Хийн овоорлоор хийсэн формны үндсэн зарчим: Бүрэн дүүрэн гарын авлага

Үйлдвэрлэлд зориулсан хийн хэлбэрт оруулах загварын үндсэн зарчимууд

Хийн хэлбэрт оруулах загварын үйл явцыг ойлгох

Үр дүнтэй хийн хэлбэрт оруулах загварын дизайн нь бүтээгдэхүүний инженерүүд болон тоног төхөөрөмжийн мэргэжилтнүүдийн хоорондын олон талт хамтын ажиллагаагаар эхэлдэг. Энэ нь хаалтны байршил, хөргөлтийн сувгийн геометр зэрэг функциональ шаардлагуудыг деталийн ажиллагаа болон масс үйлдвэрлэлийн үр ашгийг хангах зорилгоор тохируулах боломжийг олгодог.

Хэлбэрт оруулах технологийн хөгжүүлэлтэнд үйлдвэрлэлд зориулан загварлах (DFM)

Анхдагч DFM-ийг хэрэгжүүлснээр инструментийн зардлыг 25-30% бууруулдаг бөгөөд загварчлалын үед үйлдвэрлэх боломжийг хязгаарлагч хүчин зүйлсийг шийдвэрлэдэг (Apollo Technical, 2023). Машинжуулах нарийн төвөгтэй байдлыг болон засвар үйлчилгээний шаардлагыг хамгийн бага байлгахын тулд өөрөө тулгагдах онцлогтой, стандартчилсан хэсгүүдтэй энгийн геометрийг эхлүүлэн хэрэгжүүлэх ёстой.

Нэгэн төрлийн хана зузаан ба гаргалтын өнцгийн чухал байдал

Хэсэг дээрх ханын зузааны ±10% хувьсах хэмжээг барьж байх нь ялгаатай хөргөлтөөс сэргийлдэг. 50 мм-ээс илүү гүн эсвэл текстурт гадаргуунд 1°-аас дээш налалтын өнцөг чухал юм.

Аюулгүй байдлын хүрээнд тогтоогч, боос болон бүтцийн элементүүдийг оруулах

Хиймэл хоолойн гажигаас зайлсхийхийн тулд хүчирхийлийн элементүүдийн өндөр/суурийн харьцаа 3:1-ээс хэтрэхгүй байх ёстой. Автомашиний бүрэлдэхүүн хэсгийн судалгаагаар үзүүлснээр, тогтоогчийг зөв байрлуулах нь мөчлөгийн хугацааг нэмэхгүйгээр хатуужилтыг сайжруулдаг.

Нарийвчлалын тусгай хэмжээ ба захын шугамуудыг удирдах

Чухал хэмжээсүүдийг хатуу жинтэй голтой сталиар ±0.05 мм нарийвчлалтай авах шаардлагатай бөгөөд чухал бус онцлог шинж чанаруудад ±0.15 мм зөрүү өгөх боломжтой. Заагийн шугамуудыг гадны талын бусад гадаргуун дээр байрлуулж, 15°-аас илүү чиглэлтэй доод талын хэсгүүдэд таслагч ирмэгүүдийг оруулна уу.

Чухал загварын бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон материал сонголт

Хөндий ба цөмийн загварчлал: Бүрэлдэхүүн хэсгийн геометрийг тодорхойлох

Хөндий ба цөм нь орооцлын үндсийг бүрдүүлж, шууд бүтээгдэхүүний хэлбэрийг тодорхойлдог. H13 шиг нарийн боловсруулсан хэрэгсэлийн гангууд нь 500,000+ циклд хэмжээний тогтвортой байдлыг хадгалж, DLC хучилт зэрэг дэвшилтэт гадаргуугийн эмчилгээ нь шаварлаг полимерийн хэрэглээнд износийг 45%-иар бууруулдаг (Tooling Journal 2023).

Бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд: Хавтангууд, заагчид, дэмжлэгийн системүүд

Турш бат бөх дэмжлэгийн системүүд нь орооцлын тогтвортой тохируулгыг хангана. Өндөр хүчтэй хавтангууд (хамгийн багадаа 300 HB хатуулаг) шугаман үзүүртэй хослуулснаар 0.005 мм-ийн тохируулгын нарийвчлалд хүрч, микрон түвшний нарийвчлал шаарддаг эмнэлгийн тоног төхөөрөмжийн орооцолд чухал ач холбогдолтой.

Энгийн чанар, износ тэсвэрт чанар, дулааны ажиллагааг хангах зорилгоор материал сонгох

Хамгийн сайн зууралтын материалууд нь ойролцоогоор 12-35 Вт/м·К хэмжээтэй дулаан дамжуулалт болон 20,000 psi-аас давж болох хүчтэй шахалтын даралтыг тэвчих 2000 МПа-аас дээш шахлын бат бэхийг тэнцвэртэй хадгалах шаардлагатай. ASM International-ийн 2023 оны судалгаа P20 ган руу хромыг зөв хэмжээгээр нэмснээр сонирхолтой үр дүнд хүрснийг харуулсан. Эдгээр өөрчлөгдсөн гангууд нь үйлдвэрлэлийн явцад их халуун орчинд 35 хувийн илүү их хугацаагаар үргэлжилдэг. Гадаргуугийн эмчилгээний хувьд нитридчилэлт онцлог ялгардаг бөгөөд энэ нь Роквелл С 58-62 хүртэл хатуулагийг нэмэгдүүлж, цагацах үед илүү их эсэргүүцэл үзүүлдэг. Мөн дулааны удирдлага чухал юм. Үүнийг зөв тохируулснаар мөчлөгийн хугацааг 40 хувь хүртэл багасгаж болох бөгөөд одоогийн үед авто үйлдвэрлэгчид зуурын хөргөлтийн системээ сайжруулахад нэмэлт анхаарал тавьдаг шалтгаан нь юм.

Ганы төрөл болон гадаргуугийн төгсгөл нь зуурын амьдралд үзүүлэх нөлөө

Премиум ESR-аар сайжруулсан болдос нь анхны өртөг 25% илүү байх хэдий ч агуулахын төрлүүдийн амьдралын хугацаагаас 2-3 дахин илүү. Оптик формд толины гадарга (<Ra 0.1 μm) ба хромын бүрхэвч нь засвар үйлчилгээний зайг 70% бууруулдаг бол, шугамчилсан гадаргуу (VDI 3400) нь доошгилох дизайн дэх гаргалтын найдвартай байдлыг сайжруулдаг.

Хооллох систем, оролт, сувгийн үр дүнтэй ашиглалт

Шахах форм дизайн дахь хооллох систем, оролтын үндсэн зарчим

Хооллох систем нь шахах машиний савхнаас формийн цавуунд хайлангуй пластик чиглүүлдэг. Зохион байгуулалт сайтай систем даралт алдалтыг хамгийн бага байлгаж, урсгалыг тогтвортой хадгалж, жижиг цэвэрлэгээ эсвэл дутуу дүүргэлт зэрэг дутагдалуудаас сэргийлдэг. Салбарын шинжилгээгээр форм бүрийн 23% нь сувгийн тэнцвэр алдагдах эсвэл оролтын хэмжээ буруу байсантай холбоотой гэж харуулсан.

