Большинство людей относятся к металлоизделиям как к простой позиции в каталоге. Вы выбираете размер резьбы, смотрите цену и переходите к следующему пункту.
На сайте ShincoFab, Я много лет проработал на производстве и видел, как эта ошибка приводит к повреждению металлических деталей. Буквально в прошлом месяце нам пришлось списать поддон с алюминиевыми корпусами из сплава 5052, поскольку заказчик указал неподходящие крепежные элементы для использования в условиях открытого воздуха, что привело к гальваническая коррозия в ходе наших испытаний в солевом тумане. Даже отличная конструкция теряет все свои преимущества, если из-за неправильно подобранного крепежа изделие начинает ржаветь, греметь или выходить из строя на сборочной линии.
В этом руководстве я расскажу вам о надежном методе выбора подходящих крепежных элементов для листового металла. Вы узнаете, как правильно выбрать оптимальный крепеж, подобрать материалы для минимизации коррозии и разработать CAD-файлы так, чтобы детали плавно соединялись друг с другом. Кроме того, я расскажу о скрытых затратах на изготовление инструментов и о способах устранения неполадок на производстве, если что-то пойдет не так.
Давайте сразу перейдем к делу, чтобы вы уже сегодня смогли создать более надежный и качественный продукт.
Как выбрать крепеж для листового металла: стратегия и планирование
Почему выбор аппаратного обеспечения может как обеспечить успех, так и погубить ваш проект
Неправильный выбор комплектующих ставит под угрозу качество продукции. Непрочное соединение приводит к появлению скрипов. Неподходящий металл вызывает ржавчину.
Если вы отложите решение вопросов, связанных с аппаратным обеспечением, до самого конца разработки, вам придется за это дорого заплатить. Своевременное планирование избавит вас от лишних хлопот. Оно обеспечит быструю работу вашей сборочной линии. Кроме того, это позволит вам держать бюджет под контролем.
5 быстрых вопросов, которые помогут вам выбрать идеальную фурнитуру
Ответы на пять вопросов, касающихся вибрации, возможности разборки, доступности, толщины и условий эксплуатации, помогут вам подобрать подходящие крепежные элементы для вашего проекта. Задайте себе эти вопросы, прежде чем приступить к просмотру каталога:
- Разборка: Придётся ли мне потом это разбирать? Если да, то используйте винты или болты.
- Вибрация: Будет ли эта деталь вибрировать? Если да, то не используйте стандартные винты. Вместо этого используйте заклепки или стопорные гайки.
- Доступность: Можно ли добраться до задней части соединения? Если нет, то вам понадобятся глухие заклепки или самозажимные гайки.
- Толщина: Какова толщина моего металла? Для тонкого металла требуются крепежные детали с самозажимным механизмом. В лист, тонкий как бумага, невозможно нарезать резьбу.
- Окружающая среда: Будет ли эта конструкция стоять на улице под дождем? Если да, то вам понадобятся подходящие по цвету металлические детали, устойчивые к ржавчине.
Как проектировать аппаратное обеспечение с учетом возможности ремонта
Потребители хотят самостоятельно ремонтировать свои вещи. Кроме того, новые экологические нормы вынуждают компании выпускать продукцию, пригодную для ремонта.
Если вы широко используете несъемные заклепки, у ваших клиентов возникают трудности. Им будет непросто заменить разряженный аккумулятор или треснувший экран. Используя стандартные съемные винты, вы делаете свой продукт пригодным для модернизации. Такой подход укрепляет лояльность к бренду. Кроме того, это позволяет избежать попадания вашего продукта на свалку.
Как избежать задержек в цепочке поставок с помощью аналогов заводской продукции
Многие инженеры просто наклеивают на изделие фирменную этикетку, например, PEM®, на свои чертежи в системе САПР. Это может оказаться ловушкой.
Недавно я стал свидетелем того, как стартап в сфере робототехники едва не пропустил запуск своего продукта. Они жестко зафиксировали в техническом задании использование оборудования для шасси от одного конкретного американского бренда, срок поставки которого составлял 10 недель. Нашей команде по закупкам в ShincoFab пришлось вмешаться. Если вы производите продукцию за рубежом, требование использования конкретного бренда приводит к задержкам в цепочке поставок. Вам может придется ждать недели только ради одной коробки стандартных гаек.
Вместо этого укажите необходимые размеры, резьбу и материал. Добавьте в чертеж примечание, в котором прямо разрешается использовать заводские аналоги. Когда мы перевели этот стартап на идентичное оборудование местного производства, мы сократили срок выполнения заказа до 4 дней и сэкономили им примерно 30% на затратах на крепеж.
Каковы основные виды крепежа для листового металла?
4 основных варианта аппаратного обеспечения
Четыре основных типа крепежа для листового металла — это заклепки, винты, гайки и болты, а также самозажимные крепежные элементы. Каждый из них решает свою задачу при сборке:
- Заклепки: Быстро и надежно. Они отлично подходят для быстрой сборки. Достаточно просто вставить их и продолжить работу. Однако следует избегать их использования на деталях, подверженных сильным вибрациям, так как со временем вибрация может привести к их ослаблению.
