Въведение
Проектирането на леярската конструкция е балансиращ акт. Трябва ви детайлът да работи. Но също така трябва реално да го произведете, без да бракувате половината от производството си.
Следните 30 ключови точки са насочени към теорията. Те са практични. Организирани са според това, което е важно във фабричния цех. Първо, може ли изобщо да се отлее нещо? Това е осъществимостта на процеса. Второ, ще издържи ли? Това е структурната цялост. Трето, как се справяте с вътрешните пространства? Това е проектирането на кухини и сърцевини. И накрая, как да го направите по-евтино и по-надеждно? Това е армирането и опростяването.
Всяка точка разглежда реален проблем. Използвайте ги заедно.
Какво е леене и защо дизайнът на леярската конструкция е важен?
Какво е Отливка?
Операторът излива разтопен метал или пластмаса във формата. Когато се охлади и втвърди, той може да извади частите.
Защо е важно проектирането на леярската конструкция?
Добре проектираната отливка излиза от формата чиста. Има няколко дефекта. Инструменталната екипировка е лесна за употреба. Фабрично производство без постоянни спирания.
Но лош дизайн? Получавате кухини от свиване вътре в дебелите участъци. Газова порьозност близо до повърхността. Пясъкът е задържан там, където не можете да го достигнете. Детайлът се деформира, докато се охлажда. Напуква се по време на разклащането.
Въздействието върху разходите от игнорирането на правилата за проектиране на отливки
Цената се плаща многократно.
Първо, матрицата се нуждае от преработка. Това струва време и пари. След това производството продължава. Процентът на брак остава висок. Частите се губят. Графиците се провалят.
Добавя се последваща машинна обработка , за да се поправи това, което отливката не е могла да осигури. Цената на детайл се увеличава.
Най-лошият случай? Частта се поврежда по време на експлоатация. Следва полеви дефект. Изтегляне от пазара. Съдебен процес.
Основната цел на проектирането на леярска конструкция
В първата скица са балансирани три неща. Функция. Здравина. Технологичност.
Перфектната форма не трябва първо да се проектира, а след това да се проверява за леене. Правилата са на първо място. Дизайнът работи в рамките на тях.
Целта е отливка, която е достатъчно здрава, достатъчно лека, лесна за формоване, лесна за изработване на сърцевина и бърза за почистване. И петте критерия трябва да бъдат изпълнени. Това е добър дизайн на отливката.
Проектиране на осъществимост — Осъществяване на отливки, които са технологични и лесни за демонтиране
1. Принципи на проектиране на разделителни линии
Разделителната линия трябва да е проста. Една права линия е по-добра от три зигзага. Всяка допълнителна линия е място, където нещата се объркват.
Ето един практически проблем. Половините на матрицата никога не се подравняват перфектно. Винаги има малко несъответствие. Това несъответствие се проявява върху вашата част като грозен ръб или стъпало. Не можете да го обработите с машина. Затова избягвайте поставянето на разделителни линии върху видими, козметични повърхности от самото начало. Добрият дизайн на леярската конструкция третира разделителните линии като функционални решения, а не като последващи мисли.
2. Геометрия на повърхността и отделяне на матрицата
Внимавайте за вдлъбнати повърхности. Това са извивки навътре. Те действат като механични ключалки. Втвърденият метал или пластмаса не могат физически да се извадят от формата, без да се разкъсат. Основно правило при проектирането на леярски конструкции е, че всяка повърхност трябва или да е обърната по посока на издърпване, или да има достатъчно наклон, за да се освободи.
Консолидирайте повдигнатите издатини. Съберете ги в една, по-дебела конструкция, вместо да разпръсквате малки навсякъде. Това опростява целия дизайн на леярската конструкция.
Големите отливки са специален случай. Малките изпъкнали елементи отвън – малки ребра, издатини, лога – са проблем. Те се чупят по време на изваждане от формата или причиняват залепване на детайла. Ако отливката е голяма, поддържайте външните повърхности чисти.
Структурна цялост — контрол на дебелината на стените и предотвратяване на дефекти
Детайл, който изглежда добре след изваждане от формата, но се напуква три седмици по-късно, е неуспешен. Проектирането на конструкцията на отливката трябва да вземе предвид какво се случва след замръзването на метала.
3. Равномерна дебелина на стената
Дебелите секции се охлаждат бавно. Тънките секции се охлаждат бързо. Тази разлика създава вътрешно напрежение. Решението е скучно, но ефективно: поддържайте стените с еднаква дебелина навсякъде.
Как да добавите здравина, без да правите секцията по-дебела? Използвайте подсилващи ребра. Те добавят твърдост, без да създават масивна гореща точка.
Ето едно специфично правило. Вътрешните стени трябва да са по-тънки от външните стени, които са там само за преграждане или опора.
4. Правете преходите постепенни
Не стъпвайте от дебела стена на тънка с един рязък преход. Този ъгъл се превръща в повдигащ елемент. Ще се напука.
