Designing Fabricated Brackets: Ribs, Holes and Loads

Изготовленные скобки: прочитайте путь загрузки перед контуром

Изготовленные брекеты не выбираются из каталога форм. Они выбираются в зависимости от пути прохождения нагрузки от поддерживаемого объекта через стенку кронштейна и крепежный фланец в опору.

Два кронштейна могут иметь одинаковую форму и вести себя по-разному, поскольку один переносит нагрузку на фланец при сдвиге, а другой тянет при одном изгибе. Поэтому угол полки, опора двигателя, опора для труб и кронштейн корпуса требуют разных чертежей, даже если они изготовлены из одного и того же стального листа.

Начните с варианта нагрузки. Запишите поддерживаемую массу, ее центр тяжести, направление нагрузки, расстояние от плоскости крепления, а также наличие вибрации, крутящего момента или повторяющегося движения. Не уменьшайте эти входные данные до одного весового числа, пока не станет известна геометрия кронштейна.

Путь нагрузки также определяет, какие данные имеют значение. На настенном кронштейне поверхность стены может быть базой A, базой схемы расположения монтажных отверстий B/C, а поддерживаемая направляющая - отдельной функциональной взаимосвязью. Если на чертеже размеры каждого отверстия указаны с разных краев, производитель может сохранить каждый локальный размер и при этом изготовить кронштейн, который не подойдет к сборке.

Поэтому полезный первый эскиз показывает четыре поверхности: поддерживаемый объект, кронштейн, интерфейс крепежа и конструкцию позади него. Отметьте, где нагрузка входит в каждую поверхность и где выходит. Зазоры, проставки, отверстия с прорезями и упругие подушки относятся к эскизу, поскольку они меняют траекторию до того, как обсуждается толщина материала.

Спросите, какое движение должен допускать сустав. Фиксированный кронштейн передает большую нагрузку и может сдерживать рост температуры. Регулировочный кронштейн с прорезями может занять свое положение, но для этого требуется определенный окончательный зажим, поверхность шайбы и метод проверки. Если прорезь скрыта шайбой или покрытием, на чертеже все равно должен быть указан предполагаемый диапазон регулировки и зафиксированное положение.

Запишите предположения рядом с вариантом нагрузки. Учитывайте жесткость опоры, предварительную нагрузку болта, ожидаемую посадку и последствия ослабления. Если эти значения неизвестны, отметьте их для подтверждения, а не придумывайте коэффициент безопасности. Готовое предложение в скобках затем позволит отличить проверенные данные от предпочтений клиента.

В нашем обзоре DFM первый эскиз сверяется с крепежной поверхностью, прежде чем обсуждаться последовательность изгиба. Кронштейн, до которого невозможно добраться сборочным инструментом или головка крепежа которого приземляется на радиус, уже представляет собой проблему на местах, даже если его заготовка и отверстия находятся в пределах допуска.

Типы кронштейнов: сопоставьте профиль с крепежными интерфейсами

Профиль кронштейна представляет собой компромисс между двумя соединяемыми поверхностями. L-образная скобка создает простое смещение; кронштейн Z сдвигает две параллельные плоскости; профиль U или шляпа добавляет контролируемый карман; косынка укорачивает открытый угол.

Сначала выбирайте по интерфейсам. Если стена и полка встречаются под прямым углом, L-образный кронштейн может обеспечить кратчайший путь нагрузки. Если две монтажные плоскости параллельны, но смещены, Z позволяет избежать установки прокладок друг на друга. Если компонент должен располагаться внутри канала, U-образный профиль может зафиксировать его с двух сторон. Профиль — это не стиль; он решает, где лист должен быть согнут, где расположены крепления и какой край будет проверяться.

Таблица 1. Распространенные профили кронштейнов и проблемы сопряжения, которые решает каждый из них.

Г-образный кронштейн концентрирует изменения на одном изгибе. Каблук – это не косметическая линия; именно здесь перегородка и полка обмениваются нагрузкой. Небольшой радиус изгиба увеличивает нагрузку на внешнюю поверхность, а большой радиус изменяет развертку и может смещать рабочую опорную линию. Укажите внутренний радиус или позвольте производителю выбрать один из материалов и инструментов, а затем подтвердите развертку перед резкой производственной заготовки.

