In de productie-industrie is gereedschap een belangrijk processtadium voor het produceren van hoogwaardige onderdelen die voldoen aan specificaties. Het omzetten van grondstoffen in voltooide producten vereist een combinatie van technologie, expertise en gespecialiseerde gereedschapsapparatuur. Maar eerst moet je de benodigde gereedschappen maken. Deze gereedschapsproductieprocedure heeft een grote invloed op de efficiëntie en precisie bij het produceren van onderdelen.
Dus, wat is gereedschap? In dit artikel bespreken we de betekenis ervan in de productie, de basisprincipes van het ontwerpen van een gereedschap, en verschillende soorten gereedschap.,
Wat is gereedschap in de productie?
Gereedschap, vaak aangeduid als machinegereedschap, is het proces van het vormen of modelleren van materialen om tolerantieonderdelen te produceren. Dit omvat het gebruik van hulpstukken, mallen, patronen, bevestigingsmiddelen en snijgereedschappen om de onderdelen te snijden, vormen en modelleren. De apparatuur die nodig is voor gereedschap verschilt afhankelijk van de specifieke productie, het type en de grootte van het gereedschap.
Het is belangrijk op te merken dat om taken correct uit te voeren en de bedrijfsvoering te behouden, het essentieel is om de benodigde gereedschappen te hebben. Stel dat het productieproces niet effectief is zonder het juiste gereedschap. Bovendien beïnvloeden wijzigingen in de gereedschapstechnologie direct de productiehoeveelheid, kwaliteit en kosten.
productiegereedschap
Betekenis van gereedschap in de productie
Gereedschap voor productie heeft een grotere impact op de massaproductie van goederen omdat het de productie kan versnellen en de operationele kosten kan verlagen. Goed gereedschap is noodzakelijk voor het snel produceren van hoogwaardige items.
Precisie van onderdelen
In productie gereedschap gaan precisie-engineering en gereedschap hand in hand. De nauwkeurigheid en consistentie van de geproduceerde componenten hangen rechtstreeks samen met de precisie van het gereedschap. Of het nu gaat om spuitgietonderdelen of complexe onderdelen voor lucht- en ruimtevaartdoeleinden, de kwaliteit van het gereedschap beïnvloedt de kwaliteit van het eindproduct.
Productie-efficiëntie en kosteneffectiviteit
Gestroomlijnde productieprocessen ontstaan door effectieve gereedschapsprocedures. Het is mogelijk om grote aantallen identieke onderdelen te produceren met weinig variatie dankzij productie gereedschap, vooral bij methoden zoals spuitgieten. Hoewel de initiële investering in productie gereedschap hoog kan zijn, is de langetermijnkost per eenheid vaak veel lager dan bij andere productieprocessen.
Aangepaste onderdelen
Gereedschap maakt het mogelijk om unieke en op maat gemaakte componenten te creëren, wat innovatie bevordert. Bovendien maken geavanceerde bewerkingstechnieken zoals CNC-bewerking, die gereedschap hebben getransformeerd, nu geavanceerde ontwerpen en complexe geometrieën mogelijk.
Geschikt voor een verscheidenheid aan materialen
Gereedschap is veelzijdig en kan worden gebruikt met een breed scala aan materialen, waaronder verschillende polymeren en metalen zoals staal en aluminium. Daarom zorgt de mogelijkheid om geschikte materialen te selecteren voor specifieke toepassingen ervoor dat het eindproduct voldoet aan de noodzakelijke normen voor sterkte, duurzaamheid en esthetiek.
Wat zijn de basisprincipes van gereedschapsontwerp?
Er zijn te veel beslissingen over gereedschapsontwerp die een productontwikkelaar en hun productieaanbieder samen moeten nemen om exhaustief te bespreken. Desalniettemin is het nog steeds mogelijk om deze opties te beperken tot enkele duidelijke categorieën die op alle gereedschappen van toepassing zijn, ongeacht hun rol. Hier zijn de gangbare basisprincipes van gereedschapsontwerp.
