چرا تلورانس های بعدی در ماشین آلات بسته بندی سیگار - ریخته گری مهم است

نیم میلی متر. در بیشتر زمینه های مهندسی، این یک خطای گرد کردن است. در یک ماشین بسته بندی سیگار که با سرعت بالا کار می کند، می تواند به معنای تفاوت بین خطی باشد که 500 بسته در دقیقه تولید می کند و خطی که هر چند ساعت یک بار با گیر کردن، تا شدن نامناسب، یا خطای-تغذیه فیلم که باعث خاموش شدن کامل می شود، متوقف می شود.

تلورانس های ابعادی در ریخته گری یک معیار کیفیت انتزاعی نیست. برای قطعات ریخته گری دستگاه بسته بندی سیگار - پیروان بادامک، براکت های راهنما، بدنه محفظه، بلوک های همگام سازی، و ده ها جزء دیگر که باید با کنترل تحمل زیر{2}}میلی متری دقت - در تعامل باشند، تعیین کننده مستقیم زمان کارکرد دستگاه، ثبات محصول و هزینه هر پنجره برنامه ریزی نشده است.

این مقاله توضیح می‌دهد که چرا تلورانس‌های ریخته‌گری مهم هستند، استانداردهای مربوطه چه نیازی دارند، معمولاً خرابی‌های تلورانس از کجا منشأ می‌گیرند.

واقعیت مکانیکی ماشین آلات بسته‌بندی سریع-

ماشین آلات بسته بندی سیگار مدرن از جمله سیستم های مکانیکی تولیدی هستند که در صنعت کالاهای مصرفی نیاز دارند. یک خط واحد، جابجایی کاغذ، بسته بندی فیلم، برش فویل، چسباندن، تا کردن، و بسته بندی کارتن - را ادغام می کند که همگی از طریق دنباله ای از بادامک ها، اهرم ها، اسلایدها و مجموعه های چرخشی هماهنگ شده اند که باید در طول میلیون ها چرخه عملیاتی در رابطه موقعیتی دقیق با یکدیگر باقی بمانند.

حساسیت تحمل این سیستم ها دلخواه نیست. این نتیجه سینماتیک است: هنگامی که یک لوب بادامک یک دنباله‌دار را از طریق یک مسیر سفر تعریف‌شده می‌راند، موقعیت دنبال‌کننده در هر لحظه با نمایه بادامک، هندسه دنبال‌کننده و فاصله‌های موجود در محفظه یاتاقان تعیین می‌شود. حفره‌ای که بزرگ‌تر از 0.1 میلی‌متر است، به سادگی 0.1 میلی‌متر بازی ایجاد نمی‌کند - خطای موقعیت را از طریق نسبت اهرم مکانیزم رانده تقویت می‌کند، و به طور بالقوه انحراف مؤثر در نقطه عمل را در ضریب سه تا پنج ضرب می‌کند.

یک مطالعه در سال 2019 منتشر شده در مجله علوم و مهندسی ساخت، انتشار خطای موقعیت را در مکانیزم‌های-بادامک سرعت بالا-پیرو مورد بررسی قرار داد و نشان داد که انحرافات ابعادی فقط 0.08-0.12 میلی‌متر در سوراخ‌های محفظه دنباله‌دار باعث ایجاد خطای زمان‌بندی تا 0.4 میلی‌متر در مولفه کار می‌شود. از تراز کردن-در عملیات تا کردن کاغذ با سرعت بالای 400 چرخه در دقیقه.

برای سازندگانی که قطعات ریخته گری ماشین بسته بندی سیگار را مشخص می کنند، این اثر تقویتی به این معنی است که ریخته گری "تحمل عمومی" به ندرت کافی است. آنچه مورد نیاز است ریخته گری با دقت بالا برای ماشین آلات سیگار است، تولید شده به درجه های تحملی که منعکس کننده حساسیت مکانیکی کاربرد باشد، نه قابلیت پیش فرض یک فرآیند ریخته گری استاندارد.

درک استانداردهای تحمل ریخته گری و معنای آنها در عمل

نمرات ISO 8062 و DCTG

استاندارد بین المللی حاکم بر تلورانس های ابعادی و هندسی برای ریخته گری ISO 8062-3 است. درجات تحمل ریخته گری بعدی (DCTG) را در مقیاسی از DCTG 1 (سخت ترین) تا DCTG 16 (سست ترین) تعریف می کند. درجه مناسب به فرآیند ریخته گری، آلیاژ و اندازه قطعه بستگی دارد.

