разделенную конструкцию.. Разбейте интегрированную интерференционную структуру на многокомпонентную структуру сращивания.. Закрепите винтами и заклепками, баланс между структурной прочностью и возможностью обработки, снижение сложности массового производства.
Проблемы глубокой вытяжки и неравномерной толщины стенок при выпуклой и вогнутой штамповке
Основные проблемы проектирования
Корпус из листового металла с углублениями, выпуклости, и глубокие канавки часто используют глубокую вытяжку для расположения кнопок и интерфейса..
Многие конструкции не соответствуют ограничениям вытяжки листового металла., что приводит к чрезмерной глубине рисунка, недостаточная ширина угла, и непостоянная ширина области рисования. Это приводит к неравномерной вытяжке листового металла в процессе формовки., вызывая дефекты, такие как растрескивание кромок, уменьшение толщины стенок, царапины на поверхности, и рухнуть.
Специально для таких материалов, как алюминиевый сплав и нержавеющая сталь., которые имеют плохую пластичность, неправильный дизайн чертежей приводит к чрезвычайно высокому проценту брака, делает невозможным массовое производство.
Решения
Строгое соответствие параметрам процесса рисования., обеспечение совместимости глубины вытяжки с толщиной материала и радиусом угла. Используйте большие закругленные переходы для рисования углов., избегая острых прямых углов, равномерно распределяя нагрузку при рисовании, и предотвращение локализованной концентрации напряжений и растрескивания.
Оптимизация дизайна на основе дифференцированных материалов. Глубину вытяжки можно соответствующим образом увеличить для холоднокатаной стали., при уменьшении глубины волочения нержавеющей стали и алюминиевых сплавов. Для сверхглубоких структур, используйте двухэтапный процесс вытяжки и поэтапного формования, чтобы обеспечить равномерную толщину стенок..
Оставьте место вокруг области растягивания, чтобы можно было внести коррективы в процесс в будущем., избегать расположения кромок и отверстий слишком близко к зоне растяжения, чтобы предотвратить деформацию и несовпадение отверстий во время формовки..
Проблемы адаптации конструкций из листового металла к процессам обработки поверхности
Основные проблемы проектирования
Проектирование конструкции листового металла не интегрировано с последующими процессами обработки поверхности. (анодирование, распыление, электрофорез, гальванизация), приводит к ухудшению внешнего вида готового продукта и недостаточной защите..
Закрытый, конструкция с герметичной полостью может привести к скоплению жидкости и газа во время распыления и электрофореза., что приводит к вздутию краски, бежит, и пропущенные места. Маленькие канавки и узкие щели, если не отшлифовать или подвергнуть пескоструйной обработке должным образом, или если предварительная обработка не завершена, может легко привести к отслаиванию краски и ржавчине позже. Смешанные материалы не могут быть стандартизированы для обработки поверхности., что приводит к различиям в цвете и разнице потенциалов коррозии..
Решения
Резервные технологические отверстия, вентиляционные отверстия, и дренажные отверстия в конструкции полости для обеспечения потока жидкости и отвода газа при распылении и электрофорезе., предотвращение скопления жидкости, волдыри, и пропущенные места, и улучшение однородности покрытия.
Упрощение сложных структур, таких как узкие прорези и глубокие канавки, для обеспечения полного покрытия во время предварительной шлифовки и пескоструйной обработки., улучшение адгезии покрытия и предотвращение последующего отслаивания краски и коррозии.
Стандартизируйте материалы заготовки, чтобы избежать смешивания нескольких материалов для одной и той же детали из листового металла.. Сопоставьте каждую деталь с единым процессом обработки поверхности, чтобы устранить различия в цвете и электрохимическую коррозию., улучшение внешнего вида продукта и защитной консистенции.
Проблемы плохой взаимозаменяемости и накопленных допусков в серийных деталях из листового металла
Основные проблемы проектирования
В дизайне индивидуальные корпуса шасси и серийного оборудования, хаотичная маркировка допусков и отсутствие единого эталона являются основными проблемами массового производства.. Множественные перекрывающиеся допуски и отсутствие ориентиров для позиционирования могут привести к тому, что отдельные детали будут соответствовать стандартам размеров..
Однако, накопленные ошибки после сборки нескольких деталей слишком велики, что приводит к таким проблемам, как несоосность винтов, неровные зазоры между панелями, и неплотная сборка всей машины. Это приводит к крайне плохой взаимозаменяемости серийных изделий и чрезвычайно высоким затратам на послепродажную сборку..
Решения
Стандартизировать критерии проектирования. Все критические размеры сборки и размеры отверстий должны быть отмечены на основе одной и той же контрольной кромки и поверхности, чтобы предотвратить накопление допусков, вызванное несколькими контрольными точками..
Разумно распределяйте диапазоны допусков, допуски на затяжку по внешнему виду и сопрягаемым размерам. Умеренно ослабить допуски для некритических свободных размеров., снижение сложности обработки и производственных затрат при обеспечении точности сборки.
Стандартизировать структуры позиционирования, равномерное добавление позиционирующих штифтов и позиционирующих пазов к деталям из листового металла партии, чтобы уменьшить количество ошибок при ручной сборке и улучшить взаимозаменяемость продуктов и согласованность партий..
Заключительные мысли
Основная задача дизайн листового металла заключается в балансировании структурной эстетики, требования к сборке, и технология обработки. Семь основных проблем: изгиб упругого возврата, деформация отверстия, тонкостенная деформация, помехи обработки, образование трещин, совместимость процессов, и накопление толерантности – прикрыть 90% сценариев доработки при обработке шасси из листового металла и аппаратных корпусов.
За счет предварительной оптимизации (ДФМ), стандартизированный дизайн параметров, и структурная адаптация к процессам массового производства, Уровень дефектов при обработке листового металла может быть эффективно снижен, производственные циклы сокращены, и производственные затраты контролируются.
Одновременно, точность, появление, и стабильность партии изделий из листового металла может быть значительно улучшена, адаптация к высокотехнологичным индивидуальным потребностям обработки листового металла в коммерческих целях, промышленный, и электронное оборудование.
