Выбор правильного метода оснастки зависит от вашего бюджета, сложности детали, типа материала, объема производства и сроков. Из этой статьи вы легко поймете ключевую разницу между твердыми и мягкими инструментами. Вы можете выбрать лучший метод оснастки для своих производственных процессов, поняв ограничения и сильные стороны методов твердой и мягкой оснастки.

Что такое оснастка в производстве

В производственном процессе метод оснастки относится к процессу разработки конструкции, а затем производства точных инструментов, приспособлений, форм и штампов для производства деталей. Эти точные и гибкие инструменты производятся для преобразования сырья в желаемый продукт путем формования, резки и формования.

Мягкая оснастка

Мягкие инструменты, также известные как гибкие инструменты, изготавливаются из мягких и пластичных материалов, таких как алюминий, кремний, стекловолокно и углеродное волокно. Мастер-образцы используются для обработки мягких инструментов вместо обработки металлов. Для мелкосерийного производства мягкая оснастка также выступает в роли прототипа. Мягкая оснастка обеспечивает длительный срок службы, является гибкой оснасткой и экономически эффективна.

Что является примером программного инструмента?

Мягкие инструменты для производственных процессов включают формы из кремния, углеродного волокна и стекловолокна, а также алюминиевые формы, предназначенные для литья под давлением и процедур литья из уретана [4].

Алюминиевая форма для литья под давлением является примером мягкой оснастки.

Жесткий инструмент

Твердая оснастка относится к формам из твердого и прочного материала для производственного процесса. Твердые инструментальные материалы включают сталь или никелевые сплавы. Эти инструменты представляют собой недорогие инструменты, которые позволяют производить крупные детали без замены и обслуживания. Эти методы жесткой оснастки подвергаются меньшему износу и обеспечивают стабильное, долговечное и ответственное производство деталей.

Примеры жесткого инструмента

• Формы из стали и никелевых сплавов, разработанные для литья под давлением.
• Многоместная пресс-форма.
• Формы из твердых материалов могут подвергаться воздействию высоких температур при обработке таких материалов, как PEEK и PEL [5].

Литье стали под давлением.

Видео на YouTube о мягких и жестких инструментах.

www.youtube.com/watch?v=7n1T3zDHmG4&pp=ygUcc29mdCB0b29saW5nIHZzIGhhcmQgdG9vbGluZw%3D%3D

Материалы мягкой оснастки: гибкость и универсальность

Мягкие материалы обеспечивают гибкую оснастку и универсальность при производстве деталей. Мягкие инструментальные материалы обеспечивают простоту работы по сравнению с твердыми материалами и являются экономичными инструментами. Инструменты из мягких материалов включают алюминий, резину, силикон и полиуретан.

силиконовый

Уретановые литейные формы изготавливаются из силикона. Силикон наиболее известен своей способностью принимать сложные формы и простотой изготовления. Он обладает хорошей устойчивостью к разрыву и хорошо работает при высоких температурах.

Резина

Каучуки обеспечивают прецизионную и гибкую оснастку. Резины могут различаться по уровню твердости. Каучуки обладают хорошей эластичностью и сопротивлением разрыву. Резиновые формы считаются хорошими для отливки таких материалов, как различные смолы, штукатурки и бетон.

Резиновая форма.

полиуретан

Благодаря хорошим механическим свойствам полиуретан широко используется в производстве промышленных деталей автомобильной и аэрокосмической техники. Полиуретан используется в качестве мягкого инструмента из-за его стойкости к истиранию и прочности. Полиуретан позволяет легко воспроизводить сложные и мелкие детали.

Полиуретановая форма.

Применение мягких инструментов

Мягкая оснастка считается подходящей для широкого применения из-за ее экономичности, возможности производства более крупных деталей и простоты изготовления. Некоторые важные применения мягких инструментов в производственных процессах обсуждаются ниже.

Макетирования

Мягкая оснастка в быстром процессе изготовления форм и деталей, что делает ее широко используемой. Мягкие инструменты позволяют инженерам легко тестировать функциональные возможности конструкции и при необходимости модифицировать их с меньшими затратами и эффективнее по сравнению с жесткими инструментами.

Мелкосерийное производство

Производство деталей в небольших объемах упрощается с помощью мягкой оснастки, где производители производят небольшие партии эффективных и экономичных деталей. Материалы этого метода оснастки можно использовать в течение длительного времени без замены.