برای زمینه، ریخته گری شن و ماسه به طور معمول DCTG 11-13 را به دست می آورد، که به معنای نوار تحمل نسبتاً گسترده است. با این حال، فرآیندهای پیشرفته مانند ریخته گری فوم گم شده و ریخته گری گرانشی کنترل ابعادی بسیار دقیق تری را ارائه می دهند.

برای قطعات دقیق-مانند مواردی که در ماشین‌های تنباکو یا اتوماسیون سنگین استفاده می‌شوند-تکیه صرف بر ریخته‌گری خام اغلب کافی نیست. به همین دلیل است که ما فرآیندهای ریخته‌گری با کیفیت بالا را با{{4}وظایف-هنر-ماشینکاری-خانه‌ای CNC ترکیب می‌کنیم. این رویکرد یکپارچه به ما این امکان را می‌دهد که به راحتی با قطعات عظیم (تا 3800×1500×1200 میلی‌متر) و در عین حال دقت استثنایی را کنترل کنیم.

برای بیان دقیق این اعداد برای یک بعد اسمی 100 میلی متری، در اینجا نحوه مقایسه قابلیت های ما با استانداردهای عمومی صنعت آمده است:

DCTG 13 (General Sand Casting): نوار تحمل استاندارد ± 2.2 میلی متر

تحمل رایگان استاندارد ما (به عنوان-ریخته): ± 1.0 میلی متر (به طور قابل توجهی بهتر از ریخته گری استاندارد عمومی شن و ماسه)

تحمل مشخص شده ما (ریخته گری + ماشینکاری CNC دقیق): ± 0.03 میلی متر (بررسی بحرانی ترین الزامات ابعادی)

مقادیر CT و زبری سطح

فراتر از تحمل ابعادی، ISO 8062{2}}3 نیز مقادیر تحمل ریخته گری (CT) را برای زبری سطح تعریف می کند. برای ریخته گری های با دقت بالا که در ماشین آلات سیگار استفاده می شود، زبری سطح در رابط های بحرانی (ژورنال های یاتاقان، وجه های نشیمنگاه، کانال های راهنما) باید مستقل از تلورانس های ابعادی حجیم مشخص و کنترل شود.

در حالی که سطوح ریخته‌گری خام به‌شدت به روش مورد استفاده بستگی دارد، فرآیندهای ریخته‌گری فوم گمشده و گرانشی ما یک پایان عالی را ارائه می‌دهند. با این حال، برای رابط‌های پویا در ماشین‌های بسته‌بندی،-که در آن یک جزء ریخته‌گری با یک عنصر متحرک تماس می‌گیرد-پست استثنایی- تکمیل ریخته‌گری مورد نیاز است. اینجاست که هانشنگ برتری می یابد.

با استفاده از قابلیت‌های پیشرفته ماشین‌کاری خانگی، ما بسیار فراتر از استاندارد صنعتی Ra 0.8 میکرومتر هستیم. با قابلیت سنگ زنی دقیق (0.005± میلی متر) و تکمیل آینه فوق العاده (0.002 ± میلی متر)، سطوح بحرانی بی عیب و نقصی را ارائه می دهیم.

تلورانس های هندسی: صافی، استوانه ای و موقعیت

برای قطعات ریخته گری ماشین بسته بندی سیگار، تحمل هندسی اغلب مهمتر از این دو است. در حالی که الزامات استاندارد صنعت اغلب حدود 0.05-0.10 میلی‌متر است، مراکز ماشین‌کاری افقی و عمودی پیشرفته Hansheng به ما امکان می‌دهد به راحتی از این اهداف، حتی در قطعات عظیم تا 3800×1500×1200 میلی‌متر، پیشی بگیریم.

صاف بودن: سطوح نصب و سطوح نشیمنگاه برای جلوگیری از ارتعاش و جابجایی موقعیت تحت بارگذاری چرخه ای نیاز به صافی مطلق دارند.

استوانه ای بودن: استوانه حفره در محفظه یاتاقان ها و آستین های راهنما باید کنترل شود تا از تنش تماس غیریکنواخت- جلوگیری شود. با پشتیبانی از مرکز-{3}}هنری- تراشکاری و فرزکاری ما (دقت تا 0.005 ± میلی‌متر)، استوانه‌ای کامل را با بازرسی دقیق تأیید می‌کنیم.

موقعیت واقعی: رابطه موقعیتی بین ویژگی ها (الگوهای سوراخ پیچ، محل پین ها، مبناهای مرجع) بر تناسب مونتاژ حاکم است.

