Есть несколько способов завить или раздвинуть губу на цилиндрической части. Например, это можно сделать с помощью пресса или машины для орбитального формования. Однако проблема этих процессов (особенно первого) заключается в том, что они требуют большой силы.
Это не идеально для тонкостенных деталей или деталей, изготовленных из менее пластичных материалов. Для этих приложений появляется третий метод: профилирование.
Подобно орбитальной и радиальной формовке, прокатка представляет собой безударный процесс холодной штамповки металла. Однако вместо формирования головки стойки или заклепки этот процесс создает завиток или край на краю или ободе полой цилиндрической детали. Это можно сделать, чтобы закрепить один компонент (например, подшипник или крышку) внутри другого компонента или просто обработать конец металлической трубки, чтобы сделать ее более безопасной, улучшить ее внешний вид или облегчить вставку трубки. в середину металлической трубки. другая часть.
При орбитальной и радиальной формовке головка формируется с помощью головки молотка, прикрепленной к вращающемуся шпинделю, который одновременно оказывает направленное вниз усилие на заготовку. При профилировании вместо сопел используется несколько роликов. Головка вращается со скоростью от 300 до 600 об/мин, и каждый проход валика мягко толкает и разглаживает материал, придавая ему бесшовную и прочную форму. Для сравнения, операции по формованию дорожек обычно выполняются со скоростью 1200 об/мин.
«Орбитальный и радиальный режимы действительно лучше подходят для цельных заклепок. Это лучше для трубчатых компонентов», — сказал Тим Лауритцен, инженер по применению продуктов в BalTec Corp.
Ролики пересекают заготовку по точной линии контакта, постепенно придавая материалу желаемую форму. Этот процесс занимает примерно от 1 до 6 секунд.
«[Время формования] зависит от материала, насколько далеко его нужно переместить и какую геометрию должен сформировать материал», – сказал Брайан Райт, вице-президент по продажам Orbitform Group. «Необходимо учитывать толщину стенки и предел прочности трубы».
Рулон можно формировать сверху вниз, снизу вверх или вбок. Единственное требование – предусмотреть достаточно места для инструментов.
Этот процесс позволяет производить различные материалы, включая латунь, медь, литой алюминий, мягкую сталь, высокоуглеродистую сталь и нержавеющую сталь.
«Литой алюминий — хороший материал для профилирования, поскольку во время формовки может возникнуть износ», — говорит Лауритцен. «Иногда необходимо смазать детали, чтобы минимизировать износ. Фактически, мы разработали систему, которая смазывает ролики во время обработки материала».
Профилирование валками можно использовать для формирования стен толщиной от 0,03 до 0,12 дюйма. Диаметр трубок варьируется от 0,5 до 18 дюймов. «Большинство применений имеют диаметр от 1 до 6 дюймов», — говорит Райт.
Из-за дополнительного компонента крутящего момента при профилировании рулонами требуется на 20% меньше направленной вниз силы для формирования завитка или края, чем при обжимке. Поэтому этот процесс подходит для хрупких материалов, таких как литой алюминий, и чувствительных компонентов, таких как датчики.
«Если бы вы использовали пресс для формирования узла трубы, вам потребовалось бы примерно в пять раз больше силы, чем если бы вы использовали профилирование валками», — говорит Райт. «Более высокие силы значительно увеличивают риск расширения или изгиба трубы, поэтому инструменты становятся все более сложными и дорогими.
Существует два типа роликовых головок: статические роликовые головки и шарнирные головки. Статические заголовки являются наиболее распространенными. Он имеет вертикально ориентированные колеса прокрутки в заданном положении. Формирующая сила прикладывается вертикально к заготовке.
Напротив, поворотная головка имеет горизонтально ориентированные ролики, установленные на штифтах, которые движутся синхронно, как кулачки патрона сверлильного станка. Пальцы перемещают ролик радиально в формованную заготовку, одновременно прикладывая к узлу зажимающую нагрузку. Этот тип головки полезен, если части узла выступают над центральным отверстием.
«Этот тип применяет силу снаружи внутрь», — объясняет Райт. «Вы можете зажать внутрь или создать такие вещи, как канавки или подрезы для уплотнительных колец. Приводная головка просто перемещает инструмент вверх и вниз по оси Z».