Видео на YouTube об инструментах для мелкосерийного производства.

www.youtube.com/watch?v=LPx4nPWVOnQ&t=32s&pp=ygUcc29mdCB0b29saW5nIHZzIGhhcmQgdG9vbGluZw%3D%3D

Подрезы

Сложные геометрические детали, имеющие подрезы, могут потребовать особого обращения и специального материала. Мягкие материалы для инструментов, такие как силикон и резина, являются гибкими и позволяют образцу эффективно охлаждаться без растрескивания. Этот метод оснастки также позволяет легко извлекать образец после подготовки.

Преимущества мягкой оснастки

Мягкая оснастка позволяет использовать гибкие, точные и недорогие инструменты. В ситуациях, когда скорость, важные элементы, адаптируемость и экономическая эффективность имеют первостепенное значение, мягкие инструменты играют особенно важную роль. Для производственного процесса производства крупных деталей или небольших партий мягкая оснастка имеет решающее значение, поскольку она обеспечивает быстрое выполнение работ и гибкость.

Эффективность затрат

Резина, силикон и полиуретан дешевле по сравнению с другими твердыми материалами.

Гибкость

Ключевым моментом, присутствующим в программных инструментах, является динамическая гибкость проектирования и его развитие. Гибкость мягких инструментов позволяет легко изготовить конструкцию, а затем легко ее изменить.

Быстрые сроки выполнения работ

Быстрое реагирование, быстрые прототипы и быстрая итерация — ключевое значение для проектов на рынке. Возможность быстрой обработки делает все вышеперечисленное простым для мягкой оснастки.

Ограничения мягких инструментов

Несмотря на преимущества, следует учитывать ограничения мягких инструментов. К ограничениям относятся менее точная стабильность размеров, неспособность выдерживать большие объемы производства и меньшая долговечность. Все ограничения обсуждаются ниже.

Могут иметь менее точные допуски на размеры по сравнению с твердыми инструментами.

Мягкие инструментальные материалы являются гибкими и вызывают малые допуски на размеры по сравнению с твердыми инструментальными материалами.

Мягкие материалы могут не выдержать суровых условий крупносерийного производства.

Некоторые мягкие материалы для инструментов, такие как алюминий и стекловолокно, не подходят для производства крупных деталей, поскольку не обладают достаточной стойкостью к разрыву и износу.

Ограниченная долговечность

Мягкие инструментальные материалы в производственном процессе используются для изготовления только 100 или 1000 деталей. Меньшая прочность мягких материалов делает их срок службы меньше по сравнению с твердыми инструментальными материалами.

Материалы для твердого инструмента: прочность и точность

Высокие эксплуатационные характеристики и долговечность твердых инструментальных материалов позволяют эффективно работать с штампами, формами и другими производственными инструментами. Эти инструментальные материалы обеспечивают прецизионную оснастку, крупносерийное производство и повторяемые результаты.

Сталь

В качестве твердого инструментального материала используются различные марки стали, включая нержавеющую сталь, инструментальную сталь, легированную сталь и другие. Сталь является хорошим инструментальным материалом, поскольку обладает хорошей износостойкостью, термическими свойствами и твердостью. Стали позволяют производить миллионы деталей.

алюминий

Алюминий мягче и легче стали, что упрощает его установку и эксплуатацию. Не так хорош, как сталь, при крупносерийном производстве, но сталь может производить крупносерийное производство.

карбид

Композит карбида кобальта и вольфрама известен как карбид. Это очень твердый материал, который помогает при резке и обработке твердых материалов. Твердый сплав считается идеальным для механической обработки из-за его высокой прочности и превосходной износостойкости.

Твердосплавные твердые инструменты различной формы. с

Применение жесткого инструмента

Производственный процесс требует твердого инструмента, а мягкий инструмент достигает своих ограничений, и мы переходим к твердому инструменту. Твердая оснастка обеспечивает высокую долговечность, жесткие допуски, сложную геометрию и крупносерийное производство. Мы обсудим их ниже.

Крупносерийное производство

Производство большого количества деталей может осуществляться точно и непрерывно.

Жесткие допуски

Сложная геометрия с высокими допусками размеров.