Cyclustijden
Tijdens een typische productiecyclus, hoe vaak zal het gereedschap worden gebruikt? Voor een drukgietmal kan het antwoord eens in de twee minuten zijn. Echter, het mal zal elke keer worden blootgesteld aan extreme hitte en druk. Het gereedschap kan worden gedreven tot het punt waarop het vroegtijdig begint te slijten of zelfs volledig breekt als de laagste cyclustijden worden bereikt ten koste van een verhoogde verwerkingssnelheid.
Het uitrusten van het gereedschap met een aftermarket dunne filmcoating is een van de beste manieren om de levensduur te verlengen en de verwerking te versnellen. Echter, deze komen met een extra kostenpost, die moet worden afgewogen tegen verhoogde productiviteit.
Productievolume en Gereedschapduurzaamheid
Om de kosten van het produceren van meerdere gereedschappen voor een enkele productiecyclus te vermijden, heb je een robuust gereedschap nodig. Bijgevolg moet een gereedschap van sterk metaal worden gemaakt. Een sterk metaal wordt gedefinieerd als een metaal dat in staat is om herhaalde stress en plastische vervorming te weerstaan zonder te scheuren of onomkeerbaar van vorm te veranderen.
Duurzame gereedschappen moeten mechanische, chemische en thermische degradatie kunnen weerstaan terwijl ze hun toleranties behouden. Echter, de kosten en productietijd van duurzame gereedschappen zijn hoger dan die van tijdelijke gereedschappen.
Materiaal voor Gereedschapsfabricage
Welk soort gereedschapsmateriaal werkt het beste? De optimale keuze voor het maken van een productie gereedschap is het grondstof dat de hoogste prestaties biedt voor jouw toepassing in de kortst mogelijke tijd en tegen de laagste kosten. Alles hangt dus af van wat je wilt dat het gereedschap bereikt, inclusief hoeveel onderdelen het moet maken, hoe lang het moet meegaan en de benodigde precisie.
Natuurlijk is niet elk soort grondstof geschikt voor elk gebruik. Bijvoorbeeld, aluminium kan worden gebruikt om perfect fijne gereedschappen en mallen voor kunststof spuitgietmatrijzen te maken. Echter, het is ongeschikt voor een CNC frezen snijgereedschap, omdat het materiaal minder sterk en hard is dan staal.
Frequentie van Gereedschapsvervanging
De tijd die nodig is om het gereedschap van een productiemachine te vervangen of te wisselen, is een efficiëntiefactor die vaak over het hoofd wordt gezien. Grote en zware gereedschappen zoals spuitgietmatrijzen zijn te omvangrijk en zwaar voor een menselijke operator om te hanteren, dus worden ze verplaatst met hijs- en hijskranen, en kan het uren duren om ze te vervangen, wat de productiekosten beïnvloedt.
Het feit dat productiewerkers elke minuut betaald krijgen, zelfs wanneer er geen onderdelen worden geproduceerd op de assemblagelijn, maakt de tijd voor gereedschapsvervanging een belangrijke kostfactor. Waar mogelijk moet de initiële ontwerpinschatting rekening houden met de efficiëntie van gereedschapswissel.
Precisie en Tolerantie van Onderdelen
Om een gereedschap te gebruiken bij de productie van een uiterst precies afgewerkt onderdeel, moet het met meer zorg worden vervaardigd. Dit betekent dat zo'n gereedschap meer kost om te maken en mogelijk vaker moet worden vervangen, of in ieder geval onderhouden, om zulke toleranties te handhaven. Goed gemaakte instrumenten kunnen hun nuttige levensduur verlengen door opnieuw te slijpen, repareren of kalibreren.
Typen Gereedschap
Op basis van verschillende factoren zoals fabricage, materiaal, duurzaamheid, eigenschappen en toepasbaarheid, kunnen we gereedschap in twee categorieën verdelen.
