Automobilski kalupi|Kratka rasprava o dizajnu procesa crtanja

I. Die Design
Dizajn matrice uključuje: odabir smjera utiskivanja, dopunjavanje procesa, stvaranje površine slijepog držača, raspored zrna za izvlačenje, raspored procesnih rupa i procesnih rezova, određivanje polumjera proboja i ugla matrice i određivanje oblika pozicioniranja. U nastavku ćemo detaljno objasniti svaki od ovih aspekata.

1. Određivanje matrice za utiskivanje
Smjer utiskivanja odnosi se na smjer pritiska alatnog stroja na proizvod tijekom procesa izvlačenja matrice. Odabir ispravnog smjera žigosanja je prvi problem koji se javlja pri određivanju sheme crteža. Ne samo da određuje može li se nacrtati zadovoljavajući dio, već također utječe na količinu dopune procesa i shemu svakog procesa nakon crtanja. Za matrice za izvlačenje, odabir smjera utiskivanja treba zadovoljiti sljedeća načela:

(1) Osigurajte da probijač može glatko ući u matricu i ne smije postojati nijedan dio koji probijač ne može dodirnuti.

(2) Na početku izvlačenja kontaktna površina između probojca i matrice treba biti što je moguće veća, a kontaktni dio treba biti smješten u središtu matrice.

(3) Sila na svakom dijelu površine držača slijepog uzorka mora biti jednolika. (4) Smanjite dubinu iscrtavanja što je više moguće i osigurajte jednaku dubinu na svim dijelovima kako biste spriječili pucanje zbog prekomjerne dubine.

Obično možemo postaviti težište 3D modela kao ishodište, uspostaviti koordinatni sustav na Y-osi i X-Z ravninama i rotirati koordinatni sustav na X-Z ravnini s Y-osi kao središtem sve dok sve površine ne budu stvarale negativne kutove s ovim smjerom. Ovaj smjer je smjer crtanja.

U nastavku uzimamo lijevi i desni prednji poklopac kotača kao primjer da vidimo kako odrediti smjer utiskivanja u procesu crtanja. Kao što je prikazano na slikama 1 i 2, rotiranje koordinatnog sustava na ravnini X-Z za 5 stupnjeva s osi Y- kao središtem osigurava da probijač može glatko ući u matricu, bez ikakvih dijelova koje probijač ne može dosegnuti, a sve površine ne stvaraju negativne kutove u ovom smjeru. Ovaj smjer se može odrediti kao smjer utiskivanja procesa crtanja.

2. Razumno dodajte dodatke procesu
Dijelovi za utiskivanje automobila su raznoliki, a neki veliki paneli karoserije imaju složene i nepravilne oblike i asimetrične strukture, što otežava ispunjavanje zahtjeva procesa oblikovanja crteža. Razumno dodavanje dodataka procesu je korisno za poboljšanje proizvodnosti nacrtanih dijelova i poboljšanje njihove kvalitete. Dopuna procesa je neizostavan dio nacrtanih dijelova. Nakon izvlačenja potrebno je ukloniti procesni dodatak, pa je to također neophodan utrošak materijala u procesu. Oblik površine procesne dopune uglavnom je složena prostorno zakrivljena površina. Potrebno je ne samo odrediti smjer i raspon nadopune površine, već i opisati njenu prostornu geometriju. To je kreativni proces koji uključuje rubne uvjete kako bi se osigurala glatka realizacija oblikovanja. Trenutno se rješenje ovog problema uglavnom oslanja na osobno iskustvo, koje se utvrđuje kvalitativnom analizom geometrije dijela i dovršava uz pomoć softvera za modeliranje površina. Pri projektiranju nadopune procesa nacrtanih dijelova također se trebaju pridržavati sljedećih načela projektiranja:

(1) Neka dubina crtanja bude što manja;

(2) Neka bude što pogodnije za okomito podrezivanje oštrice;

(3) Dio dopune procesa trebao bi biti što je moguće manji kako bi se poboljšala stopa iskorištenja materijala.