Z-кронштейн полезен, когда две монтажные плоскости должны оставаться параллельными, но со смещением. Он несет два противоположных изгиба, поэтому последовательность изгибов имеет значение. Если один фланец формируется первым и блокирует вторую операцию, чертеж может выглядеть действительным, пока листогибочный пресс не сможет добраться до детали. Проверьте зазор инструмента и порядок в обзоре DFM.

U-образный кронштейн может быть более жестким в одном направлении, поскольку он размещает материал на обеих сторонах полотна. Это преимущество исчезает, если два фланца не достигают одной и той же контролируемой поверхности или если крепеж не может быть вбит на дальнюю сторону. Отверстия на противоположных фланцах следует определять по общей базе, а не по тому краю, который окажется удобным.

Скобы с косынками часто рассматривают как «более прочные L-образные скобки». На практике косынка представляет собой вторую конструктивную систему. Это сокращает неподдерживаемый пролет, но также создает сварной шов или плотный переход, новую зону чистовой обработки и место, где может концентрироваться нагрузка. Укажите на чертеже ее размер, обработку концов и осмотр, если арматура работоспособна.

Ребра и элементы жесткости: придайте жесткость там, где полотно изгибается

Ребро работает путем изменения секции, которая сопротивляется изгибу. Это придает плоской стенке дополнительную глубину, поэтому лист того же номинала может действовать скорее как неглубокая балка, а не как пластина, прогибающаяся между крепежными элементами.

Это объяснение важно, потому что «добавить ребро» — это не полная инструкция по проектированию. Ребро имеет направление, высоту, длину, состояние концов, расстояние до отверстий и маршрут изготовления. Ребро неглубокой формы может повысить полезную жесткость без приварного элемента жесткости, но оно также съедает плоскую поверхность и изменяет локальную деформацию во время формовки.

Для консольного кронштейна наибольшая нагрузка на изгиб обычно приходится на пятку и уменьшается к свободному концу. Ребро, идущее по этому пути нагрузки, может быть самым глубоким там, где перемычка нуждается в разрезе и сужении или остановке, прежде чем она заполнит поддерживаемый конец. Ребро, расположенное поперек пути, по-прежнему может помочь плоской панели противостоять попаданию масла, но оно не заменяет продольную балку таким же образом.

Расстояние между ребрами выполняет две задачи. Достаточное разделение позволяет каждому ребру действовать как локальный элемент жесткости, не превращая все полотно в одну плотную зону формования. Достаточный зазор от отверстий защищает кромку отверстия и инструмент. Точное расстояние должно определяться геометрией детали, материалом и процессом; на чертеже должно быть указано, какой зазор является функциональным, а какой является лишь производственным предпочтением.

Направление ребра должно следовать простому предложению: «Ожидается, что кронштейн будет изгибаться вокруг этой оси». Отметьте эту ось на рисунке. Если нагрузка может измениться, в конструкции может потребоваться более глубокий профиль, закрытая секция или второе направление жесткости, а не одно ребро.

Три способа придания жесткости

Отверстия и ребра часто планируются в отдельных сеансах CAD. Поместите их в тот же обзор. Ребро жесткости, расположенное под крепежной шайбой, удаляет плоскую посадочную поверхность; ребро, расположенное слишком близко к установочному отверстию, изменяет отверстие во время формовки. Перемещение ребра обычно обходится дешевле, чем добавление вторичной операции сверления.

Для грохота первого прохода сравните плоское полотно с неглубокой балкой: увеличение глубины секции увеличивает второй момент площади и уменьшает напряжение изгиба и прогиб. Расчет — это всего лишь экран, поскольку геометрия кронштейна, податливость крепления и местная потеря устойчивости — это не простая прямоугольная балка. Ребро меньшего размера, но хорошо расположенное, может работать лучше, чем глубокое ребро, которое разъединяет поверхность крепежа.

Отправьте вместе направление нагрузки и начальную/конечную точки ребра. Изготовитель может сформировать геометрию, но покупатель должен определить, где необходима жесткость и какие грани должны оставаться плоскими.

Косынки и сварные швы: уменьшите пролет, не скрывая нагрузку

Косынка полезна, когда открытый угол требует более короткого пролета без опоры, а геометрия не может обеспечить достаточную глубину за счет одного изгиба. Это также новое соединение, новый подвод тепла и новая кромка для отделки.