Zacht Gereedschap
Zacht gereedschap is een economische techniek die vaak wordt gebruikt voor gieturethaanmallen om bedrijven in staat te stellen snel producten in middel- tot lage volumes te maken. Siliconen is het meest gebruikte zachte gereedschapsmateriaal in de gieturethaanindustrie voor productieruns in lage volumes en prototyping.
Het voordeel van zacht gereedschap met flexibele materiaaleisen is dat producenten materialen kunnen gebruiken zonder zich al te veel zorgen te maken over compatibiliteit. Tegelijkertijd is deze aanpak ideaal voor projecten die kleine hoeveelheden vereisen, maar praktische producten met een fijne afwerking, zoals prototyping.
Er zijn echter verschillende beperkingen bij soft tooling. Gereedschappen gemaakt met zachte gereedschapsmaterialen missen soms de duurzaamheid en slijtvastheid van gereedschappen gemaakt met harde gereedschappen. Bijvoorbeeld, siliconen gereedschappen moeten meestal worden vervangen nadat er niet meer dan 25 onderdelen zijn gemaakt. Bovendien is het na voltooiing van het gereedschap moeilijk om zachte gereedschappen aan te passen.
Harde gereedschappen
Een veelgebruikte methode voor gereedschapsbouw voor spuitgieten is hard tooling. Hard gereedschappen, gemaakt van veerkrachtige metalen die vele productierondes kunnen doorstaan—zoals staal of nikkel legeringen—stellen producenten in staat om snel grote hoeveelheden onderdelen te maken. Hard tooling is een betere keuze dan soft tooling wanneer fabrikanten strakke toleranties, testspecificaties en functionele normen moeten naleven. Dit soort gereedschap is perfect voor het maken van nauwkeurige, duurzame onderdelen.
Echter, harde mallen zijn veel duurder en tijdrovender dan zachte mallen in termen van initiële kosten en productietijden. Daarom duurt het langer om harde mallen te maken, omdat ze moeten worden gehard, nabewerkt en verder bewerkt om een gladde afwerking te verkrijgen.
Kies de juiste: zachte matrijs of harde matrijs
Zacht matrijs of hard matrijs, welke moet u gebruiken? Zacht matrijs, dat siliconen en andere snel te assembleren materialen gebruikt, is perfect voor prototyping en korte productieruns.
Echter, hard tooling garandeert een langere levensduur van de mal en consistente kwaliteit van de onderdelen door gebruik te maken van stevige metalen zoals staal. Het wordt het beste gebruikt voor grootschalige productie.
In totaal, hoewel het aanvankelijk duurder is, verlaagt harde matrijs de kosten van een onderdeel aanzienlijk op de lange termijn productie, terwijl zachte matrijs lagere initiële kosten biedt tijdens de eerste fasen van het ontwerp.
Verschillende fasen van het gereedschapsproces in Productie
Er zijn drie hoofd fasen voor het vervaardigen van matrijzen: prototype matrijzen, brugmatrijzen en productiematrijzen.
Prototype gereedschap
De eerste stap in het productieproces van gereedschappen is prototypegereedschap. Dit houdt in dat mallen en gereedschappen worden gemaakt om prototypes of kleine series producten te creëren. Dit zijn meestal eenmalige gereedschappen die essentieel zijn voor het testen en bevestigen van het ontwerp voordat de massaproductie begint.
Brug Gereedschap
Bruggereedschap dient als een overgangsfase tussen het einde van prototypeontwikkeling en de start van productiegereedschap. In vergelijking met productiegereedschap is het minder robuust. Het vereist geen grote investering en kan sneller worden gebouwd.
Dus wordt bruggereedschap door verschillende fabrikanten gebruikt om de opschaling van volume te vergemakkelijken. Het wordt vaker gebruikt om het productieproces te verfijnen en een uitgebreid begrip van het productontwerp te verkrijgen.
productiegereedschap
Productie-inrichting
De productiefase van de gereedschappen is waar het eindproduct wordt vervaardigd en getest. Deze fase is belangrijk omdat het een goede basis legt voor grootschalige, massaproductie. Als gevolg hiervan is dit type gereedschap ontworpen voor langdurig gebruik en zorgt het ervoor dat de gereedschappen onderdelen kunnen produceren volgens de juiste specificaties en normen.