3. Dizajn držača praznina

Površina praznog držača odnosi se na dio izvan polumjera kuta matrice. Pri određivanju oblika površine držača svježine, dubinu crtanja treba smanjiti što je više moguće kako bi površina bila glatka. Budući da bušilica djeluje određenom silom rastezanja na izvučeni ćorak, rasklopljena duljina držača blanka mora biti kraća od rasklopljene duljine bušilice da bi se materijal rastezao. Ako je nepreklopljeni držač praznine duži od bušilice, tijekom rastezanja mogu nastati valovi ili nabori. Postoje dvije vrste praznih držača. Jedna vrsta je kada je površina držača slijepe površine površina prirubnice samog obratka. Oblik ove vrste površine praznog držača je fiksan. U ovom slučaju, kada je površina slijepog držača dio prirubnice samog obratka, radijus ugla matrice treba odrediti prema specifičnoj situaciji. Budući da je radijus ugla izratka općenito relativno malen, njegova izravna uporaba kao radijus ugla izratka nije pogodna za rastezanje i mora se povećati kako bi se izbjeglo boranje ili pucanje tijekom istezanja. Povećani radijus zaobljenja može se postići naknadnim procesima oblikovanja kako bi se zadovoljili zahtjevi proizvoda. Druga vrsta površine slijepog držača sastoji se od dodatnih dijelova procesa. Za ovu vrstu površine držača blanka, prsten držača blanka čvrsto pritišće izvučeni proizvod na matricu. Površina držača blanka ne bi trebala stvarati nabore ili pukotine, čime se osigurava da bušilica može rastegnuti vučeni blank. U suprotnom, tijekom procesa istezanja mogu nastati valovi i nabori ili čak doći do pukotina. Stoga je oblik površine držača slijepog uzorka općenito sastavljen od površina koje se mogu razviti kao što su ravnine, cilindri i stošci. Među njima, ravna površina držača sirovina nije samo korisna za oblikovanje sirovina, već je i laka za obradu i treba je koristiti kad god je to moguće.

4. Postavljanje zrna za izvlačenje Glavni problemi koji se javljaju tijekom procesa izvlačenja utisnutih dijelova su boranje i pucanje. Da bi se riješio ovaj problem, moraju se postaviti kuglice za izvlačenje kako bi se povećao otpor dodavanja i prilagodila brzina protoka materijala i količina dodavanja. Broj i položaj perli za izvlačenje uglavnom su određeni oblikom utisnutog dijela i dubinom izvlačenja. Za dijelove s velikom dubinom izvlačenja, perle za izvlačenje uglavnom se postavljaju u ravne dijelove, dok se ne postavljaju u zakrivljene dijelove. Kada dubine izvlačenja različitih dijelova istog dijela značajno variraju, perle za izvlačenje ne stavljaju se u dublje dijelove, već su potrebne u pliće dijelove. Zrnca za izvlačenje postavljaju se u područja s niskim otporom uvlačenja, u područja koja zahtijevaju manje uvlačenja i u područja sklona gužvanju. Smjer perli za izvlačenje mora biti okomit na smjer protoka materijala izvučene sirovine.

5. Raspored rupa i izreza Kada se metalni lim rastegne preko svoje granice, on će puknuti. Stoga su procesne rupe ili izrezi dizajnirani da olakšaju protok materijala. Procesni otvori i izrezi prvenstveno se koriste za izratke s ozbiljnom lokaliziranom deformacijom ili obrnutim izvlačenjem. Moraju biti raspoređeni u dodacima procesa kako bi se mogli ukloniti u kasnijim procesima rezanja i bušenja. Procesne rupe i izrezi često se postavljaju na kutove gdje je vlačno naprezanje najveće i prilagođavaju se obliku lokaliziranih izbočenih rubova kako bi se osigurao pravilan protok materijala. Općenito postoje dvije metode za generiranje procesnih rupa i izreza: jedna je njihovo bušenje tijekom izrezivanja, što se općenito koristi u situacijama kada je lokalna dubina oblikovanja mala; drugi je izrezati ih tijekom procesa crtanja, što je najčešći način. Tijekom izvlačenja, materijal se potpuno deformira, a zatim se izrađuje procesni izrez, koristeći tangencijalno produženje materijala kako bi se postiglo dublje oblikovanje. Strugotine iz izreza na vanjskom metalnom limu će stvoriti mrlje na površini obratka. Stoga bi bilo idealno da se procesne rupe i izrezi izrezuju u matrici za izvlačenje, izbjegavajući njihovo rezanje u matrici za izvlačenje.

