Design for Manufacturing 常見問題

您是否想過設計壓鑄製程的零件需要什麼？最佳登機口位置在哪裡？牆壁可以有多薄？可以添加哪些功能？

Dynacast 的高級應用工程師 Max Gondek 擁有普渡大學的機械工程學位，在壓鑄行業工作了十多年。在下面探索他對有關製造設計常見問題的回答：

為什麼製造設計 （DFM） 很重要？

Max Gondek：在設計階段儘早與 Dynacast 工程師合作非常重要，以便在進行重大（且關鍵）的更改時引導您朝著正確的方向前進。

DFM 將是相對較小的變化，將對零件質量、刀具壽命以及整個製造過程產生巨大影響。

Max Gondek：在下面的鑄件橫截面中，左視圖顯示了一個已被移除的大凹痕。這是金屬保護器的剖面圖，用於幫助薄化厚部分的牆壁。

在視圖的右側，我們大幅減少了金屬保護器。通常，您希望盡可能多地減少鑄件中的材料，但在這個具體範例中，去除過多的材料實際上會在鑄件的內邊緣產生薄壁狀況，從而導致可能的與流動相關的問題，或者更糟的是，鑄件上有一個孔

我們最終所做的是真正減少了金屬保護器的深度， 以及增加壁厚使其更加均勻。這為我們提供了更好的鑄造品質和材料流動。它還提高了我們的刀具壽命，並為我們提供了一些區域來製作一些頂針墊，即那些小圓圈。

Max Gondek：在下面的鑄件橫截面中，左視圖顯示了一個已被移除的大凹痕。這是金屬保護器的剖面圖，用於幫助薄化厚部分的牆壁。

在視圖的右側，我們大幅減少了金屬保護器。通常，您希望盡可能多地減少鑄件中的材料，但在這個具體範例中，去除過多的材料實際上會在鑄件的內邊緣產生薄壁狀況，從而導致可能的與流動相關的問題，或者更糟的是，鑄件上有一個孔

我們最終所做的是真正減少了金屬保護器的深度， 以及增加壁厚使其更加均勻。這為我們提供了更好的鑄造品質和材料流動。它還提高了我們的刀具壽命，並為我們提供了一些區域來製作一些頂針墊，即那些小圓圈。

您有專門的團隊來協助 DFM 嗎？

馬克斯·岡德克：是的。我們每天都在做這些事情。我們的日常工作是 DFM 和為客戶分析鑄件。我們喜歡儘早參與，也喜歡在零件設計方面進行合作。

我們的團隊會審視每項設計，並根據合金、零件尺寸、品質要求等，提出最適合您的建議以及壓鑄工藝。我們在所有設施中利用了各種各樣的專業知識——我們擁有一支多方面的團隊，他們將始終一起工作。

一次，我們會召集工程經理一起審查我們正在進行的設計，以完善它們，並努力找到一個不僅適用於一家工廠，而且適用於整個 Dynacast 的解決方案。此外，我們還利用鑄造模擬軟體 （MAGMA） 來幫助我們完成最終流程。

DFM 如何幫助避免收縮孔隙率？

Max Gondek：當我們獲得需要評估的模型時，我們做的第一件事就是嘗試將其變薄並減輕重量，同時保持均勻的壁厚。均勻的壁厚在壓鑄中非常重要。

在壓鑄中，鋼製工具以高速填充熔融材料 - 鋁，magnesium， zinc——高速。鑄件的外部首先凝固，然後向內流動。當它凝固時，鑄造合金會體積收縮，從而產生收縮孔隙率。這是您在壓鑄中看到的主要缺陷之一。從本質上講，該部分留下了類似海綿的小孔。

為了避免孔隙，我們建議（這是一個非常簡單的例子）添加減重器或金屬保護器，以盡可能多地去除該質量。

最終目標是盡可能接近均勻的壁厚，因為這將允許均勻的凝固模式，從而盡可能減少收縮孔隙率。在下面的範例中，我們從零件的頂部和底部去除了材料，並在前面的擠壓件中添加了一些金屬保護器，以嘗試將其變薄。