Оролтын төрлүүд болон урсгал, гадаад харагдац, мөчлөгийн хугацаанд үзүүлэх нөлөө

Ирмэгийн хаалганууд нь энгийн бөгөөд төсөвт ээлтэй байж болох ч хавтгай гадаргуу дээр эдгээр ядаргаатай харагдах шугамыг үлдээдэг. Дараа нь шумбагч онгоцны хаалганууд байдаг бөгөөд эд анги нь хэвнээс нь салгагдах үед өөрөө гарч ирдэг бөгөөд энэ нь утас, гал тогооны хэрэгсэл гэх мэт бидний сайхан харагдахыг хүсдэг зүйлсэд маш тохиромжтой. Халуун үзүүртэй хаалга нь халуун гүйлтийн системд өөр өөрөөр ажилладаг. Тэд үндсэндээ дэмий үрсэн материалаас ангижрах болно, учир нь тэдгээр гүйгчийг хэвний дараа тайрах шаардлагагүй болно. Хуванцар хэвэнд хэрхэн урсдаг талаар хийсэн зарим судалгаанаас харахад хаалганы системийг автоматжуулах нь үйлдвэрлэлийн цагийг 12-18 хувиар хэмнэнэ. Үйлдвэрлэгчид чанараа хадгалж, хурдасгах арга замыг үргэлж эрэлхийлдэг тул үнэхээр утга учиртай.

Хүйтэн урсгалтай vs. Халуун урсгалтай системүүд: Үр ашгийн жишилт ба өртгийн харьцаа

Хүйтэн раннерийн систем нь материалыг тэдгээр сувгуудад хатуурахад хүргэдэг тул формжилтын дараа түүнийг авч хаях шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч эдгээр систем нь үр ашгийн хувьд дутагдалтай ч гэсэн анхны хэрэгсэл хийх зардлыг багасгадаг. Халуун раннерийн систем нь халаагч савааг ашиглан материалаа шингэн байдлаар хадгалдаг. Энэ тохируулга нь хаягдах материал багасаж, циклийн хурд 15-25 хувийн хооронд нэмэгддэг. Иймд компаниуд томоохон нийлүүлэлт хийх үед маш тохиромжтой. Тийм ч байсан халуун раннерийн систем нь самбарын өртөгийг 30-40 хувиар илүү өсгөдөг. Гэхдээ ихэнх үйлдвэрлэгчид жилдээ хагас саяас дээш деталь үйлдвэрлэвэл нэмэгдсэн зардал нь зөвхөн ойролцоогоор нэг хагас жилийн дотор хаягдах раннерийн материал хэмнэснээрээ өөртөө буцаж ирдэг гэж олж мэдсэн.

Ижил төстэй дүүргэлт болон хамгийн бага хаягдлыг хангахын тулд раннерийн байршлыг тэнцвэржүүлэх

Олон цавины формд хавтангийн тэнцвэрийг тооцоолохдоо CAD ашиглах нь бүх цавинуудад ижил урсгалын зам үүсгэхэд тусалдаг. Энэ нь зарим хэсэгт илүүдэл дүүргэгдэж, зарим нь дутуу дүүрч байх асуудлыг зогсоодог. Тэгш бус хэлбэртэй хэсгүүдтэй ажиллах үед диаметрийг тохируулах нь их ялгаа гаргадаг. Радиаль загварын формд хавтангийн хэмжээг зөвхөн хагас миллиметрээр ихэсгэх нь дүүргэлтийн тэнцвэрийг ойролцоогоор дөчин хувь сайжруулдаг. Ажиллагааг шалгахын тулд даралтын сенсоруудыг нэмэх нь мөн бодитой хэмнэлтэд хүргэдэг. Үйлдвэрүүд хуучин арга барилмаас эдгээр орчин үеийн арга барил руу шилжихэд материал алдагдлыг бараг дөрөвний нэгээр бууруулсан гэж тайлагнадаг.

Хөргөлт, салгаацуулах болон агаар зайлуулах: Чухал дэмжлэг үзүүлэх системүүд

Шахах формийн дизайн нь хөргөлт, салгаацуулах болон агаар зайлуулах гэсэн гурван чухал дэмжлэг үзүүлэх системийг сайжруулахад үндэслэдэг. Эдгээр дэд системүүд нь нийлүүлэлтийн үр дүнтэй байдлыг, деталийн чанарыг болон формын үргэлжлэх хугацааг тодорхойлдог.

