金属プレス成形における設計とエンジニアリングの主な考慮事項は何ですか?

重要なプラスチック加工方法として、金属スタンピングは自動車、航空宇宙、電子機器、家電製品などの分野で広く使用されています。パンチの上下衝撃運動と金型の押し付け動作を利用して、力で金属板を変形させ、必要な形状とサイズのワークピースを得ます。しかし、金属プレス成形を成功裏に実装するには、設計とエンジニアリングに関するいくつかの重要な考慮事項が必要です。この記事では、金属プレス成形の主な設計およびエンジニアリング上の考慮事項?関連分野のエンジニアや設計者の参考にするため。

金属プレス加工とは?

材料の準備:適切な金属シートを原料として選択必要に応じて、切断、洗浄などの前処理を行います。
金型の取り付け:設計した金型をスタンピング装置に取り付けて、金型の精度と安定性を確保します。
スタンピング操作:スタンピング装置を始動して、金型が金属シートに圧力をかけ、変形または分離プロセスを完了させます。
フォローアップ処理:プレス加工された部品に対して、バリ取り、電気めっき、塗装など、必要なフォローアップ処理を行い、表面の品質と性能を向上させます。

金属プレス成形における設計上の重要な考慮事項は何ですか?

1.材料の選択

で金属スタンピングデザイン、材料の選択は最も重要な考慮事項であると考えられています。したがって、材料を合理的に選択することが重要です。さまざまな金属材料には、延性、強度、硬度、耐食性など、独自の物理的および化学的特性があり、プレス部品の性能と耐用年数に直接影響を与えます。そのため、金属加工業界では、いかに合理的に材料を選定するかが重要な課題となっています。コモンスタンピング材料はアルミニウム、銅、鋼、その中で鋼が最も一般的に使用される材料です。一部の用途では、金属は非金属よりも優れているため、金属の特性と、それらがプレス部品の品質と性能に与える影響に対する関心が高まっています。材料を選択する過程では、製品が使用される環境、性能基準、コスト要因、および材料のスタンピング特性を十分に比較検討する必要があります。たとえば、ステンレス鋼は、高負荷や腐食性環境に耐える必要があるコンポーネントにとって理想的な選択肢です。軽量性と高強度が求められる部品には、特にアルミ合金が適しています。

2.金属の厚さと公差

金属の厚さは、プレス加工プロセスと部品の性能を決定する主要な要素の1つと考えられています。現代の自動車産業の発展に伴い、自動車のボディ材料の強度と剛性に対するより高い要件が提唱されており、同時に、人々は金属成形の過程での板厚制御の問題にますます注意を払っています。プレス加工では、薄い板金はしわや破損が発生しやすく、比較的厚い板金は金型の摩耗を悪化させる可能性があります。また、板金の異方性と成形後の応力集中により、板金その支持力が低下するように、引き起こされます。したがって、適切な金属の厚さを選択する際には、部品の形状、スケール、および使用仕様を包括的に考慮する必要があります。部品の一貫性を確保するためには、公差の設定が特に重要です。したがって、設計段階では、妥当な公差で製品を設計する必要があります。プレス成形品の厚さ公差は、部品の性能と最終製品の品質を直接決定します。小さすぎると、製品性能のニーズを満たすことができません。公差の設定が広すぎると、部品間の相乗効果が損なわれ、製品の組み立てと使用に悪影響を与える可能性があります。プレス部品の種類によって、寸法精度も大きく異なります。公差が小さすぎると、製造の難しさとコストが増加します。したがって、プレス部品の設計および製造段階では、製品の特定のニーズと製造プロセスの実際の状況に応じて適切な厚さ公差範囲を設定し、部品の高精度と優れた品質を確保するための適切な対策を実施する必要があります。

3.デザインをスタンプする

デザインをスタンプするは、金属プレス加工の中核部分です。ダイの設計品質は、品質と生産に直接影響しますスタンピング部分の費用.金型設計では、考慮すべきいくつかの重要な要素があります。