減輕重量相對簡單，但它對零件品質有巨大影響，進而影響生產，從而顯著縮短週期時間。壓鑄通常受到製造零件的速度的限制，從鑄件中去除材料，這使得零件能夠更快地凝固並導致每小時的注射次數更多，從本質上降低零件成本。

拔模如何影響壓鑄零件設計？

Max Gondek：一旦零件的總體形狀完成，並且稍微變薄，拔模就是您需要添加的下一個關鍵內容。

我對越來越不相關的草稿最好的類比是老式的冰塊托盤。你把水倒進去，把它放在冰箱裡，等一會兒，把它拿出來，然後你彎腰並敲碎托盤，看著冰塊掉出來。然而，當你把這些冰塊打碎時，它們並不是完美的正方形。冰塊托盤在模具中有錐形邊緣或拔模，以允許冰塊流出。

完全相同的邏輯也適用於壓鑄。如果你沒有吃水並且所有的牆壁都是垂直的，鑄件就會粘在工具上。您將無法將零件從工具中取出並繼續製作鑄件。

因此，我們已經精簡了零件，添加了草稿，現在，我們需要評估添加半徑、圓角和圓角。

圓角和半徑在零件設計中有哪些優點？

Max Gondek：圓角和半徑打破壓鑄件的尖角。經驗法則是，除了分型線（兩塊工具鋼連接在一起的地方）之外，壓鑄件上不能有尖角。

從鑄造方面來看，這將有助於材料流動並降低應力集中。當鑄件凝固時，它實際上會給鑄件施加材料應力，因此使用圓形和圓角實際上會降低應力集中並有助於防止鑄件開裂——絕對是一個很大的優勢！這些功能也將延長刀具壽命。

如果我的零件一直測試失敗怎麼辦？DFM 如何提供幫助？

Max Gondek：讓我帶您了解大多數人在設計壓鑄時常犯的一個錯誤。想像一下，將您的零件進行有限元分析 （FEA），但由於不符合結構要求而失效。大多數人嘗試做的一件事就是他們試圖讓它變得更厚。它們增加了更多的質量，反過來又增加了半徑和壁厚。越厚越強，對吧？不。

如果您嘗試提高鑄造強度 ，您能做的最好的事情就是添加肋骨、腹板等結構方面。

頂針凸台的作用是什麼？

Max Gondek：所以，正如我之前提到的，你有拔模，它有助於鑄件從工具上脫落，但實際上需要推開鑄件的東西之一稱為頂針。

你知道，這些將是工具鋼中的鋼銷，實際上可以驅動鑄件並將其從工具上移開。因此，他們將物理地推開鑄件，這樣就可以將其彈出，用機器人抓取，然後，你知道，在任何後處理過程中使用。有些鑄件從一開始就設計得很好，不需要任何花哨的東西。不過，其他鑄件可能需要為頂針添加特定功能。

右上角的圖像可以顯示，也許，一個添加到側面的頂針式凸台，可以讓你推動。一般來說，你想推肋骨的頂部，不一定是像盒子的底部一樣。如果你有一些散熱器鰭片，很多時候我們也會在上面添加頂針凸台，如右下角所示。所以，這些將再次為我們提供一個區域來推動，將鑄件推離工具鋼。

公差在壓鑄過程中的重要性是什麼？

Max Gondek：儘早弄清楚你的設計真的很重要。您可能有一個漂亮的 CAD 模型。看起來很棒。它有所有的拔模、圓角和圓角，但我們需要確保它也符合公差要求。

在我們這邊，我們可以幫助分型線設計、工具配置、溫度變化和分析，但在零件幾何方面必須完成大量工作，這些工作會影響尺寸側，例如線性收縮。您還必須了解壓鑄的局限性。

從公差方面來看，如果您想減少加工，壓鑄是滿足所需公差的絕佳解決方案。

材料如何在製造設計中發揮作用？

Max Gondek：材料在 DFM 過程中與前面提到的任何其他步驟一樣重要。材料選擇在組件設計中起著重要作用。無需贅述太多細節，我能為您提供的最好地方是我們的金屬選擇器工具。 我強烈推薦這個工具。它允許您在導熱係數、拉伸強度、重量、密度等之間實時切換。您可以真正弄清楚哪種合金對您和您的項目最有意義。