Стоманена арматура и щамповане на иго за високо-скоростни миниатюрни релета и превключватели

За високо{0}}скоростни миниатюрни релета арматурата и игото трябва да осигуряват контролиран магнитен път без добавяне на ненужна маса или механично съпротивление. Поради това прецизните части за щамповане на релейна арматура изискват едновременен контрол на магнитната пропускливост, якостта на опън, плоскостта, дебелината, височината на резеца и повторяемостта на размерите, а не обикновено формоване на лист-метал.

 

За високо{0}}циклични релейни механизми изборът на материал между SPCC, DT4 електрическо желязо и силиконова стомана трябва да се основава на изискванията за магнитна верига, работна честота, механично натоварване и геометрия на щамповане. Един стабилен процес на щамповане може да поддържа критични размери около ±0,01 mm, докато вторичното отстраняване на грапавци и инспекцията на CMM контролират функционалните повърхности, които определят движението на арматурата и монтажа на хомут.

 

 

 

Миниатюрно реле преобразува електромагнитната сила в механично движение. Следователно арматурата трябва да изпълнява две задачи едновременно:

Завършете магнитната верига с достатъчно ниско съпротивление.

Движете се бързо и многократно без прекомерна инерция или деформация.

 

Инженерният проблем става по-труден, тъй като размерите на релето намаляват. Намаляването на дебелината на арматурата намалява масата, но също така намалява твърдостта на секцията. Прекомерното изтъняване може да увеличи огъването, изкривяването и промяната на размерите след щамповане.

 

Части за щамповане на релейна арматура: магнитни и механични параметри

 

Инженерен фактор	Ефект върху арматурата на релето	Типично съображение за контрол
Магнитна пропускливост	Определя предаването на магнитния поток	Клас на материала и термична обработка
Поведение при насищане	Ограничава плътността на магнитния поток	Проектиране на електромагнитна верига
Граница на провлачване	Контролира трайната деформация	Избира се според натоварването и геометрията
Дебелина на листа	Влияе върху масата и магнитния път	Контролира се чрез входящ материал
Плоскост	Влияе на контакта-с лице	Контрол на щамповане и нивелиране
Височина на борда	Може да попречи на въздушната междина	Прогресивна матрица + премахване на мустаци
Състояние на повърхността	Влияе върху монтажа и контакта	Почистване и повърхностна обработка
Толерантност на размерите	Определя прилягането и магнитната междина	Прецизна матрица + проверка на CMM

 

Арматурата е особено чувствителна към промяна-на въздушната междина. Дори малка промяна в разстоянието между арматурата и магнитния полюс може да промени магнитната сила, налична за задействане.

 

Поради тази причина качеството на щамповането трябва да се оценява на ниво функционално сглобяване, а не само чрез проверка на размерите.

 

Защо ниската маса има значение при-високоскоростните релета

Инерцията на арматурата се увеличава с масата. По време на бързо превключване, прекомерната движеща се маса може да допринесе за по-дълго време за реакция, по-голяма енергия на удара и увеличен механичен стрес.

 

По-тънкият компонент не е автоматично по-добър. Дизайнът трябва да балансира:

Площ на магнитното напречно-сечение
Механична твърдост
Маса на арматурата
Плоскост
Радиус на формиране
Монтажна геометрия
Необходима честота на превключване

За миниатюрни релейни компоненти този баланс обикновено се установява по време на прегледа на DFM, преди да започне производството на прогресивни -матрици.

 

IATF 16949 контрол на размерите за стоманено щамповане на релейна ярма

Яремът обикновено остава неподвижен и представлява част от магнитната верига. Следователно неговата геометрия изисква висока стабилност на позицията около монтажните отвори, функциите за локализиране и магнитните интерфейси.