Процесс формирования поворотного ролика обычно используется для подготовки труб к установке подшипников. «Этот процесс используется для создания канавки на внешней стороне детали и соответствующего выступа на внутренней стороне детали, который действует как жесткий упор для подшипника», — объясняет Райт. «Затем, как только подшипник будет установлен, вы придаёте форму концу трубки, чтобы закрепить подшипник. Раньше производителям приходилось врезать в трубку заплечик в качестве жесткого упора».
При оснащении дополнительным набором регулируемых по вертикали внутренних роликов шарнирное соединение может формировать как внешний, так и внутренний диаметр заготовки.
Статический или шарнирно-сочлененный, каждый ролик и узел роликовой головки изготавливаются по индивидуальному заказу для конкретного применения. Однако головка ролика легко заменяется. Фактически, одна и та же базовая машина может выполнять формовку и прокатку рельсов. Подобно орбитальной и радиальной формовке, формовка валками может выполняться как автономный полуавтоматический процесс или быть интегрирована в полностью автоматизированную систему сборки.
По словам Лауритцена, ролики изготовлены из закаленной инструментальной стали и обычно имеют диаметр от 1 до 1,5 дюймов. Количество роликов на головке зависит от толщины и материала детали, а также величины приложенного усилия. Наиболее часто используется трехроликовый. Для небольших деталей может потребоваться только два ролика, а для очень крупных деталей — шесть.
«Это зависит от применения, от размера и диаметра детали, а также от того, насколько сильно вы хотите переместить материал», — сказал Райт.
«Девяносто пять процентов приложений являются пневматическими», — сказал Райт. «Если вам нужна высокая точность или работа в чистом помещении, вам нужны электрические системы».
В некоторых случаях в систему могут быть встроены прижимные подушки для приложения предварительной нагрузки к компоненту перед формованием. В некоторых случаях в зажимную площадку можно встроить линейный регулируемый дифференциальный трансформатор для измерения высоты стопки компонента перед сборкой в целях проверки качества.
Ключевыми переменными в этом процессе являются осевая сила, радиальная сила (в случае формирования шарнирного ролика), крутящий момент, скорость вращения, время и смещение. Эти настройки будут различаться в зависимости от размера детали, материала и требований к прочности соединения. Подобно операциям прессования, орбитальной и радиальной формовки, системы формовки могут быть оборудованы для измерения силы и смещения с течением времени.
Поставщики оборудования могут предоставить рекомендации по оптимальным параметрам, а также рекомендации по проектированию геометрии преформ детали. Цель состоит в том, чтобы материал следовал по пути наименьшего сопротивления. Перемещение материала не должно превышать расстояние, необходимое для надежного соединения.
В автомобильной промышленности этот метод используется для сборки электромагнитных клапанов, корпусов датчиков, толкателей кулачков, шаровых шарниров, амортизаторов, фильтров, масляных насосов, водяных насосов, вакуумных насосов, гидравлических клапанов, рулевых тяг, подушек безопасности, рулевых колонок и т. д. антистатические амортизаторы Заблокируйте тормозной коллектор.
«Недавно мы работали над приложением, в котором мы сформировали хромированный колпачок поверх резьбовой вставки для сборки высококачественной гайки», — говорит Лауритцен.
Поставщик автомобилей использует профилирование для фиксации подшипников внутри корпуса водяного насоса из литого алюминия. Для фиксации подшипников компания использует стопорные кольца. Прокатка создает более прочное соединение и экономит стоимость кольца, а также время и затраты на нарезание канавок на кольце.
В производстве медицинского оборудования профилирование используется для изготовления суставных протезов и наконечников катетеров. В электротехнической промышленности профилирование применяется для сборки счетчиков, розеток, конденсаторов и аккумуляторов. Сборщики аэрокосмической продукции используют профилирование для производства подшипников и тарельчатых клапанов. Эта технология даже используется для изготовления кронштейнов походных печей, прерывателей настольных пил и трубной арматуры.
Примерно 98% производства в США приходится на малые и средние предприятия. Присоединяйтесь к Грегу Уитту, менеджеру по совершенствованию процессов в компании-производителе автофургонов MORryde, и Райану Куленбеку, генеральному директору Pico MES, и они обсудят, как предприятия среднего бизнеса могут перейти от ручного к цифровому производству, начиная с цеха.
Наше общество сталкивается с беспрецедентными экономическими, социальными и экологическими проблемами. Консультант по менеджменту и писатель Оливье Ларю считает, что основу для решения многих из этих проблем можно найти в удивительном месте: производственной системе Toyota (TPS).
Время публикации: 9 сентября 2023 г.