CNC Machining Stamped Parts: When the Press Is Not the Last Operation

Настоящее решение — не штамповка или ЧПУ

Это различие меняет цитату. Обработка на станке с ЧПУ удаляет материал с поверхности, уже сформированной штамповкой. Заготовка может иметь близкую к окончательной форме, что сокращает съем припуска и машинное время. Компромисс заключается в том, что обрабатываемый элемент должен располагаться на стабильной исходной точке, а заготовка должна оставлять достаточно материала там, где это необходимо фрезе.

• ▶ Сохраняйте элемент в штампе, если инструмент может повторять выполнение требования.
• ◆ Переместите элемент в ЧПУ, если требование реально, но локально.
• ■ Измените структуру, если ни один из процессов не имеет надежного пути.

Полезный запрос цен отделяет формованное тело от требований к отделке. Укажите, что должен делать штамп, чем должна завершиться операция обработки и какие размеры должны оставаться в контролируемом соотношении. Это не позволяет поставщику устанавливать цену на полностью обработанную деталь, когда только несколько функций требуют механической обработки.

• Структура поставщика: отдельные цеха штамповки и ЧПУ добавляют фрахт, время ожидания, приемочный контроль и другую интерпретацию данных. Интегрированный маршрут не становится дешевле автоматически, но одна команда владеет и пустым состоянием, и готовым объектом.
• Цитата: один владелец может сравнить стоимость замены штампа, настройки обработки и пересмотра конструкции, прежде чем покупатель примет решение о выборе производственного маршрута.

Карта восстановления функций для штампованных деталей

Начните с служебной функции, а не с формы на чертеже. Круглое отверстие может быть зазором, отверстием под установочный штифт, седлом подшипника или каналом для жидкости. Эти четыре применения не заслуживают одного и того же процесса. Та же логика применима и к плоской поверхности: видимая поверхность покрытия может выдерживать большую волнистость, чем уплотнительная площадка или прецизионная направляющая.

Используйте карту ниже, чтобы определить функцию, которая влияет на затраты или риски. Выберите узел для чтения обычного сигнала и границы, которую необходимо проверить перед котировкой.

Карта намеренно узкая. Ярлык с точными характеристиками сам по себе не переводит работу на ЧПУ. Прежде чем будет выпущен инструментарий, функциональной функции необходим именованный владелец процесса. Такое разделение снижает риск двух распространенных ошибок: добавление механической обработки после того, как заготовка не имеет припуска, и требование к штампу компенсировать проектные требования, которые он никогда не планировал контролировать.

Отверстия, отверстия и резьба: решение ЧПУ

Штампованное отверстие определяется размером пуансона, зазором штампа, износом инструмента, положением полосы и опорой вокруг отверстия. Этими переменными можно управлять достаточно хорошо для многих приложений, особенно при повторном производстве. Этот процесс становится неподходящим, когда требованием является уже не просто «отверстие примерно такого размера», а взаимосвязь между отверстием и другой функциональной поверхностью.

• → Сверление дает начало отверстию, растачивание улучшает его геометрию после установки, а развертывание улучшает диаметр и качество обработки. Нажатие добавляет нить. Точки контроля переходят от обслуживания пуансона к программе, состоянию резца, фиксации заготовки и повторяемости настройки.

Таблица 1. Сигналы функций, которые отделяют маршрут «сначала штамп» от маршрута чистовой обработки с ЧПУ.

Выноска ЧПУ оправдывается функциональностью и повторяемостью, а не самим словом «точность».

Проверьте край перед отверстием

• ■ Отверстие, расположенное рядом с линией сгиба, может деформироваться, даже если его пробитый диаметр правильный. Держите его край на расстоянии не менее 2T + R от линии сгиба для отверстий диаметром менее 25 мм, где T — толщина, а R — внутренний радиус сгиба.
• ◆ Большие отверстия и прорези часто требуют большего зазора. Если конструкция не может двигаться, сформируйте отверстие после гибки или обработайте его после формовки.

Та же логика применима к расстоянию от отверстия до края. В пробитом отверстии, близком к внешнему краю, мало материала, способного противостоять силе резания, и в результате может образоваться выпуклость или разрыв уступа. Деталь, вырезанная лазером, часто может использовать меньшее расстояние, чем перфорированная деталь. Не копируйте расстояние из другого процесса или другого состояния материала.

Глубина резьбы — это функциональный размер

• ▶ Неглубокая резьба может пройти визуальную проверку и выйти из строя при вытягивающей нагрузке. Для предложения требуется длина задействования, класс резьбы, состояние материала и решение о нарезании или формовании резьбы.
• ◆ Тонкий лист может подойти для формованной резьбы или прессованной застежки. Толстая бобышка или блок могут подходить для машинной нарезания резьбы, но для их связи с поверхностью штамповки все равно требуется базовая информация.
• → Определите контрольный калибр одновременно с процессом. Проверка годности/негодности, заглушка резьбы и план образцов не позволяют условным обозначениям резьбы стать неожиданностью при доставке.