Вместо това, намалете промяната. Използвайте радиус на кръстовището. Разпределете прехода по разстояние.
Избягвайте остри ъгли в пресечната точка на две стени. Острият вътрешен ъгъл е пукнатина, която само чака да се появи. Добавянето на заоблени ъгли е правилният отговор.
5. Избягвайте дефекти, причинени от процеса
Ето три специфични форми, които трябва да се избягват.
- Големи, тънки хоризонтални повърхности. Това са проблеми. Когато изливате, газ и ронлив пясък се издигат нагоре и се задържат под този плосък таван. В крайна сметка се получава порьозност или пясъчни включвания точно на повърхността.
- Форми, които заключват остатъчното напрежение. Докато детайлът се охлажда, той иска да се свие. Ако геометрията предотвратява това свиване – като например плътен пръстен или напълно затворена кутия – напрежението се натрупва вътрешно.
- Проверете за свободно свиване. Отливката трябва да може да се дърпа навътре, докато се втвърдява, без да удря твърд елемент. Ако не може да се движи, ще се напука. Това е основен урок при проектирането на леярски конструкции. Първо проектирайте свиване, след което добавете функцията.
Проектиране на сърцевина и кухина — опростяване на изработката на сърцевина и улесняване на отстраняването на пясък
6. Отървете се от ядрата или ги направете прости
Задайте един въпрос предварително. Наистина ли ви е необходима тази вътрешна кухина? Можете ли да промените функцията на частта, за да я избегнете?
Ако е абсолютно необходимо да имате отвор, проектирайте го като проходен. Отвор, който преминава през цялото пространство, е по-лесен за пробиване, отколкото сляп отвор, който спира вътре в стената. Сърцевината за проходен отвор има две опори. Сърцевината за сляп отвор има само една. Тази единствена опора е слабо място.
Ето практическата цел. Направете вътрешната геометрия на кухината толкова опростена, колкото е външната форма. Сложните вътрешности означават сложни сърцевини. Сложните сърцевини означават по-висок процент на брак.
7. Основна обработваемост
Помислете как излиза сърцевината. Не само как влиза вътре.
Избягвайте или минимизирайте каплетите. Това са малки метални опори, които държат сърцевината на място. Проблемът? Те се стопяват в околния метал. Сега имате чуждо включване с различни свойства. Това е потенциална точка за започване на пукнатина.
Проектирайте сърцевината така, че да е стабилна по време на изливането. Нестабилната сърцевина създава нестабилна кухина. Това не е прецизно. Това е брак.
8. Извадете пясъка
След отливането, трябва да отстраните пясъка от сърцевината. Това не е тривиално. Сложните вътрешни проходи улавят пясъка. Операторите прекарват часове в разклащане, чукане и промиване.
Дизайн за лесно отстраняване на пясък. Големите отвори помагат. Правите проходи помагат. Избягвайте задънени джобове, където може да се скрие пясък.
Ето една практична функция. Добавете издатини около отворите. Това са повдигнати подложки. Те укрепват локалната зона около отвора. Те също така ви осигуряват чиста, равна повърхност за последваща обработка. Малката издатина решава два проблема едновременно. Това е ефективен дизайн на леярската конструкция.
Основното правило е просто. Всяко основно добавя разходи, риск и труд. Елиминирайте го. Ако не можете, опростете го. Ако не можете да го опростите, проектирайте така, че пясъкът да се отстранява лесно. Не пренебрегвайте тази стъпка.
Ребра и цялостна оптимизация — ефективни пътища на натоварване и опростяване на дизайна
9. Поставете ребрата там, където работят
Не разпръсквайте ребрата произволно. Помислете за натоварването. От коя посока идва силата? Реброто трябва да се подравни с тази траектория. Ребро, поставено перпендикулярно на натоварването, почти не прави нищо.
Всяко ребро трябва да си заслужи мястото. Задайте въпроса: Дали това ребро всъщност добавя стабилност? Или е просто допълнително тегло и потенциално място за свиване?
Ето теста. Премахнете реброто наум. Работи ли частта все още? Ако да, премахнете реброто. Ако частта се повреди, запазете я. Но я позиционирайте прецизно.
10. Опростете цялата форма
Разделете големи, сложни елементи на по-прости блокове. Отливка с десет прости форми е по-лесна за направа, отколкото една отливка с една извита форма.
Обърнете внимание на пътищата на натоварване. Силата влиза в детайла в една точка. Тя преминава през конструкцията. Съществува в друга точка. Вашите ребра и опори трябва да следват точно тази линия. Всяко отклонение създава напрежение на огъване, за което отливката не е проектирана.
Опорните точки са важни. Къде тази отливка се закрепва към нещо друго? Тези места са концентрации на напрежение. Добавете маса там. Добавете ребра там. Не ги оставяйте тънки.