 

Планът за производствен контрол може да включва:

Проверка на входящия материал
Измерване на дебелината на рулона
Прогресивна -матрица-проверка на първата част
В-процес проверка на размерите
Проверка на-височината
Измерване на плоскост
CMM проверка на критични профили
Проследимост на партидата
Окончателна визуална проверка
PPAP документация, където се изисква

За автомобилни релейни приложения рамката за качество IATF 16949 осигурява подходяща структура за контрол на процеси, проследимост и управление на несъответствия.

 

Поискайте безплатна DFM оценка и оферта

 

 

Дебелината не е просто спецификация на материала. За магнитен компонент с малко напречно-сечение, промяната на дебелината директно променя както магнитната площ, така и механичната коравина.

 

Ако чертежът определя номинална дебелина от 0,50 mm, например, вариацията във входящата лента може да повлияе на:

Пътят на магнитния поток
Маса на арматурата
Формирана височина
Позиция на огъване
Връзка-към-контакт
Монтажно разрешение
±0,01 mm контрол на щамповането за миниатюрни релейни компоненти

Критичните размери може да изискват контрол от ±0,01 mm в зависимост от геометрията на компонента и набора от функционални допуски.

 

Типичните критични характеристики включват:

Обща дължина на арматурата
Ширина на лицето- на пръта
Диаметър-на монтажния отвор
Разстояние от-до-ръба
Височина на огъване
Намиране-на позицията на раздела
Стъпка на монтаж на хомот
Плоскост на магнитни повърхности

Не всяко измерение изисква ±0,01 mm. Прилагането на ненужно тесни допуски увеличава разходите за инструменти и проверка, без да подобрява производителността на релето. Правилният подход е да се идентифицират CTQ размерите от магнитния и механичния стек-нагоре.

 

Прогресивно щамповане за производство на релейна арматура и ярем

Прогресивната матрица може да интегрира множество операции в една производствена последователност:

Хранене на бобина
Позициониране на пилота
Пиърсинг
Прорязване
Нарязване
Формиране
Огъване
Отрежете-
Разделяне на части

За -обемно щамповане на стоманена ярма на реле, прогресивното щамповане осигурява повтарящо се позициониране и контролиран поток на материала.

 

Дизайнът на матрицата трябва да отчита:

Якост на опън на материала
Дебелина на материала
Хлабина на срязване
Геометрия на щанца
Износване на матрицата
Springback
Оформление на лентата
Евакуация на скрап
Подравняване-на-щанца

За миниатюрни компоненти, прекомерната хлабина може да генерира неравности и нестабилност на размерите, докато недостатъчната хлабина може да увеличи силата на пробиване и да ускори износването на инструмента.

 

Равнината е функционален параметър

Арматура с приемлива дължина и ширина все още може да се провали при сглобяването поради остатъчно напрежение или локално изкривяване.

Плоскостта се влияе от:

Остатъчно напрежение на бобината
Посока на търкаляне
Последователност на щамповане
Неравномерни сили на рязане
Формиращи операции
Износване на инструмента
Твърдост на материала

Когато лицевата страна на магнитния полюс изисква близък контакт, изискването за равнинност трябва да бъде посочено на инженерния чертеж и измерено с помощта на подходяща базова система.

 

Инспекция на CMM и проверка на CTQ

За сложни геометрии на арматура, инспекцията на CMM може да провери множество характеристики от една базова структура.

Типична програма за инспекция може да оцени:

 

Характеристика	Метод на проверка	Инженерно предназначение
Профил	CMM	Проверете магнитната/механичната геометрия
Диаметър на отвора	Оптичен/CMM габарит	Проверете годността на монтажа
Позиция на отвора	CMM	Контролна връзка за монтаж
Дебелина	Микрометър	Проверете състоянието на материала/процеса
Плоскост	CMM/плоскомер	Контролно положение на арматурата
Височина на борда	Оптично измерване	Предотвратете смущения при сглобяване
Височина на огъване	Ръстомер/CMM	Проверете формираната геометрия

 

За производството на PPAP анализът на -системата за измерване трябва също така да установи дали избраният измервателен уред може надеждно да разграничи вариацията на процеса от вариацията на измерването.

