冷成形微型零件设计

新产品设计工程师很大程度上依赖于通过教育、反复应用和经验成功学习到的设计和生产方法。一些替代方法经常被谨慎地使用,特别是在任务关键的应用中,一个公认的结果被证明,因此被认为是“安全的”。

虽然它显示了中等低能见度的证据,但有一种经过时间考验的生产技术需要更好地理解;它被称为冷成形。由于这种理解的缺乏,它没有被充分利用来实现降低成本、质量、产量和浪费的目标,制造商寻求提高质量和降低成本。

冷成型这并不是一种生产微精密组件的新技术,但它仍有待于新产品开发(NPD)团队的熟知或更好地理解。原因之一是工程院校大量缺乏相关的课程。

与替代生产技术相比,对冷成型过程的根本解释,其特征和优点,以及与加工,MIM和冲压等替代生产技术相比一些益处。

冷成形微型零件设计

图像信用:苏塞克斯电线

这是一个零件经常提交的一个滚成型报价的例子。在这个例子中,设计师忽略了“环形的材料来自哪里?”(来源:苏塞克斯线)。

能够成功地应用冷成形内在地依赖于每个项目的四个主要贡献者:部件生产商;材料供应欧洲杯足球竞彩商;模具设计师/生产商;最后是机械制造商。

每个在决定如何最有效地完成部件设计并向客户提供关于重要尺寸,公差,可能的限制以及增强强度的替代方案的反馈,以及在实现所有方面最小化成本的反馈功能目标。

新产品设计工程师知道在设计过程的早期阶段调查这些优点和缺点。他们需要与组件设计和生产公司建立协商关系,就可以提高组件的强度和提高其可制造性的变更进行合作,同时提供最低的成本选择。

通常,在NPD工程师修复微/微型部分几何形状的时间中,可以改进的可能性。虽然这些领域可能在更大的项目中发挥较小作用,但如果给出了先前的信息,他们的设计可以简化以满足所有设计者的目标。

从本质上讲,可以对非必要方面和公差进行偶尔权衡,特别是如果设计师和组件制作人在最终部件设计之前合作,则可以进行功能要求。实际上,这种合作方法对于任何制造过程都是成功的,而不仅仅是冷镦或滚动成型。

什么是冷成形?

冷成型涉及用冲头施加力到模具中夹持的金属空白。该力高于合金的弹性极限,导致塑料流动,直到金属坯料呈现由冲头和模具的形状。

顾名思义,这种成形技术是通过单独的力量来完成的,不需要应用额外的热量或切割和剪切。因此,冷成形不像其他方法那样重新退火或机械损伤材料的原始冶金晶粒组织。

冷成型有四个主要好处:

减少废料/成本

冷成形是一种净形解决方案。在这种方法中,线材被一系列的模具吹成特定的形状,随着材料流动填充零件的几何形状和尺寸公差由模具工程师定义。因此,几乎没有产生任何浪费。

制造更少的废料意味着这种方法的回收成本几乎为零,回收的润滑剂数量更少,管理这一切的劳动力也更少。一般来说,丝料比加工用的棒材便宜。定径可以在镦头操作中完成,因此丝料公差不需要像Escomatic质量丝料那样严格。

与所有类型的螺杆加工,包括单轴和多轴和Escomatic方法,废料是不可避免的,以及一个重要的副产品的方法,往往相同的50%的最终部分的质量。

吞吐量

对复杂部件进行了优化的零件成型过程,冷镦的产量为90-300个零件/分钟(PPM),标准。一般来说,用多轴丝杆机制造的类似设计的产量将在6 - 20ppm之间,冷成形快一个数量级。

由于每个部件的价格必须吸收平衡的生产开销均衡,所以很明显,与螺钉机加工部件相比,冷头部可以通过几个倍数累积而摊销。此外,人机出勤率更喜欢冷成形,倍数是两个或更多个。

强度

冷成型是模具锻造和冲孔镦粗(或前线)的方法增加了材料的天然拉伸强度。它适用于由于冷成型,对于零件横截面的每1%的面积减小,其拉伸强度增加了0.6-1.5,合金依赖性的倍数。材料的工作化硬化率是该物理性质也被称为。

加工硬化速度的不同取决于拉伸强度和材料组成的开始。与碳钢相比,不锈钢通常有更高的加工硬化率。与不锈钢相比,高温合金通常具有更高的加工硬化率。铁素体(体心晶体结构,例如,退火410,和430的碳钢)通常比奥氏体(面心立方晶体结构,即302HQ, 304, 316…)具有更低的加工硬化率。

镍和铜等元素会抑制加工硬化速率,而碳和氮等元素会提高加工硬化速率。而将材料从固有形状中去除的方法,如螺杆加工,则无法实现这一目标。

滚压成形是一种最优的技术,形成全半径,锥形,下切固体材料,管状零件有或没有一个头,花键,等等。此外,这些同时加强了部分,而不是削弱它。

辊式成型也是通用的,它可以形成塑料插入件,用于单向插入件的倒钩,以及用于保留两个部件的夹子,棘爪或定制形状的滚子,单个或多个交叉螺纹。通过工程师通过在利用其最佳速度和经济作为优势时,可以通过工程师实现更强大的产品组件和夹具。

环保

较少的再加工,以及相关的运输、燃料和劳动力成本需要,因为冷成形几乎不产生金属废料。在模具成形过程中使用润滑剂,但其速度仅为螺旋机(切割)操作的一小部分。此外,冷成型润滑油不包括金属屑,因此更清洁,更容易回收。

螺杆机操作,材欧洲杯足球竞彩料通常由自由加工添加剂组成。这些自由加工添加剂是直接添加到熔融金属铸锭之前。这些添加剂不溶于合金成分中,在铸锭中产生各种形状和尺寸的离散颗粒。欧洲杯猜球平台

为了获得微结构、尺寸和形状,钢锭要经过一系列的冷热加工,这些被称为夹杂物的颗粒会被拉伸。欧洲杯猜球平台在整个加工过程中,这些夹杂物是非常有用的,因为它们是切屑可能断裂的薄弱环节,也减少了刀具和工件之间的摩擦。

从一个单独的工程角度来看,夹杂物没有价值。从成本的角度来看,添加免费加工添加剂是必不可少的。它们显着提高了机器部件的能力,提高了生产率。

对于不锈钢,硫磺和硒等元素是最常用的添加剂。等级为303,416和430F在螺丝机器中非常普遍。在碳钢中,硫和磷在1200级等级中使用,而12L14从铅(〜0.15-0.35wt%)增加额外的增强,以提高其可加工性。360黄铜由〜1.5 - 2.0%的领先,仅用于加工。

冷成型不需要这些添加剂。从工程角度来看,冷成形部分将其自身带到优越的精美设计,因为原料具有较少的夹杂物。

该信息来源于Sussex Wire Inc.提供的材料,并经审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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引用

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  • 美国心理学协会

    苏塞克斯电线公司(2020年4月14日)。冷成形微型零件设计。AZoM。2021年6月20日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=19162获取。

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    苏塞克斯电线公司“冷成型微型零件设计”。AZoM.2021年6月20日。< //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=19162 >。

  • 芝加哥

    苏塞克斯电线公司“冷成型微型零件设计”。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=19162。(访问2021年6月20日)。

  • 哈佛大学

    苏塞克斯电线公司2020.冷成形微型零件设计.AZoM, 2021年6月20日观看,//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=19162。

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