جایی که شکست های تحمل در فرآیند ریخته گری سرچشمه می گیرند

درک اینکه چرا ریخته گری ها از تحمل خارج می شوند به همان اندازه مهم است که بدانیم چه تحملی مورد نیاز است. رایج ترین علل ریشه ای در ریخته گری سرمایه گذاری برای کاربردهای ماشین آلات تنباکو عبارتند از:

دریفت ابعادی الگو و ابزار

دقت ریخته‌گری با ابزار شروع می‌شود-چه قالب آلومینیومی مورد استفاده برای تولید الگوهای فوم EPS برای ریخته‌گری Lost Foam یا قالب‌های فلزی دائمی برای ریخته‌گری گرانشی. با گذشت زمان، تولید مداوم باعث سایش ابزار می شود که منجر به رانش ابعادی در الگوها می شود. جابجایی ابزار نظارت نشده یکی از دلایل اصلی عدم انطباق ابعادی-در صنعت است.

تغییر انقباض و انجماد

تمام قطعات ریخته گری با انجماد و سرد شدن منقبض می شوند. برای یک آلیاژ معین، انقباض قابل پیش بینی است، اما به شدت تحت تأثیر ضخامت مقطع و گرادیان های حرارتی است. بخش‌های نازک سریع‌تر از قسمت‌های ضخیم سرد می‌شوند و باعث ایجاد انقباض دیفرانسیل می‌شوند.

برای اجزای پیچیده مورد استفاده در ماشین‌های تنباکو با ضخامت‌های دیواره‌های متفاوت-مانند محفظه‌های بادامک دقیق (که به‌طور معمول برای نشان‌دهنده‌های بادامک فوق‌العاده دقیق 15 ± 15 ثانیه قوس ماشیاری می‌کنیم)-مدیریت این انقباض بسیار مهم است.

تغییر شکل قالب تحت بار حرارتی

در هنگام ریختن فلز، قالب ها در معرض بارهای حرارتی شدید قرار می گیرند. در ریخته‌گری شن و ماسه یا ریخته‌گری فوم گمشده، تراکم ماسه و طراحی سیستم دروازه‌ای برای جلوگیری از حرکت دیواره قالب بسیار مهم است. اگر قالب تحت فشار و گرمای فلز مذاب منبسط یا جابجا شود، ویژگی های پشتیبانی نشده منحرف می شوند.

ارسال-اعوجاج بازیگری در طول عملیات حرارتی

بسیاری از آلیاژهای ریخته‌گری شده مورد استفاده در ماشین‌آلات تنباکو، برای کاهش تنش داخلی یا ایجاد خواص مکانیکی، نیازمند عملیات حرارتی{0} پس از ریختگی هستند. در حالی که لازم است، عملیات حرارتی ناگزیر باعث ایجاد اعوجاج حرارتی، به ویژه در هندسه‌های نازک-یا نامتقارن می‌شود.

مطالعه موردی: ریخته‌گری دقیق برای یک مجموعه مسکن بادامک در Hansheng

مورد یک تولیدکننده تجهیزات تنباکو در آسیای جنوب شرقی را در نظر بگیرید که به دنبال ریخته‌گری جایگزین برای یک مجموعه فرعی محفظه بادامک-در خط بسته‌بندی با سرعت بالا-به ما مراجعه کرد.

بررسی مهندسی و نقشه برداری تحمل

زیرا Hansheng در تولید نمایه‌سازهای بادامک فوق‌{0}دقیق (با دقت سفارشی تا 15 ± ثانیه) پیشرو در صنعت است. ما یک تجزیه و تحلیل تلورانس دقیق از مجموعه انجام دادیم و چهار رابط مهم را شناسایی کردیم که انحراف ابعادی بیشترین تأثیر را بر دقت زمان‌بندی داشت:

قطر سوراخ اصلی: کنترل فاصله شعاعی دنباله دار بادامک (0.025± میلی متر مورد نیاز)

صافی صورت نصب: کنترل صندلی محفظه روی قاب دستگاه (حداکثر 0.05 میلی متر)

موقعیت واقعی سوراخ پین: کنترل رابطه فازبندی با زیر مجموعه- مجاور (0.05± میلی متر)

مشخصات خارجی: کنترل فاصله با اجزای مجاور (±0.15 میلی متر)

انتخاب فرآیند و شبیه سازی

با تشخیص بارهای دینامیکی خطوط بسته‌بندی سریع-، ما چدن با درجه بالا- را برای محفظه مشخص کردیم که به دلیل ویژگی‌های ارتعاش-خاص، مقاومت در برابر سایش و پایداری ابعادی بلندمدت آن است. ما از یک فرآیند ریخته‌گری فوم گمشده بهینه‌سازی شده برای دستیابی به یک چدن جامد و بدون نقص- با تحمل استاندارد ±1 میلی‌متر خود استفاده کردیم.