Премахнете ненужните сгъваеми участъци. Да, сгъваемите участъци намаляват концентрацията на напрежение в острите ъгли. Но сгъваемите участъци също така добавят време за обработка, ако тази повърхност се нуждае от последваща обработка. А прекалено големият сгъваем участък може да създаде локално удебелено сечение, което се свива и образува кухина. Използвайте сгъваеми участъци, където е необходимо. Пропуснете ги там, където причиняват вреда.
Целта на проектирането на леярските конструкции не е максимална сложност. Тя е достатъчна здравина с минимални проблеми.
Заключение
Вие преминахте през категориите. Сега, осъществимостта на процеса е на първо място. Ако не можете да го демонтирате, нищо друго няма значение. Това е основата. Ако го направите погрешно, проектът спира, преди да е започнал.
Следва контрол на дебелината на стените. Той предотвратява често срещаните дефекти – пукнатини, кухини, изкривяване. Детайл с неравни стени е част, която ще се повреди. Не можете да се справите с този проблем чрез инспекция.
Дизайнът на ядрото определя тавана на сложността. Всяко ядро добавя разходи и риск. Опростяването на ядрата не е естетически избор. Това е финансов.
Ребрата и пътищата на натоварване ви дават съотношението якост-тегло. Доброто разположение прави детайла здрав. Лошото разположение го прави тежък и все пак слаб.
Сега го прилагайте!
Научете за производството на леярски изделия на NOBLE
Ние сме специализиран магазин, фокусиран върху две неща: CNC обработка и шприцване. Това е, което правим. Това е всичко, което правим.
Основни производствени възможности
Режем метал и пластмаса. CNC фрезоване , CNC струговане , 5-осна обработка . Сложните форми не са проблем. Строгите допуски са рутина.
Ние също така извършваме леене под налягане. Шприцване на пластмасови части, включително персонализирани компоненти. Прототипи или пълни производствени серии. Същите машини. Същите стандарти за качество. Без преки пътища.
Сертификати за качество
Сертификатите не са стенна декорация.
ISO 9001:2015: Това означава, че имаме работеща система за управление на качеството. Последователни процеси. Документиран контрол. Получавате една и съща част всеки път.
ISO 13485:2016: Това е за медицински изделия. По-строга проследимост. По-строга документация. Ние отговаряме на стандарта, защото нашите клиенти го изискват.
Стойностно предложение
Надежден контрол на процесите. Пълна проследимост на критични части. Обслужване, ориентирано към клиента, означава, че отговаряме на вашите въпроси, преди да се наложи да ги зададете.
Често задавани въпроси
Защо проектирането на леярска конструкция се различава от проектирането на машинно обработени детайли?
Машинната обработка започва с плътен блок. Изрязвате това, което не ви е необходимо. Блокът вече е там. Леенето е обратното. Започвате с нищо. Изливате материал в кухина. Този материал трябва да тече, да се запълни и след това да се втвърди без да се напука.
Леенето изисква да се мисли за пълненето на матрицата. За втвърдяването. За свиването. Машинната обработка не се интересува от нищо от това. Машинистът се нуждае само от достатъчно голям материал.
Коя е най-често срещаната грешка при проектирането на отливки?
Неравномерна дебелина на стената. Без съмнение. Създава горещи точки. Предизвиква свиващи се кухини. Деформира детайла, докато се охлажда. Дизайнерите, идващи от машиностроенето, забравят това, защото обработената част може да има всякакви вариации в дебелината. Отливката не може.
Втората грешка е игнорирането на възможността за демонтиране. Сложни сърцевини. Скрити подкоси. Елементи, които заключват детайла в инструмента. Можете да обработите тези елементи по-късно. Не можете да ги отлеете без начин да извадите сърцевината.
Може ли NOBLE да ми помогне да оптимизирам дизайна на отливката си за по-лесно производство?
Да. Това е смисълът на нашия процес на преглед.
Разглеждаме вашия дизайн в началото. Преди да режете стомана или да поръчате инструментална екипировка. Откриваме проблемите: неравни стени, лоши ъгли на наклон и невъзможни сърца. След това ви казваме как да ги поправите. По-лесна инструментална екипировка. По-малко дефекти. По-ниска цена.
Това е ценността на ранното привличане на производител.
Това ръководство отнася ли се както за метални, така и за пластмасови отливки (инжекционно формоване)?
Повечето принципи важат и за двата случая. Леенето на метал и шприцването на пластмаси са различни процеси. Материалите се държат различно. Температурите са различни.
Но основните концепции са едни и същи. Равномерна дебелина на стената. Плавни преходи в ъглите. Лесно демонтиране. Без затворени елементи. Тези правила произтичат от физиката на запълването на кухина и охлаждането на детайла. Тази физика не се интересува дали материалът е разтопен алуминий или разтопена пластмаса.
Използвайте ръководството и за двете. Направете корекции за спецификата на материала по-късно.
