Khi thiết kế các bộ phận của sản phẩm, vấn đề dễ chế tạo phải được xem xét.Hãy thử nghĩ đến một số phương pháp không chỉ có thể giúp việc chế biến dễ dàng mà còn tiết kiệm nguyên vật liệu và tăng sức bền mà không lãng phí.Vì lý do này, các nhà thiết kế nên chú ý đến các vấn đề sản xuất sau đây.
Khả năng sản xuất của các bộ phận kim loại tấm đề cập đến độ khó của các bộ phận trong việc đục lỗ, uốn cong và kéo dài.Quy trình tốt sẽ đảm bảo tiêu thụ ít vật liệu hơn, ít quy trình hơn, cấu trúc khuôn đơn giản, tuổi thọ lâu dài và chất lượng sản phẩm ổn định.Nhìn chung, các yêu cầu về tính năng của vật liệu, hình dạng hình học, kích thước và độ chính xác của các bộ phận có ảnh hưởng lớn nhất đến khả năng gia công của các bộ phận kim loại tấm.
Làm thế nào để xem xét đầy đủ các yêu cầu và đặc điểm của công nghệ gia công trong thiết kế kết cấu của các thành phần tấm mỏng, một số tiêu chí thiết kế được khuyến nghị ở đây.
1. Tiêu chí hình dáng đơn giản
Hình dạng hình học của bề mặt cắt càng đơn giản thì việc cắt và bào càng thuận tiện và đơn giản, đường cắt càng ngắn và lượng cắt càng nhỏ.Ví dụ, đường thẳng đơn giản hơn đường cong, đường tròn đơn giản hơn hình elip và các đường cong bậc cao khác, và đồ thị thông thường đơn giản hơn đồ thị không đều.
Kết cấu trong Hình 2a chỉ có ý nghĩa khi lô lớn, nếu không, sẽ rất rắc rối khi cắt trong quá trình chần.Do đó, cấu trúc thể hiện trong Hình b nên được sử dụng cho sản xuất hàng loạt nhỏ.
2. Tiêu chí tiết kiệm vật liệu (tiêu chí cấu hình cho các bộ phận trống)
Tiết kiệm nguyên vật liệu đồng nghĩa với việc giảm giá thành sản xuất.Các phế liệu của vật liệu thừa thường được xử lý như vật liệu phế thải, do đó, trong thiết kế các thành phần tấm mỏng, vật liệu thừa cần được giảm thiểu càng nhiều càng tốt.Chất thải phôi phải được giảm thiểu để giảm chất thải vật liệu.Đặc biệt, hiệu quả rõ rệt khi cắt bỏ linh kiện theo lô lớn.Các cách để giảm bớt việc cắt bỏ như sau:
3. Tiêu chí đủ độ bền và độ cứng
⑴ Cạnh uốn với cạnh vát phải tránh vùng biến dạng
(2) Nếu khoảng cách giữa hai lỗ quá nhỏ, vết nứt có thể xảy ra trong quá trình cắt.
Đối với thiết kế đột lỗ của các bộ phận, phải dành khoảng cách cạnh lỗ thích hợp và khoảng cách lỗ để tránh các vết nứt do đột lỗ.Khoảng cách tối thiểu giữa mép đột của chi tiết và hình dạng của lỗ có những hạn chế nhất định tùy thuộc vào hình dạng của chi tiết và lỗ.Khi mép đột không song song với mép đường viền của chi tiết thì khoảng cách tối thiểu không được nhỏ hơn chiều dày vật liệu t;Song song, nó không được nhỏ hơn 1,5t.Khoảng cách cạnh lỗ tối thiểu và khoảng cách lỗ được thể hiện trong bảng.
Lỗ tròn là loại lỗ chắc chắn nhất, dễ sản xuất và bảo trì nhưng tỷ lệ mở thấp.
Lỗ vuông có tỷ lệ mở cao nhất, nhưng vì là góc 90 độ nên các góc dễ bị mòn và xẹp dẫn đến sửa khuôn và dừng dây chuyền Lỗ lục giác có góc 120 độ lớn hơn 90 độ chắc chắn hơn so với hình vuông mở, nhưng tỷ lệ mở ở cạnh thấp hơn một chút so với mở hình vuông.
(3) Dao tiện mỏng và dài có độ cứng thấp và dễ bị nứt trong quá trình cắt, đặc biệt là dụng cụ bị mài mòn nghiêm trọng.