Нагрузка входит в косынку на ее концах. Треугольная пластина, приваренная к L-образному кронштейну, меняет жесткость, но сварные швы должны передавать эту силу на стенку и полку. Если косынка заканчивается острым внутренним углом, то же самое направление нагрузки может привести к концентрации напряжений. Закругленный конец или свободный конец могут быть более удобными для материала, но он все равно должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить надежный сварной шов.

Решите, является ли косынка функциональной или просто локатором. Небольшая выступающая часть обложки может носить косметический характер; пластина, предназначенная для предотвращения вращения нагруженного рычага, является конструкционной. На чертеже должна быть обозначена разница, поскольку косметическая вкладка может допускать короткий сварной шов и видимый шов, тогда как структурная косынка требует определенного горловины, длины и проверки.

Таблица 2. Варианты косынок и вопросы, которые они оставляют при изготовлении.

Если косынка приварена, перед производством установите последовательность сварки. Длинный непрерывный сварной шов на одной стороне может вывести кронштейн из квадратного сечения. Стежковых сварных швов может быть достаточно, если путь нагрузки короткий и эксплуатация не является водонепроницаемой, но на чертеже должно быть указано, что требуется. Не позволяйте сварщику самому сделать вывод, идет ли речь о косметическом шве или структурном соединении.

Сварка также меняет поверхность. Тепло может окислить или обесцветить область вокруг сварного шва, а перед соединением материала с покрытием может потребоваться удаление покрытия. Для горячеоцинкованной сборки могут потребоваться вентиляционные и дренажные пути; для узла с порошковым покрытием может потребоваться зона заземления или крепления без покрытия. Эти требования предъявляются до того, как будет указана отделка, а не после приварки кронштейна.

Косытка не является автоматически более прочной, чем сформированное ребро. Лучший выбор зависит от пути загрузки, количества доступной ровной площади, размера партии и маршрута отделки. Если кронштейн можно изготовить из одной заготовки с контролируемым формованным усилением, это может сократить этапы сборки и проверки. Если для геометрии требуется большая треугольная пластина, лучшим решением может быть сварная конструкция.

В запросе предложения укажите детали косынки, ожидаемое направление нагрузки и требования к отделке. Если кронштейн должен пройти проверку на сварку или прогиб, сообщите об этом перед предложением; приемлемый маршрут проверки влияет как на метод, так и на стоимость.

Отверстия: отдельные функции крепления, позиционирования, регулировки и обслуживания

Каждое отверстие в изготовленном кронштейне должно быть обработано. Зазорное отверстие пропускает крепеж; установочное отверстие устанавливает точку отсчета; отверстие с прорезью позволяет регулировать; Сервисное отверстие обеспечивает доступ, дренаж или зазор для кабеля. Эти задания не имеют общего допуска или одного правила края.

Когда на рисунке показано поле одинаковых кругов, магазин должен сделать вывод о намерении. Именно здесь начинаются ошибки, которых можно избежать. Установочное отверстие, которое становится зазорным отверстием, позволяет сборке скользить; регулировочная прорезь, имеющая размеры фиксированного отверстия, удаляет регулировку; дренажное отверстие, закопанное под стиральной машиной, не может слить воду.

Начните с названия функции каждого отверстия в примечании к чертежу или в соседней таблице. Затем назначьте точку отсчета, диаметр, допуск положения, зазор кромки и состояние отделки. Это более полезно, чем применять один общий допуск к каждому элементу кронштейна.

Таблица 3. Типы функциональных отверстий в конструкции изготовленного брекета.

Функция позиционирования должна контролировать положение лучше, чем другие крепления. Если все четыре крепежа имеют одинаковый зазор, кронштейн сядет туда, куда его надавит узел. Используйте базовое отверстие, штифт, выступ, пару паз-плюс или внешнюю фиксирующую кромку и сделайте этот элемент измеримым. Остальные отверстия могут затем обеспечивать зажимную нагрузку, не затрагивая опорную точку.