Практическая строка запроса предложения такова: «Допуск имеет решающее значение только для этих трех отверстий; остальные отверстия имеют зазор». Это сообщает поставщику, куда следует потратить усилия по настройке и проверке. Чертеж, на котором отмечено каждое отверстие с высокой точностью, увеличивает стоимость контролируемого элемента по всей детали.

Сопряжение граней, плоскостности и кромок

Формирование оставляет в листе остаточное напряжение. Большая плоская панель может хорошо смотреться на столе и при этом отрываться от уплотнительной прокладки, когда она прикреплена болтами по четырем углам. Монтажная поверхность может быть перпендикулярна чертежу, в то время как деталь будет пружинить, когда приспособление освобождает ее. Это не абстрактные проблемы проверки; они проявляются в виде протечек, вибрации, плохой предварительной нагрузки крепежа и доработок на линии заказчика.

Таблица 2. Что меняется, когда штампованная поверхность становится функциональным интерфейсом.

Метод отделки должен выбираться в зависимости от условий эксплуатации, а не только геометрии.

Плоскостность — это не то же самое, что толщина

Шлифование или торцевое фрезерование могут исправить локальные выступы или установить посадочное место, но эта операция также меняет состояние заготовки. Если в детали зафиксировано напряжение, удаление одной поверхности может привести к ее искривлению в другом направлении. Поэтому план процесса требует стабильной опоры, определенной силы зажима и проверки после разжима. Деталь, измеренная в зажатом состоянии, не является проверенной деталью.

• ■ Решите задачу перед повышением плоскостности тонкой панели. Формованное ребро, более короткий пролет без опоры или измененная схема крепления могут оказаться дешевле, чем обработка большой поверхности.
• → Если уплотняющая площадка имеет решающее значение, обработайте ее и прилегающую опору механической обработкой. Полная очистка удаляет больше материала, снимает напряжение и увеличивает риск образования отложений.

Не удаляйте путь загрузки

Карман может уменьшить вес и создать чистую монтажную поверхность, но он также может утончить секцию, передающую нагрузку на кронштейн или крепеж. В обозначении обработки следует указать минимальную оставшуюся стенку и направление критической нагрузки. Когда эти два факта отсутствуют, цех не имеет возможности оценить, безопасен ли путь резака.

Количество и допуск не решаются в одиночку

Легко сказать, что малые объемы идут на станки с ЧПУ, а большие — на штамповку. Это правило является неполным. Детали большого объема все равно могут нуждаться в обработанном отверстии. Деталь небольшого объема по-прежнему может оправдать использование простой штамповки, если конструкция стабильна и штамп можно изготовить экономично. Решение зависит от того, как распределяются основные инвестиции, время наладки, удаление материала и нагрузка на проверку.

Допуск также необходимо считывать по признаку. Общий допуск изделия ±2 мм не относится к отверстию подшипника. Допуск на толщину сырья ±0,05 мм не является допуском готовой штампованной детали. На чертеже необходимо разделить состояние материала, сформированную геометрию и обработанную поверхность. Когда эти уровни смешаны, каждый поставщик интерпретирует риск по-своему.

Ограничения по материалу, толщине и покрытию

Одно и то же решение по характеристикам меняется в зависимости от материала. Мягкая сталь, нержавеющая сталь, алюминий и пружинные стали по-разному реагируют на резку, формовку и механическую обработку. Фреза, которая хорошо работает с одним сплавом, может оставить плохую кромку или вызвать дребезг на другом. Крепление меняется еще и потому, что усилие зажима, приемлемое для жесткого кронштейна, может деформировать тонкую панель. Для работ с алюминием Завод алюминиевых штампованных деталей — полезный справочник, хотя сорт и характер по-прежнему влияют на результат DFM.

• ◆ Заранее решите, какие поверхности могут потерять покрытие. Обработанное отверстие может нуждаться в доработке; замаскированной нити может потребоваться заглушка. Без этих инструкций деталь с правильными размерами может выйти из строя из-за коррозии или сборки.
• ■ Проверьте маршрут из нержавеющей стали по Завод штампованных деталей из нержавеющей стали перед тем, как предположения о материале и отделке будут заморожены.
• ▶ Сохраняйте термообработку, нанесение покрытия и механическую обработку в определенном порядке. Процесс изменения твердости или добавления пленки может изменить посадку, размер резьбы и метод окончательного контроля.