Nói chung, chiều sâu và chiều rộng của phần lồi hoặc lõm của phần trống không được nhỏ hơn 1,5t (t là chiều dày vật liệu).Đồng thời, cần tránh các vết cắt hẹp và dài, rãnh quá hẹp để tăng cường độ chịu lực của lưỡi cắt tại các phần tương ứng của khuôn.
4. Tiêu chí khoảng trống đáng tin cậy
Cấu trúc tiếp tuyến hình bán nguyệt được thể hiện trong Hình 9a rất khó bị cắt.Vì điều này đòi hỏi phải xác định chính xác vị trí tương đối giữa dao và phôi.Việc đo đạc và định vị chính xác không chỉ tốn thời gian mà quan trọng hơn là độ chính xác của dụng cụ thường không thể đáp ứng được các yêu cầu cao như vậy do lỗi mòn và lắp đặt.Một khi có sự sai lệch nhỏ trong quá trình gia công các kết cấu như vậy sẽ khó đảm bảo chất lượng và hình thức cắt kém.Do đó, cấu trúc thể hiện trong Hình b phải được thông qua, có thể đảm bảo chất lượng xử lý phôi đáng tin cậy.
5. Tiêu chí tránh dính (tiêu chí cấu hình cho các bộ phận xuyên qua)
Khi đục lỗ và cắt ở giữa linh kiện sẽ xảy ra hiện tượng dao cắt và linh kiện liên kết chặt chẽ với nhau.Giải pháp: (1) Dành một độ dốc nhất định;(2) Kết nối bề mặt cắt
Khi tấm ốp được tạo thành mép uốn 90 ° bằng cách đột dập trong một quá trình, vật liệu không được quá cứng, nếu không sẽ dễ bị nứt khi uốn cong góc vuông.Quá trình cắt phải được thiết kế ở vị trí uốn để tránh nứt ở góc.
6. Tiêu chí bề mặt cắt theo chiều dọc uốn
Sau khi cắt, tấm kim loại sẽ được hình thành thêm, chẳng hạn như uốn.Cạnh uốn phải vuông góc với bề mặt cắt, nếu không nguy cơ xuất hiện vết nứt tại giao điểm sẽ tăng lên.Nếu các yêu cầu về chiều dọc không thể đáp ứng được do các hạn chế khác, phải thiết kế một miếng phi lê tại giao điểm của bề mặt cắt và mép cong, với bán kính lớn hơn hai lần chiều dày tấm.
7. Tiêu chí uốn nhẹ
Những khúc cua dốc cần những dụng cụ đặc biệt và rất tốn kém.Ngoài ra, bán kính uốn quá nhỏ dễ sinh ra các vết nứt và nhăn mặt trong
8. Hướng dẫn tránh cong vòng nhỏ
Các cạnh của các thành viên tấm mỏng thường được uốn cong, điều này có một số ưu điểm.(1) Độ cứng được tăng cường;(2) Tránh các cạnh sắc nhọn;(3) Đẹp.Tuy nhiên, cần chú ý hai điểm khi gấp mép.Một là bán kính phải lớn hơn 1,5 lần chiều dày tấm;Loại còn lại không tròn hoàn toàn, rất khó gia công.Việc uốn tóc được thể hiện trong Hình 18b dễ dàng hơn để xử lý so với cách được thể hiện trong a tương ứng.
9. Tiêu chí không uốn của mép rãnh
Phải giữ một khoảng cách nhất định giữa mép uốn và mép rãnh.Giá trị khuyến nghị là bán kính uốn cộng với 2 lần chiều dày của tường.Trạng thái ứng suất của vùng uốn phức tạp và cường độ thấp.Các khe có hiệu ứng khía cũng nên được loại trừ khỏi khu vực này.Không chỉ toàn bộ khe có thể ở xa cạnh cong mà còn có thể kéo dài toàn bộ khe ra khỏi cạnh cong (xem Hình 19).
10. Tiêu chí sản xuất tổ hợp cấu trúc phức tạp
Khó có thể tạo thành các cấu kiện có cấu trúc không gian quá phức tạp bằng cách uốn cong.Vì vậy, cấu trúc nên được thiết kế càng đơn giản càng tốt.Khi không phức tạp, có thể sử dụng các cấu kiện composite, tức là có thể ghép nhiều cấu kiện tấm mỏng đơn giản bằng cách hàn, bắt vít, ... Kết cấu của Hình 20b dễ gia công hơn Hình 20a.