Слоты регулировки должны быть спроектированы с учетом их окончательного заблокированного состояния. Шайба должна закрывать прорезь, болт должен иметь достаточную прижимную поверхность, а прорезь не должна заходить в зону деформации изгиба. Прорезь, позволяющая перемещать машину, но оставляющая ее на воздухе, не является регулировочной функцией; это неплотное соединение.

Дыры в сервисе требуют другого рассмотрения. На чертеже может быть показано круглое отверстие, но для сборки может потребоваться розетка, отвертка, кабельный разъем или рука, чтобы дотянуться до него. Проверьте поворот инструмента, радиус изгиба кабеля и положение сопрягаемой поверхности. Отверстие, достаточно большое на бумаге, может оказаться непригодным для использования после установки фланца или косынки.

Порошковое покрытие и другие виды отделки меняют интерфейс. Покрывающая пленка может уменьшить плотное отверстие или заполнить резьбу, поэтому на чертеже должно быть указано, какие отверстия и грани остаются функциональными после отделки. Зона без покрытия – это не эстетический запрос; это требование к заземлению, герметизации или посадке крепежа.

Отправьте ведомость отверстий с чертежом: функцию, количество, посадку, базу, состояние отделки и сборочный инструмент, который должен до нее добраться. Этот график полезнее, чем список диаметров без контекста.

Отверстие и фланец DFM: расстояния, которые предотвращают доработку

Большинство работ по ремонту кронштейнов не начинаются с неправильного номера нагрузки. Все начинается с элемента, который находится слишком близко к краю или слишком близко к изгибу, с фланца, слишком короткого для гибочного пресса, или с отверстия, которое теряет свою форму при формировании материала.

Следующие правила полезно читать в качестве стартовых ворот. Они помогают переместить элемент до того, как заготовка будет вырезана. Они не заменяют анализ процесса для конкретного чертежа, поскольку материал, толщина, размер отверстия, инструмент и допустимое состояние кромки меняют результат.

Прочитайте формулы как инструменты проверки

В формулах T — толщина материала и R находится внутри радиуса изгиба. Отверстие меньше толщины листа уже находится за пределами предпочтительного окна штамповки или лазерной формы, независимо от его расстояния до сгиба. Отверстие или щель большего размера имеют более широкую возмущенную зону и поэтому используют более консервативное выражение.

Результатом является минимальное расстояние от края до изгиба, измеренное от края отверстия до точки касания внутреннего радиуса на развертке. Не измеряйте от центра отверстия. Если зона взаимодействия и гнездо шайбы перекрываются, ответом будет не «использовать шайбу большего размера»; отверстие или изгиб должны сдвинуться.

Короткие фланцы создают другую проблему. Листогибочному прессу требуется достаточно материала, чтобы локализовать деталь и противостоять формовочному усилию. Обычный 4T + R оценка является полезной первой проверкой, тогда как в практике цеха может использоваться 0.7V на основе выбранного кубика. Короткий фланец также может блокировать пуансон или заставлять специальный инструмент менять котировку.

Разрез сгиба освобождает угол, где заканчивается фланец. Его цель – не украшение. Резкий переход от изгиба к обрезанной кромке может привести к разрыву или концентрации напряжения. Рельеф может представлять собой радиус, прорезь или выемку, но его геометрия должна быть совместима с материалом и требуемой обработкой кромки.

Почему допуски смещаются после гибки

Толщина материала варьируется. В информационном бюллетене компании HULK Metal указана допуск на сырье +/-0,05 мм и допуск на размер продукта +/-2 мм. Ни одно из чисел не указывает на номинальную нагрузку индивидуального кронштейна или соотношение формованных отверстий. Если сборка требует более плотного результата, на чертеже должны быть указаны несколько размеров, которые требуют дополнительной операции или специального метода проверки.

Если отверстие находится рядом с изгибом, отправьте его размер, внутренний радиус, марку материала и критическое соотношение. См. Полное руководство по гибке листового металла перед заменой пробела.

Материал и обработка поверхности: держите интерфейс и режим отказа видимыми

Выбор материала — это не соревнование на прочность. Это соответствие между жесткостью, пластичностью, коррозией, весом, покрытием и производственным маршрутом. Более сильный сорт может быть труднее сформировать; антикоррозийное покрытие способно изменить дырку; для более легкого материала может потребоваться другой профиль.

