板金部品の設計の改善 – 板金設計ガイドライン
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製品の部品を設計するときは、製造のしやすさを考慮することが重要です。加工しやすくするだけでなく、材料を節約し、スクラップを出さずに強度を上げる方法を考えてみてください。その結果、設計者は次の製造面に注意を払う必要があります。
板金部品の被削性とは、部品の切断、曲げ、および引き伸ばしの難易度を指します。適切なプロセスは、材料の使用量が少なく、工程数が少なく、金型の設計が簡単で、製品の寿命が長く、製品の品質が安定しています。一般に、板金部品の加工性に最も大きな影響を与えるのは、材料の性能、部品の形状、サイズ、および精度の要件です。
薄板金部品の構造を設計する際に、処理プロセスの要件と特性を十分に考慮する方法について、いくつかの設計ガイドラインをここで推奨します。
1 つの簡単なジオメトリ ガイドライン
切断面の幾何学的形状が単純であるほど、切断が便利で簡単になり、切断経路が短くなり、切断量が少なくなります。例えば、直線は曲線よりも単純であり、円は楕円やその他の高次曲線よりも単純であり、規則的な形状は不規則な形状よりも単純です。(図 1 を参照)。
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図1)
図 2a の構造は、ボリュームが大きい場合にのみ意味があります。そうしないと、パンチするときにカットが面倒です。したがって、図 2b に示す構造は少量生産に適しています。
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図2)
2 省資源指針(打ち抜き・切断部品の形状指針)
原材料を節約することは、製造コストを削減することを意味します。端材の端材は廃棄物として処理されることが多いため、薄板部品の設計では、オフカットは最小限に抑える必要があります.材料の無駄を減らすために、パンチの不良品が最小限に抑えられます。特に、材料効果の下にある大きなコンポーネントのボリュームでは、次の方法でオフカットを減らします。
1) 隣接する 2 つの部材間の距離を縮めます (図 3 を参照)。
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図3)
2) 巧みな配置 (図 4 参照)。
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図4)
3) 小さい要素の大きな平面での材料の除去
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図5)
3 十分な強度剛性のガイドライン
1) 面取りされたエッジを持つ曲げエッジは、変形領域を避ける必要があります
(図6)
2) 2 つの穴の間の距離が小さすぎると、切断中に割れが発生する可能性があります。
のデザインパーツにパンチ穴をあける際は、穴の端の距離と穴の間隔を適切に確保して、パンチング クラックを回避する必要があります。パンチング穴のエッジとパーツの形状との間の最小距離は、パーツと穴のさまざまな形状によって制限されます。パンチング穴のエッジが部品形状のエッジと平行でない場合、最小距離は材料の厚さ t より小さくてはなりません。平行の場合は、1.5 t 以上にする必要があります。最小穴エッジ距離と穴間隔を表に示します。
(図7)
の丸穴が最も堅固で、製造と保守が容易で、開口率が低い.角穴は最も開口率が高いのですが、90度の角度のため、角の刃先が摩耗して崩れやすく、金型の修理や生産ラインの停止の原因となっていました。また、六角形の穴は 120 度の角度が 90 度を超えており、四角い穴よりもしっかりと開いていますが、四角い穴よりもエッジの開口率が少し劣っています。
3) 剛性の低い薄くて長いスラットも切断時に亀裂が生じやすい、特に工具の深刻な摩耗。
打ち抜き部の凸部・凹部の深さと幅は、一般的に1.5t以上(tは材料厚さ)とし、溝を大きくするために細く長い切り欠きや極端に狭い溝は避けてください。ダイの対応する部分のエッジ強度。図 (8) を参照してください。
一般鋼の場合 A≧1.5t;合金鋼の場合、A ≥ 2t;黄銅の場合、アルミニウム A ≥ 1.2t;t – 材料の厚さ。
図(8)
4 信頼できるパンチのガイドライン
図 9a に示す半円接線構造の打ち抜き加工が難しい.ツールとワークピース間の相対位置を正確に決定する必要があるためです。位置決めの正確な測定は時間がかかるだけでなく、さらに重要なことは、ツールの摩耗や取り付けエラーにより、精度は通常、そのような高い要件に達しません。このような構造が機械加工からわずかに外れると、品質を保証することが難しくなり、切断の外観が悪くなります。したがって、信頼性の高い打ち抜き加工品質を確保できる図 9b に示す構造を使用する必要があります。
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図9)
5 粘着ナイフのガイドラインを避ける (貫通部の構成ガイドライン)
コンポーネントの打ち抜きと切断の途中で、ツールとコンポーネントの結合の問題が発生します。ソリューション:(1) 一定の勾配を残す。(2)切断面接続(図 10 および図 11 を参照)。
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造 (a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図10) (図11)
打ち抜き加工でラップを90°の曲げエッジに加工する場合、材料の選択は硬すぎないように注意する必要があります。折り目の角での破れを防ぐために、カーブエッジ加工カットの位置に設計されている必要があります。
(図12)
6 曲げエッジ垂直切断面ガイドライン
曲げ加工などの一般的な成形加工を行った後、切断加工を施したシート。曲げエッジは切断面に対して垂直である必要があります。そうしないと、交差点での亀裂のリスクが高まります.他の制限により垂直要件を満たすことができない場合、切断面と曲げエッジの交点は、丸みを帯びた角に設計する必要があります、その半径はプレートの厚さの 2 倍より大きい。
7 緩やかな曲げのガイドライン