材料スタンピングパス:合理的なスタンピングパスは、材料の変形抵抗を減らすことができます。スタンピングの効率と品質を向上させます。したがって、最適なスタンピングパスを決定するには、設計における材料の流動性と変形特性を十分に考慮する必要があります。
金型タイプ:部品の形状とサイズの要件に応じて、絞りダイ、トリミングダイ、パンチングダイなどの適切な金型タイプを選択します。ダイの種類が異なれば、構造や機能も異なり、スタンピングプロセスにも適しています。
キー構造:金型の主要な構造には、パンチ、ダイ、プレスリングなどが含まれます。これらの構造の設計では、ダイの寿命とスタンピング部品の品質を確保するために、材料の強度と耐摩耗性、およびスタンピングプロセスの機械的要因を十分に考慮する必要があります。

4.フィーチャー配置

で金属スタンピングデザインでは、フィーチャの配置も重要です。機能には穴、スロット、エッジなどが含まれ、それらの配置はスタンピングプロセスと部品の強度に直接影響します。フィーチャーを配置するときは、スタンピングプロセス中に過度の応力集中や変形を避ける必要があります。たとえば、材料の変形や亀裂のリスクを減らすために、材料の曲げまたは伸びる領域に穴をできるだけ配置する必要があります。部品の強度要件も考慮する必要があります。たとえば、エッジにスティフナーを使用すると、パーツの強度と剛性を向上させることができますが、スティフナーが多すぎると、スタンピングの難易度とコストが増加する可能性があります。そのため、強度要件を満たすことを前提に、補強材の数や位置を合理的に制御する必要があります。

金属プレス加工で構造的完全性と精度を確保する方法は?

1.変形の最小化

高度な金型設計技術を使用して、金型の精度と剛性を確保し、スタンピングプロセス中の金型の変形を低減します。スタンピングプロセス中に過度の押し出し力によって材料が変形するのを防ぐための、金型のギャップの合理的な設計。スタンピング中の変形を減らすために、延性と強度が良好な金属材料を選択してください;過度のひずみ速度による部品の変形を避けるために、適切なスタンピング速度、エッジプレス力、およびその他のプロセスパラメータを設定します。誤差補正法は、スタンピング部品の精度を向上させるために、元のプロセスシステムの元の誤差を相殺するために新しい誤差を人為的に作成するために使用されます。

2.エッジとコーナーの処理

鋭い角の設計を避け、丸みを帯びた角や斜めの角などの形状を使用して、スタンピングプロセス中の応力集中と金属の破裂のリスクを減らします。角の材料の厚さを増やすことにより、金属の強度と変形抵抗を改善します。ストレッチングなどの適切なスタンピングプロセスを使用し、ベンディング、コーナーでの過度の引張応力または圧縮応力を避けてください。

3.補強機能

部品の使用要件と製造プロセスの実際の状況に応じて、部品の安定性と精度を確保するために適切な許容範囲を設定します。高精度の測定ツールを使用してスタンピング部品を測定および検査し、部品のサイズと形状の精度が設計要件を満たしていることを確認します。スタンピングプロセスでは、各プロセスの精度が設計要件を満たすように各プロセスのエラーが厳密に制御され、それによって最終部品の精度が蓄積されます。

4.補強機能

プレス加工されたパーツに補強材などのデザイン要素を追加し、製品の剛性と耐久性を向上させています。補強材の設計では、スタンピングプロセス中の過度の応力集中と変形を避けるために、材料の流動性と変形特性を考慮する必要があります。製品の構造設計を最適化することにより、全体的な強度と安定性が向上します。たとえば、合理的な肉厚分布、支持構造の増加などを使用して、製品の剛性と耐久性を向上させることができます。焼入れ、焼戻しなどのスタンピング部品に熱処理を行い、材料の硬度と強度を向上させ、製品の剛性と耐久性をさらに確保します。

金属プレス成形における主なエンジニアリング上の課題は何ですか?