Для изготовленного кронштейна марка листа и его отпуск влияют на радиус изгиба, упругость и путь нагрузки. Мягкая сталь обычно используется для изготовления деталей общей формы, оцинкованная сталь создает слой коррозии в соединении, нержавеющая сталь меняет трение и упругую отдачу, а алюминиевые сплавы широко различаются по формуемости. На чертеже должна быть указана марка или указаны требуемые механические и коррозионные свойства, а не только слово «сталь».

Толщина является частью того же решения. Это влияет на заготовку, минимальное отверстие, фланец, силу изгиба и покрытие покрытием. Если конструкция уже имеет малый радиус изгиба или расстояние между отверстиями, увеличение толщины может превратить маргинальный элемент в непригодный для сборки. Отрегулируйте геометрию и обработайте вместе.

Таблица 4. Вопросы по материалам и отделке, которые меняют конструкцию брекетов.

Отделка должна быть совместима с швом. Кронштейн с покрытием может изолировать путь заземления, заполнить установочное отверстие или сделать невозможным использование резьбы. Если в конструкции требуется голый металл на контактной поверхности, заштрихуйте эту область на чертеже. Если для изделия требуется герметичная поверхность, укажите, какая грань должна оставаться непрерывной, а какие края необходимо доработать.

Кронштейн из горячеоцинкованной стали требует проверки формы перед обработкой в ванне. Вентиляционные и дренажные каналы должны быть открыты, глухие карманы не должны задерживать жидкость, а тонкие секции могут деформироваться под воздействием технологического тепла. Отделка — это не слой краски, который можно нанести после того, как все остальное решено.

Порошковое покрытие имеет ту же логику интерфейса в другой форме. Налет пленки может повлиять на отверстие, резьбу и сопрягаемую поверхность. Маскировка должна быть показана там, где для крепежа или электрического контакта требуется оголенный металл. Если кронштейн собирается до нанесения покрытия, нагрев и разборка также требуют плана.

Чертеж должен отражать состояние материала и быть оформлен на языке, который может проверить поставщик. «Порошкового покрытия» недостаточно, когда важны цветовая гамма, требования к пленке, замаскированные области или условия эксплуатации. «Оцинкованного» недостаточно, когда процесс и масса покрытия влияют на посадку и внешний вид.

Отправьте вместе с чертежом марку материала, отделку, участки без покрытия и окружающую среду. Маршруты финиша см. в Какой тип обработки поверхности может обеспечить HULK Metal?.

Технологический маршрут: лазер, штамповка, листогибочный пресс, штамповка или сварка

Маршрут изготовления зависит от геометрии, количества и потребностей в проверке. Кронштейн можно вырезать лазером и сформировать листогибочным прессом, пробить и штамповать или вырезать и сварить из нескольких частей; каждый маршрут оставляет разные границы, допуски и следы доказательств.

Лазерная резка — это гибкий способ изготовления тонких и средних листов, сложных контуров, а также прототипов или кронштейнов небольшого объема. Он может создавать отверстия и внешний профиль в одной программе, что помогает сохранять элементы в одной системе координат. Перфорация может быть эффективной, если геометрия соответствует стандартным инструментам и партия оправдывает настройку. При штамповке та же работа перемещается в специальный штамп, если повторяющийся объем и геометрия поддерживают это.

Таблица 5. Маршруты изготовления индивидуального кронштейна.

Одна и та же скобка иногда может использовать два маршрута. Прототип может быть вырезан лазером и согнут; серийная версия может перейти на прогрессивную матрицу с той же общей геометрией. Если проект основан на элементе, который может создать только один маршрут, так и скажите. В противном случае поставщик может предложить более дешевый процесс, при котором меняется предполагаемая кромка, паз или ребро.

Обрезанные края являются частью кронштейна. Перфорированная кромка имеет зону сдвига и профиль заусенцев; лазерная кромка может потребовать внимания при узких контурах; сварной край может нуждаться в очистке перед нанесением покрытия. Если кромка представляет собой сопрягаемую поверхность, контактную поверхность кабеля или видимую внешнюю поверхность, на чертеже должно быть указано состояние кромки.