 

 

 

Щанцоването неизбежно създава срязан ръб, състоящ се от няколко зони: преобръщане, полирана зона, зона на счупване и грапавица.

 

За миниатюрни релейни компоненти неравностите могат да станат функционални дефекти, а не козметични несъвършенства.

Бързането може:

Намалете хлабината на монтажа
Пречат на движението на арматурата
Създайте замърсяване с частици
Повреда на изолацията
Влияе на магнитния полюс-за поставяне на лицето
Увеличете вариацията на размерите

Контрол на височината на борда съгласно дисциплината ISO 9001 и IATF 16949

Приемливостта на неравности трябва да се установява от чертежа на компонента и изискванията за сглобяване, а не от универсална стойност.

Подходящият процес на отстраняване на ръбове зависи от:

Клас на материала
Дебелина на листа
Височина на борда
Геометрия на ръба
Изискване за грапавост на повърхността
Изисква се запазване на размерите
Обем на производство

Полиране с валяк за щамповани миниатюрни релейни компоненти

 

Полирането с валяк може да премахне или намали свободните неравности, като същевременно подобрява консистенцията на ръбовете в партидите.

Полезно е, когато:

 

Компонентите имат относително здрава геометрия
Необходима е обработка на ръбове от няколко страни
Необходима е обработка с голям{0}}обем
Загубата на размери трябва да остане контролирана

Процесът трябва да бъде валидиран, тъй като прекомерното механично полиране може да закръгли функционални ръбове и да промени малки елементи за локализиране.

 

Химическо премахване на ръбове за прецизни стоманени компоненти

Химическото почистване може да осигури достъп до трудни вътрешни ръбове и геометрии, които са трудни за механично достигане.

Контролът на процеса обаче трябва да включва:

 

Химическа концентрация
Температура на ваната
Продължителност на лечението
Изплакване
Неутрализиране
Сушене
Предотвратяване на корозия

Прекомерната-обработка може да премахне излишния материал и да промени геометрията на миниатюрните елементи.

За компоненти, които впоследствие се използват в електрически модули, остатъците от почистване и защитата от корозия също трябва да бъдат контролирани.

 

Механично срещу химическо почистване

Процес	Основно предимство	Основно ограничение	Подходящо приложение
Полиране с валяк	Високо{0}}производителна обработка на ръба	Може да заобли остри черти	Общи щамповани ръбове
Вибрационно покритие	Пакетна обработка	Ограничения за достъп до медиите	По-големи партиди
Четкане	Локализиран контрол	По-ниска ефективност на автоматизацията	Избрани ръбове
Химическо почистване	Достига сложни ръбове	Необходим е химически контрол на процеса	Фини/вътрешни характеристики
Прецизна оптимизация на матрицата	Намалява неравностите при източника	Изисква инвестиция в инструменти	Голям{0}}обем на производство

 

Най-ефективният подход обикновено е предотвратяване на неравности на етапа на щамповане, последвано от минималната вторична обработка, необходима за изпълнение на чертежа.

 

 

Изборът на материал трябва да следва магнитната верига, а не просто да изберете листа с най-ниските-цени.

 

Три групи материали, които обикновено се разглеждат за стоманени магнитни компоненти, са SPCC, DT4 електрическо желязо и силициева стомана.

 

SPCC, DT4 и сравнение на материали от силиконова стомана

 

Параметър	SPCC	Електрическа ютия DT4	Силициева стомана
Първична характеристика	Студено{0}}валцована ниско{1}}въглеродна стомана	Електрическа ютия с висока{0}}чистота	Fe-Si магнитна сплав
Механична формоспособност	добре	Добре, зависи-от степента	Умерен
Магнитно изпълнение	Умерен	Високо за DC магнитни пътища	Силни AC магнитни характеристики
Електрическо съпротивление	Сравнително ниско	Сравнително ниско	По-високо
Контрол-на вихров ток	Ограничен	Ограничен	по-добре
Типична употреба	Структурни релейни части/хомутове	DC магнитни компоненти	AC/високочестотни-магнитни вериги
Пригодност за щамповане	високо	Висока с контрол на процеса	Зависи от степента
цена	Като цяло по-ниски	По-високо	Зависи от степента
Основен драйвер за избор	Механичен + икономически баланс	Пътят на магнитния поток	Зависеща- от честотата магнитна загуба