Решение о материале также влияет на приемлемый припуск на запасы. Для глубоко сформированной секции может потребоваться больше материала для поддержки фрезы и предотвращения прерывистого резания. Для тонкой крышки может потребоваться жертвенная опора или приспособление, поддерживающее заднюю сторону. Не существует универсального припуска в миллиметрах без знания геометрии, материала и настройки.

Планируйте заготовку перед станком

Вторичная обработка не является спасательной операцией, которую можно добавить после того, как заготовка оптимизирована только под скорость пресса. Заготовке необходим достаточный припуск в критических точках, фиксирующая поверхность, выдерживающая прессование, и свободный путь для фрезы. Если матрица вырезает единственную стабильную опорную точку, в стоимость обработки будет включена скрытая работа по креплению. Логика схемы и полос по-прежнему начинается с принципов, изложенных в Полное руководство по вырубке листового металла.

Таблица 3. Информация, которая должна передаваться вместе с заготовкой в операцию обработки.

Чертеж заготовки и чертеж обработки должны рассказывать одну и ту же историю о готовой детали.

В нашем обзоре производства заготовка не рассматривается как отдельный «сырой» предмет, который может быть обработан кем угодно позже. Официальный маршрут обработки металлов HULK включает токарную обработку, фрезерование, шлифование, сверление, развертывание и нарезание резьбы, а завод использует трех-, четырех- и пятиосные обрабатывающие центры. Это оборудование может поддерживать второстепенную работу, но работа по-прежнему зависит от исходных данных и припуска, согласованных в DFM.

Три практических маршрута производства

Большинству проектов соответствует одна из трех форм маршрута. Этикетки не являются правилами ценообразования. Это способ сделать предположения процесса видимыми до того, как запрос предложения превратится в сравнение различных предложений.

Таблица 4. Сравнение маршрутов на основе того, что меняется при изменении конструкции или спроса.

Не существует универсального победителя по затратам; маршрут должен соответствовать объекту и годовому спросу.

Распространенной ошибкой является сравнение ценового предложения, полученного при первой штамповке, с ценовым предложением, предназначенным только для ЧПУ, как если бы они описывали одно и то же состояние качества. Можно включить кубик и заготовку; другой может начинаться с твердого материала и включать гораздо большее удаление. Попросите в каждом предложении показать операции, состояние заготовки, последовательность отделки и предположения о проверке. Это делает сравнение честным.

Маршрут также влияет на собственную проверку клиента. Штампованный прототип может отличаться от прототипа, обработанного на станке с ЧПУ, поскольку радиусы изгиба, края отверстий, направление заусенцев и остаточное напряжение не идентичны. После утверждения прототипа следующим вопросом должно стать то, какие характеристики необходимо повторно подтвердить в производственном процессе. Визуальное совпадение не является полной аттестацией процесса.

Когда гибридный маршрут — неправильный ответ

Гибридный маршрут не является универсальным обновлением. Неверным ответом становится, когда заготовка не имеет надежной фиксирующей поверхности, когда обрабатываемый элемент больше, чем может выдержать сформированная геометрия, или когда вторая операция просто переносит конструктивный недостаток на более дорогостоящий этап. В таких случаях замена детали может снизить затраты больше, чем установка обрабатывающего центра.

✓ Заготовка не имеет опорной поверхности, которая бы выдержала обработку, формовку и зажим.

✓ Функции обработки требуется больше поддержки, чем может обеспечить формованная секция.

✓ Дефект конструкции все еще будет существовать после второй операции, только с дополнительными затратами.

Рассмотрите кронштейн, для которого требуется длинная плоская монтажная поверхность, но непосредственно за ним имеется неглубокий карман. Для обработки торца может потребоваться опора, которая заполняет карман и предотвращает прогиб. Если карман не имеет функционального значения, сглаживание этой области при штамповке может исключить как поддержку, так и операцию ЧПУ. Если карман необходим для обеспечения зазора, то для обработки требуется фасонная опора, а не обычная плоская пластина.

• ▶ Слабый гибрид проходит свою цепочку толерантности через несколько сформировавшихся граней. Обработка одной грани может сделать эту грань точной, в то время как следующая взаимосвязь останется неконтролируемой.
• ◆ Перемещение всех связанных граней в одну настройку может помочь, но для этого может потребоваться большой крепеж и доступ к фрезе. Сокращение реляционных функций может быть более безопасным изменением.
• → Если на формование тела уже тратится больше времени, чем добавляется обработанным элементом, прекратите добавление операций и вернитесь к исходной геометрии.

Практическая проверка заключается в том, обеспечивает ли заготовка четкую операцию отделки. Если ответ «да», гибридный маршрут имеет контролируемое будущее. Если ответ отрицательный, дополнительный процесс — это просто возможность обнаружить ту же проблему позже, после того, как будет потрачено больше материала, обработки и проверки.