Формирование последовательности также является решением маршрута. Для U-образного кронштейна может потребоваться формирование одного фланца перед другим, а для углового кронштейна может потребоваться зазор для пуансона или штампа. Производитель может иметь правильный тоннаж и все равно потерпеть неудачу, потому что деталь не может быть доставлена ​​на инструмент. Попросите последовательность сгиба или план первой детали, если деталь имеет три или более сгиба.

Стоимость — это результат маршрута, а не свойство контура. Выход заготовок, вторичные операции, оснастка, отделка, проверка и обработка — все это вносит свой вклад. Заявка, в которой сравнивается только цена за штуку, может скрыть отдельный этап установки или отделки. Запросите включенные операции, если кронштейн имеет ребро, сварной шов, замаскированную отделку или отверстие, которое необходимо добавить после формовки.

Отправьте вместе с чертежом ожидаемое годовое количество. См. Что такое услуги по изготовлению листового металла? для более широкого представления процесса.

Контроль качества и запрос предложений: превратите проект в проверяемый заказ

Изготовленный брекет настолько ясен, насколько ясен план его приемки. Чертеж может выглядеть законченным, если оставить положение отверстия, плоскостность, угол изгиба, сварной шов, ребро и отделку без именованной проверки.

Начните с функций, влияющих на сборку. Схема расположения отверстий, определяющая положение кронштейна, требует исходной точки и метода проверки. Изгиб, который контролирует поддерживаемую грань, требует угла и условий измерения. Плоская поверхность шайбы требует проверки плоскостности или посадки, а не только номинального размера. Запишите эти требования один раз, и план проверки сможет использовать их повторно.

Проверка развертки — это не то же самое, что проверка готовой детали. Перед формованием измерьте элементы, которые позже будет трудно восстановить: диаметр отверстия, связку отверстия с кромкой, длину паза, геометрию загиба сгиба и расстояние от базовой точки до линии сгиба. После формирования измерьте соотношение, необходимое для сборки, например угол между монтажной поверхностью и опорной поверхностью.

Завод может использовать штангенциркули, штангенциркули, штангенциркули, КИМ, поверхностную пластину или приспособление «годно/не годно». Правильный метод зависит от допуска и особенности. Для плотного расположения отверстий может потребоваться КИМ или штифтовый калибр; повторный производственный кронштейн может оправдать использование специального контрольного приспособления. Не запрашивайте «проверку КИМ» в качестве полной замены требований к размерам.

Опубликованная HULK Metal информация о качестве описывает проверку сырья, производственный контроль и проверки готовой продукции. Перечисленное контрольное оборудование включает в себя спектрометры, КИМ, твердомеры, измерители шероховатости, толщиномеры покрытий и камеры солевого тумана. Эти возможности поддерживают проверки; они не определяют номинальную нагрузку для специального кронштейна. Критерии нагрузки и приемки по-прежнему указаны на чертеже.

В нашей мастерской первая статья проверяется на соответствие связям сборки перед выпуском партии. Кронштейн может пройти все местные размеры и все равно выйти из строя, если схема крепления измерена от неправильной точки отсчета или если металлизированное отверстие больше не вмещает крепеж. Запись первой статьи должна содержать исходные данные, измерение и результат.

Комплекс запросов цен, позволяющий избежать догадок

Если какой-либо элемент неизвестен, скажите, что он неизвестен. Производитель может помочь с предложением оснастки, первого изделия или альтернативного интерфейса, но покупатель должен подтвердить условия эксплуатации. Четкий запрос предложений с предполагаемыми нагрузками менее полезен, чем короткий запрос предложений, в котором отмечаются неизвестные.

Отправьте чертеж, вариант нагрузки, критические интерфейсы, материал и отделку с указанием количества. Этого достаточно, чтобы начать отслеживаемый анализ траектории нагрузки, ребра, графика отверстий, маршрута формирования и плана проверки.

Часто задаваемые вопросы по конструкции готовых кронштейнов

Эти вопросы обычно возникают после первого просмотра чертежа, когда становится видна разница между формой, путем загрузки и производственным заказом.

Окончательная проверка пути загрузки

Прежде чем отсоединить изготовленный кронштейн, в последний раз проследите за нагрузкой от поддерживаемого объекта к опоре. Проверьте профиль, направление ребра, установочное отверстие, изгиб и фланец, материал и отделку, метод проверки и входные запросы предложений как одну цепочку.