De basisprincipes van plaatwerkontwerp, tips voor maakbaarheid

Inleiding tot plaatwerkontwerp

Kijk zelf eens om je heen en je realiseert je dat er een overvloed is aan producten van plaatstaal. Of het nu gaat om consumentenproducten zoals drankblikjes, kookgerei, archiefkasten of industriële producten zoals carrosserieën, frames en uitlaten. Plaatwerk is een waardevolle aanwinst voor industrieën en kleine productievolumes. Daarom is dit artikel gewijd aan het bespreken van de basisprincipes van plaatwerkontwerp en enkele handige tips voor ontwerpers van plaatwerk. Veel industrieën gebruiken het concept van Design For Manufacturability, of beter bekend als DFM. In de plaatmetaalontwerpindustrieën helpt DFM technische fouten in het ontwerpproces te voorkomen om de productiedoorlooptijden te verbeteren op basis van de plaatdiktegrafiek en voorgaande berekeningen. Daarom is plaatwerkontwerp voor maakbaarheid ook een belangrijk onderwerp dat in dit artikel wordt besproken.

Wat is plaatwerk？

Voordat we de technische aspecten van plaatwerkontwerp bespreken, is het essentieel om te begrijpen wat plaatwerk is. Plaatwerk is een metaal zoals aluminium, messing, titanium, nikkel, tin en koper dat wordt verwerkt tot dunne platte stukken zoals folies, bladeren en platen.

Omdat ze zijn gevormd om licht, dun, stabiel en elastisch te zijn, worden ze veel gebruikt in de industrie voor bekledings- en bekledingsdoeleinden.

Basisbewerkingen voor plaatwerk

Metaalplaten omvat het vormen en snijden van metalen platen, rollen en strips om componenten en onderdelen van producten te vervaardigen. Er zijn verschillende bewerkingen voor plaatwerkontwerpen, waarvan er enkele hieronder worden besproken.

1. Buigen

Het spannen van metalen platen rond een rechte as door een kracht op een gelokaliseerd gebied uit te oefenen, wordt buigen genoemd. Het werkstuk wordt over een matrijsblok geplaatst en een pons wordt naar beneden gedrukt, waardoor de gewenste vorm van de metalen plaat wordt gevormd. Verschillende industrieën gebruiken verschillende gereedschappen om metaal te buigen, maar de meest voorkomende gereedschappen zijn afkantpersen of buigremmen.

2. Tekenen 

Een andere metaalplaatbewerking is trekken, ook wel cuptrekken of dieptrekken genoemd. Het omvat het uitrekken van plaatmetaal om een ​​holle of concave vorm te vormen. Een blanco houder houdt het werkstuk in een matrijs, terwijl een u-vormige pons het werkstuk van plaatstaal ponst. De bijgevoegde afbeelding illustreert het proces:

3. Scheren

In tegenstelling tot de hierboven besproken bewerkingen, is scheren een proces van metaalplaatvorming waarbij het werkstuk wordt gesneden door kracht op de pons uit te oefenen, in plaats van een vormproces van plaatmetaal.

Zoals te zien is in de afbeelding, ondervindt het metalen stuk dat het eerst op de matrijs wordt geplaatst een verticale kracht op de stempel om een ​​afschuifeffect te produceren en het werkstuk te snijden.

4.Diverse processen

Er zijn verschillende andere processen voor het ontwerpen van plaatwerk die al dan niet de matrijs- en ponsgereedschappen gebruiken om metaal te buigen. Deze processen omvatten

• Spinnen:de spinbewerking omvat het persen van een axiaal symmetrisch metalen stuk over een roterende spankop of doorn om de metalen plaat te vormen.
• Strekvormen:rekvormen houdt in dat plaatmetaal wordt uitgerekt en tegelijkertijd wordt gebogen en uitgerekt om contourvormen te vormen.
• Regen:het creëert letters of verhoogde oppervlakken op plaatmetaal.
• Knijpen:het is een combinatie van processen zoals dimensionering en munten om ductiele metalen te maken.
• Trimmen:Bij trimmen, ook bekend als scheren, worden bramen aan de snijranden verwijderd om ze glad te maken.
• Piercing:het is een proces waarbij alle gevormde gaten in plaatmetaal worden gemaakt met behulp van een scherpe en puntige pons om door het werkstuk te prikken.
• Ponsen:ponsen maakt cirkelvormige gaten in een stuk plaatmetaal met behulp van een pons en matrijs.
• Blanken:het gaat om het snijden van een bepaalde vorm uit de plaatmetalen strip. Dit uitgesneden stuk wordt een blanco genoemd. Blanking wordt vaak gebruikt voor het maken van schijven of ringen.

DFM-richtlijnen voor plaatwerkontwerp

Variaties in computerondersteunde ontwerpen en daadwerkelijke producten zijn onvermijdelijk; het volgen van de DFM-richtlijnen kan deze fouten echter verminderen. DFM of Design for Manufacturability is gebaseerd op het concept om onderdelen, onderdelen of producten zo te ontwerpen dat ze gemakkelijk te vervaardigen en minder duur zijn. Het richt zich op het verlagen van de totale productiekosten door de doorlooptijd te verkorten.

Onderzoek wijst uit dat fabrikanten ongeveer 40% van hun tijd besteden aan het oplossen van fouten, waarvan 24% aan fabricagefouten. Daarom moeten industrieën deze fouten aanpakken. Het naleven van de DFM-richtlijnen kan ontwerpfouten aanzienlijk verminderen.