Проверка и передача поставщикам

Вторичная обработка создает более одной возможности для вариаций. Заготовка может находиться в пределах допусков, но при этом позиционироваться плохо. Станок может удерживать отверстие и при этом устанавливать его не с той стороны. Последняя деталь может пройти проверку размеров и выйти из строя при сборке сопряженного компонента. Проверку необходимо планировать на протяжении всей операции, а не наклеивать при отгрузке.

• Принцип проверки: первым действительным измерением является выпущенная деталь.
• Порядок измерения: пустое состояние, настройка обработки, выпущенная функция.

Используйте эту проверку, прежде чем разрешить поставщику производить первую партию. Прогресс — это всего лишь подготовительная помощь; чертеж и план проверки остаются в силе.

Что должна доказать первая статья

В первой статье должна быть описана цепочка процессов, а не только часть. Измерьте заготовку перед обработкой, запишите настройки обработки, а затем измерьте готовый элемент в выпущенном состоянии. Если отверстие проверяется, когда приспособление все еще зажато, результат не показывает, будет ли деталь двигаться после разжима. Если результат плоскостности сообщается без условия поддержки, число является неполным.

• Ссылка на доказательства: свяжите проверку заготовки, настройку обработки и результат выпущенного элемента с одной и той же редакцией чертежа и партией.
• Правило ответа: укажите, что происходит, когда заготовка выходит за пределы допуска перед обработкой, чтобы вторая операция не скрывала причину.

• □ Официальное описание качества HULK Metal охватывает проверку материалов, проверку производства и проверку готовой продукции. В центре качества имеется оборудование для КИМ, твердости, спектрометра, толщины покрытия и оборудования для обработки поверхности. План проверки по-прежнему должен соответствовать чертежу, материалу и характеристикам.

Для управления производством поместите критическое отношение в план управления. Достаточно простого контрольного списка, в котором указаны функция, установка, датчик, точка отбора проб и реакция на неудачный результат. Отчет, в котором говорится только «размеры в порядке», не помогает покупателю выявить проблему в заготовке, фрезе или отделке.

Как узнать стоимость вторичной обработки

Машинное время — это одна стоимость ЧПУ. Другие статьи затрат включают проектирование приспособлений, программирование, настройку, обработку, подготовку заготовок, проверку и риск бракования уже отформованной детали. Вторичная операция может снизить общую стоимость, если она устраняет сложную деталь штампа или предотвращает сбой на месте. Это также может увеличить стоимость, если его добавляют для ремонта конструкции, которая никогда не была стабильной.

Только относительное влияние. Фактический рейтинг меняется в зависимости от размера детали, количества установок, материала и годовой потребности.

Таблица 5. Вопросы стоимости, позволяющие обеспечить сопоставимость цен на вторичные операции.

Цитата сопоставима только в том случае, если для каждого маршрута используются одни и те же версии чертежа и свидетельства выпуска.

• ◆ Маленький объем может потребовать больше затрат на программирование и настройку, чем на монтаж. Большой объем может оправдать использование более качественного приспособления и более стабильной заготовки.
• ▶ Обработка детали сложной формы может стоить дороже, чем обработка. Расценка, составленная только из минут, умноженных на скорость машины, является неполной.
• □ Прежде чем сравнивать почасовые ставки, укажите в письменной форме информацию о собственности на приспособление, готовности заготовки и ответственности за списание.

Сравните общую стоимость доставки, задав четыре вопроса. Включает ли маршрут заготовку или только механическую обработку? Кому принадлежит приспособление и его проверка? Что происходит, когда формованная деталь выходит за пределы допуска перед обработкой? Находится ли отделочная операция в той же системе качества, что и штамповка? Ответы часто имеют большее значение, чем небольшая разница в почасовой ставке.

Ошибки, которые превращают спасательную операцию в мусор

Самые дорогостоящие проблемы вторичной обработки возникают до первого разреза. Заготовка слишком близка к окончательному размеру, базовая точка недоступна, метчик отсутствует, приспособление прижимает деталь к плоскости, или покрытие наносится до того, как будет обработана критическая контактная поверхность. Эти ошибки выдерживают проверку размеров, поскольку они влияют на взаимосвязь или условия эксплуатации, а не на один номинальный размер.

Развитый маршрут – это не тот маршрут, на котором выполняется наибольшее количество операций. Это тот, где у каждой операции есть причина, у каждого перехода есть контроль, а окончательная проверка подтверждает функцию, а не удобный номинальный размер. Этот принцип применяется независимо от того, является ли деталь штампованным кронштейном, крышкой, корпусом или установочной пластиной.

Часто задаваемые вопросы: обработка штампованных деталей на станке с ЧПУ