急な曲げ加工には特殊な工具と高コストが必要です。さらに、曲げ半径が小さすぎると、内面に亀裂やしわが発生しやすくなります (図 13 および図 14 を参照)。
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図13)
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図14)
8小さな円形のロール エッジを回避するためのガイドライン
薄板部品のエッジは多くの場合、ロール エッジ構造であり、これには多くの利点があります。(1)剛性を強化する。(2) 鋭いエッジを避けます。(3)美しい。ただし、ロールエッジは2つの点に注意する必要があります。1つは、半径がプレートの厚さの1.5倍を超える必要があることです。2 番目は完全に丸くないため、処理が困難です。図 15b は、処理しやすいそれぞれのロール エッジよりもロール エッジを示しています。
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図15)
9 スロット エッジが曲がらないガイドライン
曲げエッジとスロット ホール エッジは、一定の距離だけ離す必要があります。推奨値は、曲げ半径に肉厚の 2 倍を加えた値です。曲げ部分は力の状態により複雑で、強度が低い。スロット穴のノッチ効果もこの領域から除外する必要があります。曲げエッジから離れたスロット穴全体と、曲げエッジ全体にわたるスロット穴の両方 (図 16 を参照)。
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図16)
10 複雑な構造の組み合わせ製造ガイドライン
空間構造は部品が複雑すぎて、完全に曲げ成形するのは難しい。したがって、できるだけシンプルな構造を設計するようにしてください、単純で利用可能なコンポーネントの組み合わせの場合、つまり、多数の単純な薄板コンポーネントを溶接、ボルト締め、およびその他の方法で組み合わせることができます。図20bの構造は、図17aの構造よりも加工が容易である。
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図17)
11 コンポーネントのガイドラインを貫通する直線を避ける
薄板構造には、横方向の曲げ剛性が低いという欠点があります。大きくフラットな構造は不安定で曲がりやすい。さらに曲げ骨折もします。通常、圧力溝を使用して剛性を向上させます。溝の配置は剛性アップ効果に大きく影響します。溝配置の基本原則は、溝のない領域では直進を避けることです。低剛性の狭い帯域は、プレート全体の座屈不安定の慣性軸になりやすいです。不安定性は常に慣性軸の周りを回転するため、圧力溝の配置はこの慣性軸を遮断し、可能な限り短くする必要があります。図18aに示される構造では、複数の狭いストリップが圧力スロットのない領域に形成される。これらの軸の周りでは、プレート全体の曲げ剛性は向上しません。図 18b に示す構造には、接続された潜在的な不安定化慣性軸がありません。図 19 は、一般的な溝の形状と配置を示しています。剛性向上効果は左から右に増加しています。不規則な配置は、直進を回避する効果的な方法です。 .
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図18)
(図19)
12 圧力溝連続配置のガイドライン
圧力溝の端部は疲労強度が弱く、圧力溝を繋ぐと端部の一部が脱落します。図 20 は、動的荷重を受けるトラックのバッテリー ボックスです。図 20a は圧力溝端部の疲労損傷の構造です。図 20b の構造には、この問題はありません。急勾配の圧力溝の端部は避け、可能であれば圧力溝を境界まで延長します (図 21 を参照)。プレッシャーグルーブの貫通により弱点を解消。ただし、スロット間の相互作用が減少するように、圧力スロットの交点は十分に大きくする必要があります (図 22 を参照)。
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図20)
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図21)
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図22)
13 空間圧力溝基準
空間構造の不安定性は特定の側面に限定されるものではないため、圧力溝を 1 つの平面だけに設定しても、構造全体の不安定化防止能力を向上させる効果は得られません。たとえば、図 23 に示す U 字型および Z 字型の構造では、エッジの近くで不安定になります。この問題の解決策は、圧力溝を空間として設計することです (図 23b 構造を参照)。
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図23)
14 部分弛みの目安
しわは、薄板で部分的な変形が著しく妨げられると発生します。解決策は、折り目の近くにいくつかの小さな圧力溝を設定して、局所的な剛性を減らし、変形の障害を減らすことです (図 24 を参照)。
(a) 不合理な構造 (b) 改善された構造
(図24)
15 パンチング パーツの構成ガイドライン
1) 角穴の最小打ち抜き径または最小一辺の長さ
パンチングは、パンチの強さによって制限されるべきであり、パンチのサイズは小さすぎてはいけませんそうしないと、パンチが簡単に破損します。最小抜き径と最小辺の長さを表に示します。
* t は材料の厚さで、パンチの最小サイズは通常 0.3 mm 以上です。
2) パンチノッチの原理
パンチノッチは、図に示すように、鋭い角を避けるようにしてください。尖った形状は金型の寿命を縮めやすく、鋭い角はクラックが入りやすいです。bの図のように変更する必要があります。
R ≥ 0.5t (t – 材料の厚さ)
a 図 b 図
打ち抜かれた部分の形状と穴には、鋭い角を避ける必要があります。円弧接続を有する直線または曲線の接続では、円弧の半径 R ≧ 0.5t。(t は材料の肉厚)
を使用した板金曲げプロレアンテクノロジー。
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投稿時間: 2022 年 3 月 30 日