6. Određivanje polumjera kuta izbijača i matrice Veličina polumjera kuta izbijača i matrice igra značajnu ulogu u dobivanju idealnih nacrtanih dijelova. Uobičajeni nedostaci u procesu izvlačenja velikih dijelova od lima uključuju kidanje i naboranje. Kada je radijus kuta probijanja premalen, povećava se deformacija savijanja prijelazne zone između ravne stijenke i dna izvučenog uzorka, slabeći čvrstoću kritičnog presjeka. Nasuprot tome, kada je radijus kuta matrice mali, vlačno naprezanje u zoni prijenosa sile bočne stijenke slijepe strane se povećava u skladu s tim. Obje situacije povećavaju koeficijent izvlačenja, povećavaju otpornost na deformaciju metalnog lima i time povećavaju ukupnu silu izvlačenja i smanjuju vijek trajanja matrice. Ako su kutni polumjeri izbijača i matrice preveliki, otpornost na deformaciju metalnog lima je mala, a protok metala je dobar, ali također smanjuje efektivnu površinu držača slijepog dijela, čineći dio sklonim gužvanju. Stoga određivanje polumjera proboja i matrice mora sveobuhvatno razmotriti čimbenike kao što su karakteristike deformacije dijela, izvlačni rub i veličina kutnih radijusa proboja i matrice.

7. Određivanje metode pozicioniranja

Prilikom formuliranja procesa crtanja za utisnute dijelove, moraju se uzeti u obzir naknadni procesi. Dobra metoda pozicioniranja ključna je kako bi se osiguralo da površina dijela nije oštećena i da točnost dimenzija nije ugrožena. Postoje tri uobičajene metode pozicioniranja:

(1) Površinsko pozicioniranje: Ova metoda koristi oblik unutarnje i vanjske površine obratka za pozicioniranje. Ova metoda se obično koristi za dijelove vanjskog pokrova.

(2) Pozicioniranje rupa: Ova metoda koristi rupe ili procesne rupe na dijelu za pozicioniranje. Zahtijeva da rupe budu što je moguće više razmaknute. Ova metoda se obično koristi za unutarnje strukturne dijelove.

(3) Kombinirano pozicioniranje površine-rupe: Ova metoda kombinira površinski oblik dijela s procesnim rupama. Mnogi dijelovi složenih oblika koriste ovu metodu pozicioniranja.

Sažetak: Kvaliteta dizajna površine matrice za izvlačenje izravno utječe na to može li se proizvod uspješno oblikovati, kvalitetu oblikovanja i duljinu ciklusa otklanjanja pogrešaka proizvoda. Trenutno, s razvojem računalne tehnologije, softver kao što su Catia, UG i AUTOform naširoko se koristi u dizajnu kalupa. Primjena ovih softverskih programa omogućuje dizajnerima da izravno dizajniraju profile proizvoda na računalima na temelju svog iskustva, a zatim koriste AUTOform za simulaciju procesa rastezanja dizajniranih profila. Analizirajući rezultate simulacije, oni mogu optimizirati dizajn profila proizvoda kako bi dobili optimalni profil proizvoda. Ovaj članak daje detaljnu analizu pitanja kojima je potrebno posvetiti pozornost u dizajnu procesa izvlačenja, nudeći vrijedne smjernice za dizajn kalupa za izvlačenje.