DFM richt zich op het vereenvoudigen van ontwerpen van onderdelen voor gemakkelijke produceerbaarheid en reproduceerbaarheid. Het suggereert standaardisatie van onderdelen om het aantal onderdelen te verminderen en kostenefficiënte kwaliteitsproducten te produceren.

Enkele basisfactoren voor plaatwerkontwerp 

Het plaatwerkontwerp voor maakbaarheid richt zich op punten die cruciaal zijn in het algehele ontwerpproces. De volgende richtlijnen helpen het ontwerp te verbeteren:

• Gatstraal

Het maken van kleine gaatjes in het metalen stuk moet worden vermeden, omdat hiervoor kleine stoten nodig zijn, die tijdens de bewerking kunnen breken. Daarom moeten gaten een diameter hebben die gelijk is aan of groter is dan de dikte van het werkstuk.

• Buigontlasting

Een inkeping op de plaatontwerpen wordt buigreliëf genoemd, zodat het buigproces soepel verloopt tijdens het ontwerpproces van het plaatwerk. Het helpt breuk tijdens het buigen te voorkomen.

• Opruiming gat om te buigen

Het wordt aanbevolen dat de afstand tussen de gaten en een bocht 1,5 keer de plaatdikte is met de buigradius erbij opgeteld.

• Buigradius plaatwerk

Er moet een minimale buigradius voor plaatwerk worden aangepast. Deze minimale buigradius is afhankelijk van het gereedschap waarmee het metaal wordt gebogen. Hoe flexibel het metaal is, hoe gemakkelijker het wordt om een ​​kleine straal te hebben.

• Flensbreedte

In een plaatwerkontwerp zou de minimale flensbreedte idealiter vier keer de dikte van plaatwerk moeten zijn. Deze factor is van vitaal belang als het gaat om de esthetiek en netheid van uw ontwerp.

DFM-tips voor plaatwerkontwerp

Hier worden enkele ontwerptips voor plaatwerk genoemd voor het maken van uw ontwerp.

1. Het is noodzakelijk om grotere gatdiameters te hebben in vergelijking met de dikte van plaatstaal.

2. De afstand tussen twee holes is het belangrijkst. Het wordt aanbevolen dat deze afstand het dubbele van de dikte van de plaat is. Deze factor helpt u de metaalvervorming van geperforeerde gaten te voorkomen.

3. Als de geperforeerde gaten zich zeer dicht bij de buitenrand van de plaat bevinden, wordt aanbevolen om een ​​minimale ruimte te hebben die gelijk is aan de dikte van de plaat tussen het gat en de rand.

4. Er moet minimaal 1,5 keer de dikte van het materiaal zijn tussen de bocht en de gaten.

Voordelen van DFM

DFM biedt fabrikanten een marktoptie om de kwaliteit van hun product te verbeteren en tegelijkertijd de productiekosten te verlagen. Het heeft een oneindige lijst met voordelen, waarvan sommige hieronder worden vermeld:

• Zeer kosteneffectief
• Verlaagt arbeidskosten
• Verbetert de kwaliteit van het product
• Verbetert klanttevredenheid
• Verkort de productontwikkelingstijd
• Vereenvoudigt en standaardiseert het ontwerp voor gemakkelijke produceerbaarheid

Te vermijden fouten bij het ontwerpen van plaatwerkonderdelen

Er zijn bepaalde veelvoorkomende problemen in een plaatwerkontwerp. Enkele van de problemen die hieronder worden opgesomd die moeten worden vermeden bij het ontwerp van het plaatstalen onderdeel:

1. Vermijd het gebruik van 3D-modellen zonder bochten

2. Beperk de perfect loodrechte en scherpe hoeken van plaatstaal

3. Voorkom plaatsing van objecten dicht bij de buiglijnen

4. Onderzoek goed voordat u een vlak patroon kiest voor de ontworpen plaatwerkonderdelen

5. Vermijd het kiezen van het verkeerde type plaatwerk voor het ontwerp van een product

6. Moet gedetailleerde specificaties in het CAD-ontwerpbestand opnemen, afhankelijk van de plaatdiktekaart

7. Houd de lasvereisten in de gaten, zorg ervoor dat u ze niet onrealistisch krijgt

8. Houd altijd rekening met de sterkte van het U-kanaal in uw materiaalkeuzeproces

Prototyping van plaatwerk

Prototyping van plaatwerk omvat het modelleren van een monster van een metalen product om een ​​concept te testen. Het helpt bedrijven een idee te testen voordat ze massaproductie starten. In tegenstelling tot traditionele prototyping worden plaatwerkprototypes in minder tijd ontworpen.

Verschillende bedrijven gebruiken verschillende methoden voor de productie van prototypen van plaatwerk, waarvan er enkele hieronder worden genoemd:

• Precisie-prototype metaalstempelen gebruikt een stempelpers om zeer nauwkeurige stukken te ontwikkelen.
• Snel prototyping fabriceert het model met behulp van een virtuele 3D-tekening.
• Incrementeel vormen van plaatwerk maakt gebruik van een freesmachine om het product te vormen zonder een matrijs.

Conclusie

Plaatwerk heeft een onmiskenbare betekenis in ons leven. Ze hebben uitgebreide toepassingen, variërend van apparatenindustrieën, auto-industrieën, robotindustrieën en consumentenproducten. Daarom is het essentieel om de basisprincipes van plaatwerkontwerp en de DFM-richtlijnen voor plaatwerkontwerp die in het productieproces worden overwogen, te begrijpen.