Сложные геометрии

Сложную геометрию со сложными характеристиками можно легко проектировать и обрабатывать.

Преимущества жесткой оснастки

Жесткая оснастка обеспечивает более длительное время выполнения заказа и более высокие первоначальные затраты по сравнению с мягкой оснасткой. Твердая оснастка обеспечивает точность размеров, долговечность и крупносерийное производство, о чем речь пойдет ниже. Сравнивая преимущества и ограничения твердого и мягкого инструмента в производственном процессе, мы выберем наиболее подходящий для нас.

Размерная точность

Точность размеров обеспечивается твердостью и исключительной прочностью твердого инструментального материала.

Долговечность

Высокая прочность твердого инструментального материала позволяет производить крупногабаритные детали.

Крупносерийное производство

Высокая прочность и превосходная износостойкость позволяют из твердых инструментальных материалов изготавливать миллионы деталей за весь срок службы, что делает их недорогим инструментом при крупносерийном производстве.

Ограничения жесткого инструмента

Ограниченность твердого инструмента не позволяет нам выбирать твердый инструмент. Основными ограничениями жесткого инструмента являются высокие первоначальные затраты и более длительные сроки выполнения заказа, которые обсуждаются ниже.

Высокие первоначальные затраты

Твердый инструмент имеет более высокую первоначальную стоимость, чем мягкий инструмент, из-за таких факторов, как материал, настройка, производство и проектирование.

Более длительное время выполнения заказа

Жесткая оснастка требует более длительного времени на проектирование и обработку по сравнению с мягкой оснасткой. Также включает в себя постобработку, такую ​​как термическая обработка.

В чем разница между мягкими и твердыми инструментами?

Соображения стоимости: разбивка затрат на мягкую и твердую оснастку

Первоначальная стоимость мягкой оснастки меньше, чем жесткой, причина которой обсуждается ниже. Поддерживаемая стоимость мягкой оснастки выше по сравнению с твердой оснасткой, что также обсуждается ниже.

Первоначальные инвестиционные затраты

Твердые инструментальные материалы, такие как алюминиевая сталь и карбид, и их обработка являются дорогостоящими по сравнению с мягкими инструментальными материалами, включая полиуретан, силикон и резину.

Текущие расходы на техническое обслуживание

Кремний, резина и полиуретан гибки и менее долговечны, поэтому пригодны только для 100–1000 деталей за срок службы. Замена и уход за таким материалом требуют больших затрат по сравнению с твердыми материалами, которые более долговечны и обладают отличной износостойкостью.

Система принятия решений: выбор правильного метода оснастки

Всегда есть некоторые соображения, которые мы должны учитывать при выборе точного метода оснастки. Ниже обсуждаются некоторые факторы, которые иллюстрируют, что лучше между мягким инструментом и твердым инструментом.

Объем производства

Твердая оснастка обладает отличной износостойкостью и долговечностью, поэтому демонстрирует высокие объемы производства.

Бюджет

Первоначальные инвестиции в твердую оснастку высоки, но для долгосрочного и массового производства твердая оснастка экономически эффективна. Несмотря на то, что первоначальные инвестиции в мягкие инструменты невелики, обслуживание требует высоких затрат.

Сложность детали

Твердые инструменты затрудняют создание сложной геометрии, но мягкие инструменты, благодаря своей гибкости и простоте изготовления, позволяют легко изготавливать сложные детали.

Желаемые допуски

Гибкость и меньшая прочность мягкого инструментального материала делают его допуск на размеры меньшим по сравнению с твердым инструментом.

Требования к времени выполнения заказа

Требования к времени выполнения заказа для твердого инструмента высоки, поскольку для его обработки, термообработки и проектирования требуется больше времени.

FAQ

Мягкая оснастка для листового металла и твердая оснастка

Мягкая оснастка для листового металла проста, обеспечивает небольшой объем работы, экономична и хороша для прототипов, но легко изнашивается и менее точна. Твердая оснастка требует больших первоначальных затрат, сложной механической обработки и большого времени производства, но обеспечивает точные размеры, отличную стабильность размеров и высокую долговечность.

Обработка с ЧПУ Мягкая оснастка против жесткой оснастки

Обработка мягких материалов с ЧПУ проста и позволяет легко создавать сложные формы, но легко деформируется или рвется по сравнению с твердыми инструментами.