 

SPCC за стоманено щамповане на релейно ярем

SPCC е студеновалцувана въглеродна стомана, определена съгласно JIS G 3141. Комбинацията от качество на повърхността, формоспособност и наличност я прави подходяща за много щамповани структурни компоненти.

 

За релейни ярема, където механичната геометрия и технологичността доминират в дизайна, SPCC може да бъде подходящ, когато неговите магнитни свойства отговарят на изискванията на веригата.

 

Типичните съображения включват:

Дебелина на листа
твърдост
Якост на опън
Магнитна пропускливост
Дълбочина на формоване
Springback
Повърхностна защита

SPCC не трябва автоматично да се третира като еквивалентен заместител на специална магнитна стомана.

 

Електрическа ютия DT4 за магнитни вериги

DT4 обикновено се използва в Китай за приложения с електрическо желязо, където магнитните характеристики са по-важни от поведението на обикновената структурна стомана.

 

За релейни арматури и ярема съответните параметри включват:

Магнитна пропускливост
Принудителна сила
Характеристики на насищане
Загуба на сърцевина
Механични свойства
Състояние на отгряване

 

Когато магнитната ефективност пряко влияе върху мощността на бобината или силата на задействане на релето, DT4 може да осигури по-здрава инженерна основа от-студеновалцуваната{2}}стомана с общо предназначение.

 

Силициева стомана за AC магнитни приложения

Силициевата стомана намалява електрическите загуби чрез повишено електрическо съпротивление и се използва широко в ламинирани магнитни сърцевини.

 

За миниатюрни релейни приложения обаче силиконовата стомана трябва да бъде избрана според действителната честота на възбуждане и магнитните работни условия.

 

Ако релето работи предимно при постояннотоково възбуждане, предимствата на силициевата стомана може да не оправдаят допълнителните съображения за материал и обработка.

 

Матрица за избор на материал за миниатюрни релейни компоненти

 

Изискване за реле	Предпочитана материална посока	Причина
Ниска{0}}разходна структурна скоба	SPCC	Добра формоспособност и механични характеристики
DC магнитна арматура	DT4	Магнитни характеристики, подходящи за DC вериги
AC магнитен път	Силиконова стомана	Намалена загуба-на вихров ток
Комплексно прогресивно щамповане	SPCC / подходяща електротехническа стомана	Зависи от твърдостта и дебелината
Изключително ниска подвижна маса	Тънко{0}}магнитна стомана	Намалява инерцията на арматурата
Висока стабилност на размерите	Таблица с контролирани-оценки	Намалява вариациите на процеса

 

Окончателният материал трябва да бъде потвърден чрез магнитно изпитване, механично изпитване и опити за щамповане, вместо да бъде избран само от име на материал.

 

 

 

Някои миниатюрни релейни компоненти изискват повече от заглушаване и огъване. В-операциите по сглобяване на матрицата могат да интегрират функциите за механично свързване директно в прогресивната последователност на щамповане.

 

В-занитване и закрепване на миниатюрни релейни компоненти

 

В-занитването на щампите или закрепването може да намали операциите по отделно сглобяване и да поддържа повторяемостта на позицията.

Потенциалните приложения включват:

Арматурни възли
Магнитни възли
Конструкции на скоби
Функции за-задържане на пружина
Механични позициониращи елементи

Процесът на присъединяване трябва да контролира:

Височина на нита
Диаметър на нита
Деформация на материала
Съвместна задържаща сила
Подравняване на компоненти
Напукване около образуваната зона

За реле с висок-цикл, съединението трябва да остане механично стабилно при многократно задействане.