نتایج و تولید مداوم

اولین-بازرسی مقاله دسته اولیه مطابقت کامل را نشان داد، و مهمتر از آن، قابلیت فرآیند ما به راحتی از الزامات اولیه مشتری فراتر رفت.

از طریق عملیات تراشکاری و فرزکاری دقیق ما، ویژگی‌های حیاتی-مانند تغییر قطر سوراخ اصلی-در سطحی از دقت بسیار دقیق‌تر از طراحی اصلی کنترل شدند. به طور مشابه، الزامات هندسی حیاتی برای نصب صافی صورت و موقعیت واقعی به طور مداوم در باندهای تحمل مشخص شده ما تضمین می شد.

در نتیجه، مسائل مربوط به رد بازرسی ورودی در مرکز مشتری عملاً حذف شد. این پروژه اکنون در سیستم کیفیت Hansheng به عنوان یک مورد معیار ارجاع شده است.

استانداردهای صنعت و تضمین کیفیت برای ریخته گری ماشین آلات تنباکو

بخش تولید تجهیزات توتون و تنباکو تحت چارچوب های کیفیتی عمل می کند که تقاضاهای خاصی را برای تامین کنندگان ریخته گری ایجاد می کند. در حالی که صنعت یک استاندارد ریخته‌گری اختصاصی معادل AS9100 هوافضا یا ISO 13485 پزشکی ندارد، تامین‌کنندگان ریخته‌گری دقیق برای OEM‌های اصلی ماشین‌آلات تنباکو معمولاً ملزم به نشان دادن انطباق با ترکیبی از موارد زیر هستند:

•ISO 9001:2015

•ISO 8062-3

•ASTM E2923 / ISO 17025

•الزامات خاص مشتری-FAI (بازرسی مقاله اول).

انجمن اروپایی صنایع ماشین ابزار (CECIMO) و ESTA (انجمن سیگار و دخانیات اروپا) هر دو دستورالعملی را در سال های اخیر منتشر کرده اند که بر اهمیت قابلیت ردیابی کیفیت اجزا در تجهیزات تولید تنباکو تاکید می کند - که منعکس کننده روند نظارتی گسترده تر به سمت مدیریت کیفیت زنجیره تامین مستند در این بخش است.

چگونه تلورانس های ریخته گری را به درستی برای برنامه خود تعیین کنید

ویژگی‌های بحرانی در مقابل غیر{0}}ویژگی‌های بحرانی را شناسایی کنید

هر بعد در نقشه ریخته گری نیاز به تحمل شدید ندارد. اعمال DCTG 4 در کل قطعه، هزینه و بار بازرسی را بدون بهبود عملکرد دستگاه افزایش می دهد. یک تجزیه و تحلیل عملکردی انجام دهید تا مشخص کنید کدام ویژگی‌ها مستقیماً بر زمان‌بندی، ترخیص یا یکپارچگی ساختاری دستگاه نظارت دارند و فقط به آن ویژگی‌ها تلرانس‌های دقیق اختصاص دهید. سطوح غیر کاربردی{4}}می توانند تحمل عمومی داشته باشند.

تلورانس های هندسی را به صراحت مشخص کنید

ISO 8062-تلرانس های سه بعدی بر اندازه، نه شکل، حاکم است. اگر صافی، استوانه، موازی یا موقعیت واقعی برای عملکرد مونتاژ - و برای ریخته‌گری ماشین‌های تنباکو حیاتی هستند، معمولاً چنین هستند - اینها باید به صراحت در نقشه با استفاده از نماد شناسی GD&T (ابعاد هندسی و تحمل) خوانده شوند.

روش بازرسی و شرایط مرجع را بیان کنید

برای ریخته گری با هندسه پیچیده، نتیجه اندازه گیری بستگی به نحوه ثابت شدن قطعه و استفاده از مراجع مبدأ دارد. نقشه های بازرسی باید ساختار مبنا، الزامات اتصال و شرایط دما (معمولاً 20 درجه در ISO 1) را برای همه اندازه گیری های حیاتی مشخص کنند.