工具と金型の摩耗

1.摩耗の原因

長期にわたる高強度のスタンピングプロセスでは、金型は材料の摩擦と押し出しを受け、表面が徐々に摩耗します。
不合理な金型設計や不適切な材料選択も、摩耗プロセスを加速します。

2. 対策

金型設計を最適化し、応力を合理的に分散し、摩耗部品を減らします。
超硬合金、高速度鋼など、耐摩耗性の高い金型材料を選択してください。
摩擦と摩耗を減らすために、金型に定期的に注油および保守します。
金型を研ぐときは、研削の品質と精度を確保し、金型の寿命を延ばしてください。

スプリングバックと金属応力

1.スプリングバックの理由

材料はスタンピングプロセス中に弾性変形します。外力が無負荷になると、材料は特定の形状に跳ね返ります。
スプリングバックは、部品のサイズと形状の精度を低下させ、製品の品質に影響を与えます。

2.対策

凸型と凹型のギャップ、刃先の半径、その他のパラメータを調整してスプリングバックを減らすなど、金型設計を最適化します。
適切な材料を選択し、材料の弾性率、降伏強度、およびその他の機械的特性パラメータを考慮して、スプリングバックを低減します。
圧力、速度、温度などのスタンピングプロセスパラメータを調整して、材料の変形プロセスと応力分布を制御します。
プリセットの逆曲げ、パッドの厚み付けなどの補償手段を採用して、スプリングバックの影響を相殺します。

複雑な形状とマルチステップスタンピング

1.チャレンジ

複雑な形状のプレス部品には、高精度な金型設計と製造が必要です。
多段階のスタンピングプロセスでは、最終製品の品質と精度を確保するために、各ステップを正確に制御する必要があります。

2.ソリューション

CAD / CAM / CAEなどの高度な金型設計および製造技術を使用して、金型の精度と効率を向上させます。
スタンピングプロセスを最適化し、スタンピングのステップとシーケンスを合理的に配置し、不要な変形とエラーを減らします。
自動化とインテリジェント機器を導入して、スタンピングプロセスの安定性と制御性を向上させます。

コストと効率の要因

1.コスト影響要因
金型の設計と製造のコストが大きな割合を占めており、これには多くの人的資源、材料、および財源が必要です。
材料の選択もコストに影響し、材料ごとに価格と加工難易度は異なります。

2.効率性に影響を与える要因

スタンピング装置の性能と生産能力は、生産効率に直接影響します。
金型の摩耗や交換も、生産効率と製品の一貫性に影響を与える可能性があります。

3.最適化対策

高効率で省エネのスタンピング装置を採用し、生産効率を向上させます。
金型の設計と製造プロセスを最適化して、金型の製造サイクルとコストを短縮します。
適切な材料を選択して材料コストを削減しますそして処理の難しさ。
機器のメンテナンスとメンテナンスを強化し、機器の耐用年数を延ばし、故障率を減らします。

なぜ金属スタンピングサービスを提供するためにLongshengを選ぶのですか?

1.金属プレスサービス

我がカスタムメタルスタンピングまた、成形サービスは、自動車、航空宇宙、製造など、お客様のさまざまなニーズを満たすために、複数の業界に適しています。私たちのチームは、お客様に高品質の金属プレス成形サービスと技術サポートを提供するための豊富な経験と専門知識を持っています。当社の金属プレスサービスは、カスタム金属部品のプロトタイピングソリューションを提供できます。あなたのプロジェクトを始めるために、今すぐお問い合わせください。

2.金属プレス部品生産拠点

Longshengには専門チームがあります強力なスキルと豊富な経験により、お客様に専門的な技術サポートとアフターサービスを提供できます。私たちは「品質第一、顧客第一」の原則を遵守し、お客様に心を込めてサービスを提供します。処理のニーズや質問がある場合は、お気軽にお問い合わせください。皆様のご協力を心よりお待ちしております。

よくあるご質問(FAQ)

1.ホットスタンピングとコールドスタンピングの違いは何ですか?