- Винты: Легко снимаются. Винты — лучший выбор для деталей, которые в будущем потребуют технического обслуживания. Саморезы нарезают резьбу самостоятельно при закручивании. Механические винты вкручиваются в отверстия с предварительно нарезанной резьбой, что обеспечивает точную посадку.
- Основы: Максимальная прочность. Выбирайте их, если вам нужна высокая несущая способность. Они обеспечивают максимальное усилие зажима. Минус в том, что они тяжелые и громоздкие. Кроме того, для их установки необходим доступ с обеих сторон металлической детали.
- Крепежные элементы с самозажимным механизмом: Идеально подходят для тонкого металла. Их вдавливают в заранее пробитое отверстие. Металл под действием холодного деформирования вдавливается в выступы крепежа. Они соединяются и становятся единым целым с вашей деталью.
«Data Slot»: истинная стоимость оборудования
При расчете стоимости крепежа для листового металла следует учитывать как цену самой детали, так и затраты на ручной труд, необходимый для монтажа. Ниже приведены типичные полные затраты на различные типы крепежа (Примечание: цены являются приблизительными средними значениями и могут варьироваться в зависимости от поставщика):
| Тип оборудования | Ориентировочная стоимость детали (за 1 тыс. шт.) | Время установки | Расчетная себестоимость с учетом накладных расходов | Лучшее для |
|---|---|---|---|---|
| Стандартные гайки и болты | ~$20 | 12 часов | ~$380 | Небольшой объём, высокая нагрузка |
| Сварная гайка | ~$45 | 8 часов | ~$285 | Толстый металл, постоянный |
| Гайка с самозажимным креплением (ручная) | ~$60 | 6 часов | ~$240 | Средний объем, тонкий металл |
| Гайка с самозажимным креплением (автоматическая) | ~$60 | 1,5 часа | ~$105 | Массовое производство в больших объемах |
Правила проектирования металлоконструкций в CAD для оборудования
Как подобрать материал крепежа к листовому металлу
Не стоит бездумно смешивать металлы.
- Твёрдость: Ваша самозажимная крепежная фурнитура обязательно будет тверже, чем ваш листовой металл. Подумайте об этом. Если вдавливать мягкую алюминиевую гайку в твердый стальной лист, гайка деформируется. Она не сможет надежно зацепиться.
- Гальваническая коррозия: Если установить стальную фурнитуру в алюминиевую деталь и оставить её на открытом воздухе, она превратится в миниатюрную батарейку. Различные металлы вступают в реакцию и подвергаются коррозии. По возможности подбирайте фурнитуру в тон листовому металлу. В алюминиевых деталях используйте алюминиевую фурнитуру, чтобы избежать появления ржавчины.
Можно ли с помощью лазера вырезать отверстия для самозажимных крепежных элементов?
Для пробивания отверстий под крепеж с самозажимным соединением настоятельно рекомендуется использовать штамповочный пресс с ЧПУ вместо волоконного лазера, чтобы избежать упрочнения краев металла. Ниже приводится сравнение этих двух методов:
- Штамповка с ЧПУ: Металлическая кромка остаётся мягкой. Насечка застёжки идеально впивается.
- Лазерная резка: Кромка становится слишком твёрдой. Лазеры создают Зона теплового воздействия (ЗТВ) который плавит и упрочняет край отверстия. Металл не может свободно проникать в канавки. Крепеж может прокручиваться на месте или выталкиваться наружу. Пробивание отверстий является стандартной рекомендуемой практикой при использовании самозажимного крепежа.
Основные правила проектирования при размещении аппаратных компонентов
При размещении компонентов следует соблюдать три правила проектирования в САПР: проверять минимальную толщину металла, соблюдать расстояние до краев и проверять глубину зенкерования:
- Толщина: Проверьте код хвостовика в техническом паспорте крепежа, чтобы убедиться в соответствии минимальной толщине металла. Если толщина вашего металла составляет 0,040 дюйма, убедитесь, что хвостовик крепежа короче этого значения. В противном случае он может выступать и нарушить плотную посадку.
- Расстояние до края: Старайтесь не проделывать отверстие слишком близко к краю или изгибу. При вдавливании крепежа металл, скорее всего, выпячится или деформируется. Хорошее практическое правило — оставлять расстояние от отверстия до любого края не менее чем в два раза больше толщины металла.
- Зенкеры: Если вы хотите, чтобы головки винтов лежали ровно, воспользуйтесь зенкером. Просто убедитесь, что толщина металла достаточна для того, чтобы полностью скрыть головку винта, не пробив при этом обратную сторону.
Как установить крепеж для листового металла в процессе сборки
Сколько стоит изготовление штампов для производства металлоизделий?
Обязательно учитывайте, какие инструменты вам понадобятся. Установка глухих заклепок, как правило, весьма экономична. Обычно для этого достаточно базового ручного инструмента (часто размером от $20 до $30). Гайки с самозажимным креплением очень эффективны, но для их установки требуется мощный шпиндельный пресс. Если вы владелец небольшой мастерской или занимаетесь ремонтом самостоятельно, останавливайтесь на крепеже, для установки которого у вас уже есть инструменты. Как правило, не рекомендуется покупать крепеж премиум-класса, если у вас нет оборудования для его установки.