نیاز به داده‌های قابلیت فرآیند، نه فقط نتایج مقاله اول

یک ماده اول که بازرسی را پشت سر می گذارد، انطباق مداوم تولید را تضمین نمی کند. برای سفارشات مکرر قطعات ریخته گری ماشین بسته بندی سیگار، نیاز به شاخص های قابلیت فرآیند (Cp و Cpk) در ابعاد بحرانی، اطمینان آماری را فراهم می کند که فرآیند ریخته گری پایدار است و قادر به حفظ تلورانس ها در کل حجم تولید است.

سوالات متداول

چه درجه تحملی را برای قطعات ریخته گری ماشین بسته بندی سیگار مشخص کنم؟

برای ویژگی های عملکردی حیاتی، DCTG 4-5 (ریخته گری سرمایه گذاری) استاندارد عمل برای اجزای ماشین آلات تنباکو است. ویژگی‌های غیر بحرانی می‌توانند تحمل‌های عمومی را در DCTG 6-7 داشته باشند.

چرا سوراخی که فقط 0.15 میلی متر بزرگتر است در یک ماشین{1}}سرعت بالا مشکل ایجاد می کند؟

به دلیل تقویت مکانیکی در مکانیزم بادامک{1}}پیروی، یک انحراف موقعیتی کوچک در محفظه پیرو در نسبت اهرم مکانیسم پایین دست ضرب می‌شود.

تفاوت بین تحمل ابعادی و تحمل هندسی در ریخته گری چیست؟

تلورانس ابعادی بر اندازه یک ویژگی - تعیین می‌کند که قطر یا طول چقدر می‌تواند از مقدار اسمی خود منحرف شود. تلورانس هندسی بر مسطح بودن شکل -، استوانه ای بودن، موازی بودن و رابطه موقعیتی بین ویژگی ها حاکم است.

چه مستنداتی باید از یک تامین کننده ریخته گری دقیق برای اجزای ماشین آلات تنباکو انتظار داشته باشم؟

به عنوان حداقل: یک گزارش کامل بازرسی مقاله اول (FAI) با داده های ابعادی CMM در برابر الزامات طراحی. گواهی مواد (ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی) برای هر گرما یا دسته. سوابق اندازه گیری زبری سطح برای رابط های بحرانی. و داده‌های قابلیت فرآیند (Cp/Cpk) در ابعاد حیاتی برای تولید مداوم.

نتیجه گیری: تحمل جزییات مشخصات نیست - این یک پارامتر عملکرد ماشین است

تحمل ابعادی در قطعات ریخته گری ماشین بسته بندی سیگار یک تشریفات خرید نیست. آنها ورودی مستقیمی به زمان‌بندی ماشین، تناسب مونتاژ و قابلیت اطمینان طولانی مدت هستند. شکاف بین ریخته‌گری عمومی و ریخته‌گری با دقت بالا برای ماشین‌آلات سیگار بر حسب دهم میلی‌متر - اندازه‌گیری می‌شود، اما پیامدهای آن با ساعت‌ها توقف برنامه‌ریزی نشده و هزاران بسته رد شده اندازه‌گیری می‌شود.

رویکرد Hansheng به قطعات ریخته‌گری دقیق برای ماشین‌های تنباکو با این درک آغاز می‌شود: مشخصات تحمل یک فعالیت مهندسی است، نه یک فعالیت خرید. اگر سازمان شما در حال تعیین یا تامین مجدد قطعات ریختگی برای ماشین آلات تنباکو است، تیم مهندسی Hansheng برای بررسی نقشه های فعلی شما و شناسایی آنها در دسترس است.

مراجع

1.ISO 8062-3:2007 - مشخصات محصول هندسی (GPS): تحمل‌های ابعادی و هندسی برای قطعات قالب‌گیری شده. سازمان بین المللی استاندارد. www.iso.org/standard/38102.html

2. شن، ایکس و همکاران. (2019). "انتشار خطای موقعیت در مکانیزم‌های دنباله‌دار-با سرعت بالا-." مجله علوم و مهندسی ساخت و ساز، 141(8). doi.org/10.1115/1.4043956

3.ASTM International - ASTM F3122-14: راهنمای استاندارد برای ارزیابی خواص مکانیکی مواد فلزی ساخته شده از طریق فرآیندهای ساخت افزودنی. www.astm.org/f3122-14.html

4. CECIMO - انجمن اروپایی صنایع ماشین ابزار، مقاله موضعی در مورد قابلیت ردیابی کیفیت در تجهیزات تولید تنباکو (2022). www.cecimo.eu

5.ESTA (انجمن سیگار و دخانیات اروپا) - راهنمای مدیریت کیفیت زنجیره تامین برای تولیدکنندگان تجهیزات تنباکو (2023). www.esta.org