Konstruktion von Blechbaugruppen, die Fertigungstoleranzen standhalten

Blechbaugruppen werden häufig bei der Herstellung von Großserienprodukten verwendet, da dies eine sehr kostengünstige Möglichkeit ist, große Strukturen zu erstellen, da die Verarbeitungsausrüstung gut etabliert ist und keine Notwendigkeit besteht, große teure Werkzeuge herzustellen, die für die Herstellung eines Kunststoffteils erforderlich wären. Da Teile jedoch aus einer Baugruppe von Teilen hergestellt und nicht zusammen geformt werden, müssen bestimmte Toleranzbedenken berücksichtigt werden, die ansonsten mit einem eher einstufigen Verfahren wie Hartspritzen, RIM oder Strukturschaum vermieden werden könnten.

Um zu verstehen, warum dies so ist, muss man den Prozess der Herstellung von Blechteilen besser verstehen; Vom Ziehen über das Scheren bis zum Stanzen und Biegen gibt es ein vielfältiges Spektrum an Bearbeitungstechnologien. Für Konstrukteure, die an großen Teilen mit relativ geringen Stückzahlen (<10k) arbeiten, werden die meisten Blechteile jedoch mit CNC-Pressen oder Lasern gestanzt oder geschnitten und dann auf halbautomatischen Bremsen geformt. Denn die Werkzeuginvestition für große Stanz- und Umformwerkzeuge würde sich bei relativ geringen Stückzahlen nie amortisieren.

Da diese Maschinen die Biegungen jedoch Schritt für Schritt verarbeiten, sind die Toleranzüberlegungen nicht dieselben wie bei Teilen, bei denen alle Merkmale gleichzeitig geformt werden (RIM/Strukturschaum, progressive Formteile). Daher ist die Art und Weise, wie Teile toleriert werden und wie diese Toleranz berücksichtigt wird, sehr wichtig; Je mehr Biegungen oder Features Sie hinzufügen, desto schlechter wird die Toleranz zwischen ihnen. Als Konstruktionsberatung haben wir mehrere Fälle von Teilen gesehen, die mit normalen Fertigungstoleranzen konstruiert wurden, aber zu viele Biegungen übereinandergeschichtet waren, so dass die Teile am Ende stark gebogen waren oder überhaupt nicht passten.

Beim Konstruieren von Blechteilen ist es am wichtigsten, sich daran zu erinnern, dass die ursprüngliche Form normalerweise in einer Aufspannung aus einem flachen Blech geschnitten wird. Dies bedeutet, dass Merkmale, die in einer Ebene verbleiben, die höchste Toleranz aufweisen, da keine Biegungen eingeführt wurden . Daher ist es beim Entwerfen von Teilen, die zusammengefügt werden müssen, eine gute Idee, Features zu verwenden, die alle in einer einzigen Ebene existieren.

Wenn Sie beispielsweise die vertikalen Unterteilungen für etwas wie ein Laufwerksgestell erstellen, kann es verlockend sein, zu versuchen, die Unterteilungen mit denselben Schrauben zu positionieren, mit denen sie befestigt werden. Zwischen den beiden Schraubenlöchern befinden sich jedoch mindestens zwei Biegungen; daher ist die Toleranz zwischen ihnen ziemlich locker, was zu verkanteten Teilern führt. Stattdessen könnten die Laschen in den vertikalen Trennwänden in die Schlitze oben und unten passen, dies würde eine engere Toleranz bieten, da die Merkmale, die eine Ausrichtung ermöglichen, alle als flaches Blatt geformt wurden. Um den Teiler zu befestigen, könnte ein Flansch mit übergroßen Löchern gebildet werden, die übergroßen Löcher würden die durch die gebogenen Flansche verursachte Toleranz berücksichtigen.

Dies funktioniert besser als das Herunterklappen von Laschen von den horizontalen Elementen, da jede Falte eine Toleranz relativ zueinander hat, die größer ist als die Toleranz von Schlitz zu Schlitz. Die Schulter der Laschen sollte immer über dem Flansch liegen, damit die genauere Funktion die Ausrichtung gewährleistet.

Dieselbe Logik gilt für das Zusammenlegen zweier planarer Teile. Wenn Sie alle flach geformten Features verwenden können, erhalten Sie eine bessere Ausrichtung. Artikel wie Cleco-Clips (temporär) oder Nieten (permanent) sind sehr effektiv bei der Verwendung von gestanzten Löchern, um Bleche relativ zueinander zu positionieren.