メインホットスタンピングとコールドスタンピングの違いは、スタンピング前に材料が加熱された状態です。ホットスタンピング:金型に入る前に、鋼板を高温(通常は880~950°C)に加熱します。コールドスタンピング:鋼板を熱処理せずに室温でプレス加工します。ホットスタンピングでは、ビレットを形成できるところまで加熱します。これらのブランクに目的の形状を与えるために、特別な金型が使用されます。その後、材料は急速に冷却され、部品の設計が固定されます。軽量部品の製造に最適なプロセスです。このプロセスは、コールドスタンピングプロセスよりも高価であり、部品を改質することはできません。コールドスタンピングは、熱を使って部品を成形するのではなく、強い圧力をかけます。コールドスタンピングは、ホットスタンピングと比較して、より高速で低コストの製造プロセスです。幅広い材料に適しています。ただし、部品の反りを引き起こす可能性があります。ホットスタンピングは、引張強度と耐応力性が高いため、この問題はありません。
2.材料の厚さはスタンピングプロセスにどのように影響しますか?

材料の厚さは、スタンピングプロセスに大きな影響を与えますそして完成品の品質:(1)材料が薄いほど、必要な金型ギャップは小さくなります。逆に、材料が厚いほど、必要なギャップは大きくなります。合理的なダイクリアランスは、ブランキングプロセスの円滑な進行を確保するための重要な要素です。(2)スタンピング変形力、吐出力などは、材料の厚さに正比例します。材料が厚いほど、必要なスタンピング装置の強度とトン数が大きくなります。(3)厚手のシートを打ち抜くと精度が低く、品質が粗くなります。精度要件を満たすためにトリミングプロセスを経る必要があります。薄いシートは、スタンピングプロセス中の材料の流れが不均一であるため、しわや歪みなどの表面欠陥を引き起こす可能性があります。(4)曲げ、絞り、打ち抜きのプロセスでは、通常、薄い材料のリバウンド量は厚い材料のリバウンド量よりも大きいため、リバウンドにより薄い材料のスタンピング部品の精度が低下する場合があります。
3.金属プレス加工の一般的な課題と、それらをどのように克服できますか?

金属プレス加工で直面する可能性のある課題には、スクラップジャム、金型の摩耗、不安定なプレス部品の品質などがあります。廃棄物の詰まりの問題を解決するために、合理的な廃棄物除去メカニズムを設計することにより、廃棄物の落下経路を最適化できます。金型のメンテナンスと維持管理を定期的に行い、金型に十分なブランキングスペースを確保します。金型の摩耗の問題については、金型の寿命を延ばすために、耐摩耗性に優れた金型材料を選択できます。スタンピングプロセスを最適化して、金型と材料の間の摩擦と衝撃を減らします。プレス部品の不安定な品質に対応して、材料の一貫性と安定性を確保するために、原材料の品質を厳密に管理する必要があります。スタンピングプロセスパラメータの最適化、スタンピング速度、潤滑剤の量と種類など。
4.スタンピングプロジェクトに適した種類の金属を選択するにはどうすればよいですか?

部品の形状、サイズ、精度、表面粗さ、強度の要件を明確にします。さまざまな金属材料の耐変形性、延性、導電性、耐食性、およびその他の特性を理解します。原材料のコスト、金型製造コスト、加工コスト、効率などの生産要素を包括的に考慮します。金属材料の加工性に基づいて、適切なプレス加工プロセスと設備を選択します。

概要

基本的な金属プレス成形の設計上の考慮事項材料の選択、金属の厚さと公差、スタンピングダイの設計、およびフィーチャーの配置が含まれます。エンジニアリングにおける主な課題には、工具の摩耗、スプリングバックと金属の応力、複雑な形状と多段階のスタンピング、コストと効率の要因などがあり、これらはすべて相互に関連し、製品の品質と生産性に影響を与えます。したがって、金属プレスの設計とエンジニアリングを実施する際には、スタンピングプロセスのスムーズな進行と製品の高品質の出力を確保するために、これらの要素を包括的に考慮する必要があります。設計とプロセスパラメータを継続的に最適化することにより、金属プレス技術今後も工業生産分野の発展に貢献していきます。

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Longshengチーム

この記事は、複数のLongshengの寄稿者によって書かれました。Longshengは製造業の主要な資源であり、とCNC加工,板金加工,3Dプリンティング,射出成形,金属プレス加工など。

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