Отделочные материалы и покрытия: когда их устанавливать
Неправильная последовательность действий при обработке поверхности может привести к повреждению оборудования.
- Окраска и порошковое покрытие: Установите распорки и заклепки до ты рисуешь.
- Гальваника и анодирование: Однажды я был свидетелем того, как инженер из другой компании списал алюминиевые шасси общей стоимостью примерно $10,000, потому что они попросили завод впрессовать стальные стойки ещё до анодирования. Стальные крепежные детали растворяются в ванне для анодирования алюминия. Крайне важно устанавливать крепеж из нержавеющей стали после Процесс анодирования завершен. В компании ShincoFab наши инженеры по CAM выделяют и выделяют эти этапы в вашей технологической карте, чтобы предотвратить подобную катастрофу.
Слот для данных: проектирование с учетом видов поверхности
При нанесении поверхностных покрытий на детали из листового металла следует учитывать накопление покрытия в критически важных отверстиях, пазах, резьбе и сопрягаемых элементах. Используйте допуски на размеры и качество поверхностис учетом указанного процесса и толщины покрытия: для порошкового покрытия обычно требуется зазор, рассчитанный на толщину покрытия примерно 0,08 мм с каждой стороны, тогда как анодирование типа II, как правило, увеличивает толщину примерно на 0,01 мм с каждой стороны. Для резьбовых отверстий и соединений с узкими допусками укажите необходимость маскировки, нарезания резьбы после обработки или припуск, соответствующий конкретному виду отделки, согласованный с вашим поставщиком услуг по отделке. Воспользуйтесь следующим руководством, чтобы обеспечить надежное соединение и сохранить работоспособность резьбы:
| Тип отделки | Добавленная толщина | Требуется отверстие увеличенного размера |
|---|---|---|
| Анодирование (стандартное) | Минимальный | + 0,00 мм |
| Цинкование | 0,01 мм – 0,02 мм | + 0,02 мм |
| E-покрытие | 0,02 мм – 0,04 мм | + 0,05 мм |
| Порошковое покрытие | 0,06 мм – 0,10 мм | от +0,10 мм до 0,15 мм |
Раздел «Данные»: контроль качества и валидация
Откуда вы знаете, что ваше оборудование не выйдет из строя в полевых условиях? Вы тестируете его до предела прочности.
Надежные заводы используют испытательную машину для проверки на выкручивание или выталкивание. Они берут образец панели и вставляют в него распорку M4. Затем с помощью гидравлического пресса на него оказывают давление до момента выскакивания. Если в каталоге указано, что крепеж должен выдерживать усилие 200 фунтов, но он выскакивает при 150 фунтах, завод останавливает производственную линию. Настоятельно рекомендуется проводить разрушающие испытания на первой партии продукции.
Как исправить типичные ошибки при монтаже металлоконструкций
Как устранить поврежденную резьбу, прокручивающиеся заклепки и выдавленные крепежные детали
Часто такие типичные ошибки при работе с листовым металлом, как сорванная резьба, прокручивающиеся заклепки и выдавленные крепежные элементы, можно устранить с помощью методов, применяемых в цехе. Сначала попробуйте следующие способы устранения неисправностей:
- Поврежденные резьбы: Может быть, кто-то перетянул винт и повредил резьбу в отверстии? Просто рассверлите отверстие чуть больше. Затем установите резьбовую вставку, например Helicoil. Это позволит укрепить резьбу.
- Вращающиеся заклепки: Если поп-заклепка вращается и не поддается высверливанию, не паникуйте. Зажмите фланец зажимными клещами. Это зафиксирует заклепку. Затем просверлите отверстие по центру острым сверлом.
- Выведенное из эксплуатации оборудование: Если самозажимная гайка выскочила, скорее всего, отверстие было слишком большим. Обычно деталь можно спасти. Воспользуйтесь гайкой для сварки чуть большего размера и приварите её точечной сваркой на место.
Умение исправлять ошибки, допущенные на производстве, — это ценный навык. Но когда слышишь гидравлический ‘хлопок’ пресса для крепежа на производстве, хочется быть уверенным, что всё сделано правильно с первого раза. Оптимальный подход — заранее спланировать установку крепежа.
Заключение
Выбор подходящих крепежных элементов для листового металла не должен превращаться в игру в угадайку. Заблаговременное планирование, подбор подходящих металлов и проектирование с учетом производственных условий позволяют предотвратить неисправности ещё до их возникновения. Помните: крепежный элемент будет надежным только в том случае, если отверстие, в которое он вставляется, соответствует его требованиям.
В компании ShincoFab мы ежедневно сталкиваемся с этими проблемами при обработке листового металла на нашем производстве. Надежный партнер по производству поможет вам выявить эти ошибки в конструкции деталей до того, как вы потратите деньги на неудачную партию продукции.
Прежде чем завершить работу над следующим CAD-файлом, проверьте его на соответствие правилам, изложенным в данном руководстве. Вы сэкономите время, сократите затраты на сборку и создадите долговечный продукт.