 

Контрол на пружинното връщане в щамповани стоманени арматури

 

Пружинното връщане става все по-важно, тъй като дебелината на материала намалява и допуските за формоване се затягат.

 

Методите за контрол включват:

Оптимизиран радиус на формоване
Контролирана последователност на формоване
Компенсация в геометрията на матрицата
Сечене на монети
Повторни операции
Контрол на партидите на материалите

 

Правилната стойност на компенсация трябва да бъде установена чрез действителни опити за щамповане, тъй като пружинното връщане зависи от степента на материала, дебелината, посоката на валцуване и геометрията на формоване.

 

 

За приложенията на автомобилни релета системата за качество трябва да свързва сертифицирането на материалите, параметрите на инструменталната екипировка, контрола на процеса и крайната инспекция в една проследима производствена верига.

 

IATF 16949 контрол на качеството за щамповане на релейна арматура

 

Планът за качество на производството може да включва:

PFMEA
Контролен план
Диаграма на процеса
Проверка на входящия материал
Проверка на първия артикул
SPC мониторинг
MSA
Записи за поддръжка на инструмента
Проверка на размерите
Функционално тестване
Контрол на несъответствието
Проследимост на партидата

Документация за PPAP ниво 3 за автомобилни релейни компоненти

 

Когато клиентът посочи PPAP ниво 3, подаването може да включва:

Дизайнерски записи
Документи за инженерни промени
Инженерно одобрение на клиента
DFMEA, където е приложимо
Поток на процеса
PFMEA
Контролен план
MSA изследвания
Резултати от размерите
Резултати от теста за материал/производителност
Първоначални проучвания на процеса
Квалифицирана лабораторна документация
Одобрение на външния вид, когато е приложимо
Примерни производствени части
Главна проба
Помощни средства за проверка
Специфични изисквания-на клиента

Точният пакет за подаване трябва да следва ръководството за PPAP на клиента и специфичните изисквания.

 

Изтеглете спецификация за дизайн на щамповане на реле

 

 

Точността на инструменталната екипировка установява горната граница на повторяемата точност на компонента. За миниатюрни релейни части дизайнът на матрицата трябва да бъде разработен около критичните размери, идентифицирани по време на DFM.

 

Прогресивни-контроли на щампи за прецизно щамповане на стоманена скоба на реле

Основните съображения за инструментите включват:

Прецизни направляващи стълбове
Контролирано разстояние от удар-до-матрица
Стабилно подаване на лента
Позициониране-на пилотния отвор
Устойчиви{0}}на износване щанцови материали
Сменяеми вложки
Мониторинг на бури
Автоматично евакуиране на скрап
Лента за защита на сензора
Планова профилактика

 

Износването на инструмента трябва да се проследява спрямо измерими CTQ, а не само чрез брой производствени удари.

 

Например увеличаването на височината на борда, отклонението на диаметъра на отвора или отклонението на профила може да означава прогресивно износване на поансона или матрицата, преди да настъпи пълна повреда на инструмента.

 

Поддръжка на инструменти под производствен контрол IATF 16949

 

Системата за превантивна поддръжка трябва да записва:

Брой удари
История на смяната на перфоратор
Смяна на вложка на матрицата
Честота на заточване
Измерено състояние на брус
Дрейф на размерите
Непланиран престой
Коригиращи действия

Тази информация предоставя-история на процеса за дългосрочно-производство на релейни компоненти.

 

 

Преди да одобрят производствените инструменти, екипите за доставки и инженеринг трябва да потвърдят следното.