11. Tiêu chí tránh thâm nhập đường thẳng
Kết cấu bản mỏng có nhược điểm là độ cứng khi uốn bên kém.Kết cấu tấm lớn dễ bị vênh và mất ổn định.Tiếp tục uốn cong và gãy sẽ xảy ra.Nói chung, rãnh được sử dụng để cải thiện độ cứng của nó.Việc bố trí các rãnh áp lực có ảnh hưởng lớn đến tác dụng nâng cao độ cứng.Nguyên tắc cơ bản của việc bố trí rãnh áp lực là tránh sự thâm nhập của đường thẳng trong vùng rãnh áp lực.Dải xuyên hẹp có độ cứng thấp dễ trở thành trục quán tính gây mất ổn định vênh của toàn bộ bề mặt tấm.Vật bất định luôn quay quanh một trục quán tính.Do đó, việc bố trí các rãnh áp lực nên cắt bỏ trục quán tính này và làm cho nó càng ngắn càng tốt.Trong cấu trúc thể hiện trên Hình 21a, vùng rãnh không áp tạo thành nhiều dải hẹp.Xung quanh các trục này, độ cứng uốn của toàn bộ tấm không được cải thiện.Cấu trúc thể hiện trong hình 21b không có điện thế nối với trục quán tính không ổn định.Hình 22 liệt kê các hình dạng và cách sắp xếp rãnh phổ biến.Hiệu quả tăng cường độ cứng tăng dần từ trái sang phải.Sắp xếp không đều đặn là một cách hiệu quả để tránh sự thâm nhập của đường thẳng.
12. Tiêu chí sắp xếp kết nối của rãnh áp lực
Liên kết yếu là độ bền mỏi cuối của rãnh thấp.Nếu rãnh được kết nối, một số điểm cuối của nó sẽ bị loại bỏ.Hình 23 cho thấy hộp ắc quy trên xe tải chịu tải trọng động.Kết cấu trên Hình 23a có hư hỏng mỏi ở đầu rãnh.Cấu trúc trong hình 23b không có vấn đề này.Mặt cuối của rãnh dốc phải được tránh và rãnh phải kéo dài đến ranh giới nếu có thể (xem Hình 24).Sự thâm nhập của rãnh ép loại bỏ đầu yếu.Tuy nhiên, cần có đủ khoảng trống tại các điểm giao nhau giữa các rãnh để giảm sự tương tác giữa các rãnh.
13. Tiêu chí ký hiệu không gian
Tính không ổn định của các cấu trúc không gian không chỉ giới hạn ở một khía cạnh.Do đó, việc thiết lập các rãnh áp lực chỉ trên một mặt phẳng không thể cải thiện khả năng chống ổn định của toàn bộ kết cấu.Ví dụ, cấu trúc hình chữ U và hình chữ Z thể hiện trong Hình 26 sẽ mất ổn định gần các cạnh.Giải pháp cho vấn đề này là thiết kế rãnh áp suất như một khoảng trống
14. Tiêu chí thư giãn địa phương
Nhăn xảy ra khi biến dạng cục bộ trên tấm bị cản trở nghiêm trọng.Giải pháp là đặt một vài rãnh áp lực nhỏ gần các nếp gấp, để giảm độ cứng cục bộ và khả năng chống biến dạng.
15. Tiêu chí cấu hình của các bộ phận trống
⑴ Đường kính đột lỗ tối thiểu hoặc chiều dài cạnh tối thiểu của lỗ vuông
Khi đột, nó phải được giới hạn bởi sức mạnh của cú đấm, và kích thước của cú đấm không được quá nhỏ, nếu không cú đấm có thể dễ bị hỏng.Đường kính đột lỗ tối thiểu và chiều dài cạnh tối thiểu được hiển thị trong bảng.
* T là độ dày vật liệu và kích thước đột lỗ tối thiểu nói chung không nhỏ hơn 0,3mm.
(2) Nguyên tắc đục lỗ
Các góc nhọn phải được tránh để đục lỗ, như thể hiện trong Hình a.Các góc nhọn dễ làm giảm tuổi thọ của khuôn, và dễ xảy ra các vết nứt ở các góc nhọn.