Хөргөлтийн системийн загварчлал: Нийлүүлэлтийн циклийн хугацааг багасгах, деталийн чанарыг сайжруулах

Хөргөлт нь дарааллын үргэлжлэх хугацааны ойролцоогоор 70%-ийг эзлэх (Chen et al., 2018). Хэсгийн ханын зузаангаас 1.5 дахин бага зайдах хөргөлтийн сувгууд нь жигд дулаан зайлуулж, уналтын тэмдгийг үүсэхээс сэргийлнэ. Нэмэх үйлдвэрлэл ашиглан үйлдвэрлэсэн тохируулгаар хийсэн хөргөлтийн сувгууд нь хэвийн шулуун тургилсан системүүдтэй харьцуулахад нарийн төвөгтэй детальд дарааллын хугацааг 25-40% бууруулдаг.

Салгалтын механизм: Деталийг найдвартай, гэмтэлгүй салгах

Салгалтын системүүд нь мэдрэг гадаргуутай хэсгүүдтэй харьцааг багасган хүчийг тэгш тараах ёстой. Өнцөгт түлхүүрүүд (5°-10° налалт) болон хөндийн салгалт нь үйлдвэрийн 96% хэрэглээнд доод талын хэсгийг шийддэг. Маш сул детальд азотоор дэмжих салгалт нь механик түлхүүртэй харьцуулахад гадаргуугийн даралтыг 18 psi-аар бууруулдаг.

Агаарын бохирдол, шаталт, бүрэн дүүргэлтгүй байдал үүсэхээс сэргийлэх зорилгоор цэвэрлэх арга хэмжээ

0.001-0.002 гүнтэй агаарын хоолойнууд нь холбогдсон агаарыг гаргаж, шаталтын улмаас задрах явцыг саатуулдаг. Сүүлийн үеийн дулаан шилжилтийн судалгааны байдал ёсоор, хурдан формжуулалтад агаарын хоолойтой захын шугам нь дүүргэх хурдыг 30%-иар сайжруулдаг.

Нийлмэл геометрт хөргөлт ба гаргалтыг нэгтгэх

Дэвшилтэт хэрэгсэл нь тусгай хэлбэртэй элементүүдийн хувьд хэлбэртэй хөргөлт болон бутархай цөмийн системийг нэгтгэдэг. Энэ хослол нь эмнэлгийн загваруудад муруйлтын хэлбэлзлийг 0.12 мм-д хүртэл бууруулах болон 500,000 циклд итгэлтэй гаргалтыг хадгалж чаддаг.

Загварчлалыг баталгаажуулахын тулд хаягийн урсгалын шинжилгээ ба имитаци

Гажигийг цаг алдахгүй таамаглахад хаягийн урсгалын шинжилгээний үүрэг

Мөнгөн усны шинжилгээ ашигласнаар инженерүүд юмсыг физик байдлаар бодоод байгаас маань хамаагүй өмнө боломжит асуудлыг илрүүлэх боломжтой. Өнгөрсөн жилийн Plastics Today-ийн мэдээллээр дуусгах технологийн симуляци нь материалыг ороох явцыг ойролцоогоор 92% нарийвчлалтай таамаглаж чаддаг. Эдгээр симуляциуд хойшдоо муруйх эсвэл хүнд хүч чанар үүсгэж болзошгүй, суналтын тэмдэг, агаарын хурц цэг, стрессийн бүс гэх мэт асуудлын цэгүүдийг харуулдаг. Компаниуд дижитал шинжилгээгээр эдгээр асуудлыг эрт үед нь илрүүлбэл, хаягдалыг ойролцоогоор 38%-иар бууруулдаг. Хийцийн муу хаалт эсвэл тэгш бус хөргөлтийг виртуаль орчинд засварлах нь үйлдвэрлэл эхэлсний дараа бүх зүйлийг дахин задлахтай харьцуулахад маш их мөнгийг хэмнэдэг. Түүнчлэн энэ нь ISO 9001 стандартыг хангахад илүү хялбар болгодог, учир нь бичиг баримт нь естествен процессоор гарч ирдэг.