 

Материални и магнитни изисквания
Определена необходимата магнитна проницаемост
Идентифицирана работна честота
DC или AC възбуждане е потвърдено
Посочен клас на материала
Установен толеранс на дебелината
Определен метод за магнитно изпитване
Изисквания за прецизно щамповане
Идентифицирани размери на CTQ
Допустими отклонения от ±0,01 mm се прилагат само когато функцията изисква
Установена равнинност
Дефинирано приемане на бур
Изискванията за формоване и пружиниране са документирани
Прогресивната{0}}матрица е потвърдена
Изисквания към повърхността и ръба
Избран процес на отстраняване на ръбове
Определено състояние на ръба
Определено изискване за почистване
Потвърдена защита от корозия
Идентифицирани изисквания за покритие, където е приложимо
Качествена документация
Изискванията на IATF 16949 са потвърдени
PFMEA завършен
Създаден план за контрол
Подготвена програма за инспекция на CMM
Дефинирани изисквания на MSA
Изискванията за ниво 3 на PPAP са потвърдени, когато е приложимо
Установена проследимост на материала

 

 

Една релейна арматура не може да бъде оценена правилно само по клас на материала. Крайното магнитно и механично представяне е резултат от взаимодействието между свойствата на материала, деформацията при щамповане, остатъчното напрежение, толеранса на размерите, състоянието на изпъкналост и геометрията на сглобката.

 

Например, смяната от SPCC на DT4 може да подобри магнитната производителност, но също така да промени поведението при формоване, пружинното връщане и условията на инструмента. Промяната на дебелината на листа може да намали масата на арматурата, като същевременно намали структурната твърдост. Увеличаването на интензитета на премахване на ръбове може да подобри качеството на ръба, но да промени малки функционални характеристики.

 

Следователно правилната инженерна последователност е:

 

Приложение → Магнитна верига → Материал → Дебелина → Дизайн на матрицата → Параметри на щамповане → Почистване → Проверка → Валидиране на монтажа

Този подход е особено уместен при производството на части за щамповане на релейна арматура, щамповане на стоманена ярма на реле и други миниатюрни релейни компоненти за автомобилни, промишлени контролни и силови-електронни комутационни системи.

 

 

Apollo Electronic Components (Xiamen) Co., Ltd. поддържа прецизно щамповане на метали и свързани производствени процеси за електрически и нови-приложения за енергийни компоненти.

 

За релейни арматури и ярема, инженерната оценка трябва да започне с:

2D инженерен чертеж
3D CAD модел
Спецификация на материала
Изискване за дебелина
Годишен обем
CTQ размери
Спецификация-за повърхностна обработка
Изискване за-магнитна ефективност
Монтажно състояние
Стандарт за проверка

След това производственият маршрут може да бъде оценен за прогресивно щамповане, вторично формоване, отстраняване на грапавини, почистване, проверка и сглобяване.

 

Когато е необходимо, инспекция на CMM, документация за PPAP и контролирани производствени записи могат да бъдат включени в плана за качество.

 

Целта не е просто да се произведе щампована стоманена част. Целта е да се поддържат характеристиките на размерите и материала, които определят магнитната сила на релето, реакцията на превключване и механичната стабилност на дългия-цикл.

 

 

Какъв е типичният цикъл на доставка на PPAP ниво 3 за части за щамповане на релейна арматура?

Цикълът PPAP ниво 3 зависи от сложността на инструментите, квалификацията на материала, валидирането на размерите и-специфичното за клиента тестване. Реалистичният график трябва да бъде потвърден след преглед на DFM и одобрение на прототип, вместо да се използва фиксирано общо време за изпълнение.

 

Как може производителят да контролира ±0,01 mm размери на миниатюрни релейни щампи?

Контролът започва с прецизен прогресивен-дизайн на матрицата, стабилен материал на намотката, контролирано разстояние от-до- матрицата и мониторинг на процеса. След това критичните размери трябва да бъдат проверени с помощта на калибрирани измервателни уреди, оптично измерване или проверка с CMM.

 

Как се избират SPCC, DT4 и силиконова стоманарелейна арматура и щамповане на ярем?

SPCC обикновено се разглежда там, където доминират механичните свойства и способността за формоване, DT4, където DC магнитните характеристики са важни, и силициевата стомана, където AC магнитните-характеристики на загуба оправдават използването ѝ. Окончателният избор изисква валидиране с магнит и щамповане.