Симуляци ашиглан хаалтын байршил болон даралтын тархалтыг үр дүнтэй болгох

Хэсгүүдийг хэр удаан хугацаанд үйлдвэрлэх, тэдгээрийн эцсийн дүр төрхийг тодорхойлоход хаалтуудыг хаана байрлуулах нь ихээхэн чухал. Материалын урсгалын шинж чанарыг нарийн дүрсүүдийн дотор хэрхэн үйлчлэхийг судлах зориулалттай формийн урсгалын шинжилгээний хэрэгслүүд материал гладнаар урсахыг хангахын тулд хаалтуудыг хаана байрлуулахыг тодорхойлдог. 2023 оны саяхны судалгааны дагуу анагаахын багажны формд хаалтуудыг зөвхөн дахин байрлуулах нь шахах даралтыг бараг гуравны нэгээр бууруулж, гадаад төрхийг муутгаж буй урсгалын шугамуудыг арилгасан байдаг. Бодит ертөнцийн инженерүүд нэг зэрэг хэд хэдэн хүчин зүйлсийг зохицуулах ёстой: хайлшийн температурыг маш бага хязгаарт (ойролцоогоор плюс минус 5 градус Цельсийн), хазайлтын хурдыг секундэд 50,000-аас доош, формийн бүх хэсэгт дүүргэх даралт тогтмол байхыг хангаж, янз бүрийн хэсгүүдийн хооронд 10%-иас илүү хувьсахгүй байх.

Туршилтын тохиолдол: Виртуаль формийн туршилтаар муруйлтыг бууруулах

Автомашиний барилга хийх төслөөс 0.45 мм-ийн хэлхэвчийн асуудал үүссэн нь зөвшөөрөгдөх 0.25 мм-ийн хязгаараас хол давж байсан. Зарим виртуаль туршилт явуулах нь юу буруу болсонгийг тодорхойлоход тусалсан. Үнэндээ гурван гол асуудал байсан. Эхлээд, хөргөлтийн сувгуудыг 8 мм-ийн оновчтой зайнаас хол, 12 мм-ийн зайтай байрлуулсан байна. Хоёрт, 0.8%-ийн уян хатан байдлын асуудал байсан бөгөөд энэ нь хүсэж буйгаас илүү өндөр байсан. Гуравт, ирмэгийн хаалтуудыг хамгийн сайн байрлалд байрлуулаагүй нь чиглэлтэй хумсны асуудалд хүргэсэн. Эдгээр симуляцийн олдворуудыг практикт хэрэгжүүлсний дараа хэлхэвчийн хэмжээ 0.18 мм хүртэл буурсан. Энэ нь материалыг үйлдвэрлэлийн бүх явцад ижил хэвээр хадгалж байх үед деформацийг ойролцоогоор 40% бууруулсаныг харуулж байна.

Үйлдвэрлэлд тохируулах дизайнд симуляцийн мэдлэгийг нэгтгэх

Хамгийн дээд түвшний үйлдвэрлэгчид нь хэвийн урсгалыг гурван чухал үе шатанд нягтлах боломжтой: санаа зураглалын үед, нарийвчилсан инженерийн ажлын үед, мөн үйлдвэрлэл эхлэхийн өмнөх үед. Энэ нь цаасан дээрх онолыг практикт хэрхэн нийцүүлэхийг холбосон байдаг. Энд гол зорилго нь хананы шилжилтийг бүхэн ярих 'сүүлийн 5:1 харьцаа'-наас доош байлгах, мөн тэдгээр савлайнууд хэт зузаан болохоос сэргийлэх явдал юм – үндсэн хананы зузааны ойролцоогоор 60% эсвэл бага байлгах нь дээр. 2023 онд Aberdeen Group-ийн хийсэн зарим судалгаагаар үзэхэд, загварчлалын хэрэгслээр зохион бүтээсэн бүтээгдэхүүнүүд нь компанийн амьдралд тохирох хүртэл прототипыг дахин дахин үйлдвэрлэдэг хуучин арга замаас 23 хувийн хурдан зах зээлд гарч байв.