Echter, het vereist een aanzienlijke investering van tijd en middelen. Niettemin garandeert het efficiëntie en kosteneffectiviteit bij productie in grote volumes.
Welke processen worden gebruikt om gereedschap te maken?
Snel gereedschap wordt gemaakt met behulp van twee productieprocessen: hard en zacht. In een competitieve markt kost hard gereedschap meer tijd om te maken dan zacht gereedschap, dat kosteneffectiever is. Zacht gereedschap is doorgaans siliconen gieten, frezen of 3D-printen op basis van de behoeften.
Net als zacht gereedschap kan hard gereedschap ook worden geproduceerd door middel van frezen of machinale bewerking. In tegenstelling tot zacht gereedschap kan hard gereedschap echter ook worden gemaakt met behulp van EDM (Electrical Discharge Machining) of precisiedraaien.
Metalen materialen voor productie gereedschap
In de productie en fabricage zijn de materialen die worden gebruikt voor productie gereedschap cruciaal voor het garanderen van de levensduur en prestaties. Geharde metalen zoals gereedschapsstaal, aluminium en legeringen worden vaak gebruikt vanwege hun uitzonderlijke slijtvastheid, duurzaamheid en vermogen om te voldoen aan de eisen van productie in grote volumes.
Gereedschapsstaal is een veelgebruikt materiaal voor het maken van stevige mallen en matrijzen vanwege zijn uitstekende hardheid, taaiheid en bewerkbaarheid. Bovendien zijn innovatieve materialen met speciale eigenschappen, zoals weerstand tegen hoge temperaturen, lichtgewicht en corrosiebestendig, zoals composiet gereedschap, geschikt voor specifieke industriële toepassingen.
Overwegingen en tips bij het machinaal bewerken van gereedschap
Het type gereedschap dat machinaal wordt bewerkt, hangt vaak af van de specifieke behoeften van het project. Hieronder volgen enkele overwegingen bij het machinaal bewerken van gereedschap.
kunststof spuitgietonderdelen van gereedschap
Onderdeelgeometrie
Bij het werken met niet erg complexe geometrieën is zacht gereedschap een betere keuze vanwege de kosteneffectiviteit en snellere doorlooptijden. Zachte gereedschapsmethoden, zoals 3D-printen of CNC-bewerking, maken herontwerpen eenvoudiger en maken de creatie van complexe gereedschappen binnen enkele uren of dagen mogelijk.
Levensduur van gereedschap
Een andere cruciale factor om te overwegen bij het machinaal bewerken van gereedschap is de levensduur van het gereedschap. Hard gereedschap is de beste optie als u op zoek bent naar duurzaamheid. Zachte gereedschappen zijn effectief voor ongeveer 25-50 spuitgietcycli en hebben een kortere levensduur. Omgekeerd zijn harde gereedschappen, gemaakt van metaal, temperatuurbestendiger dan zachte gereedschapsmaterialen, wat bijdraagt aan een langere levensduur van duizenden cycli.
Materiaalkeuze
Een andere factor om te overwegen bij het machinaal bewerken van gereedschap is het type materiaal dat voor het proces wordt gebruikt. Het type materiaal dat moet worden bewerkt, het productievolume en de noodzakelijke levensduur van het gereedschap moeten allemaal in overweging worden genomen bij het selecteren van het juiste gereedschapsmateriaal. Sommige materialen gaan langer mee en zijn duurzamer, zij het duurder.
Welke factoren beïnvloeden de kosten van gereedschap?
Hoewel talrijke factoren de gereedschapsprijzen beïnvloeden, zijn ze allemaal verbonden met het type materiaal dat wordt bewerkt en de specificatie van het gereedschap.
Onderdeelspecificatie
De kosten van gereedschap zijn ook afhankelijk van het aantal bewerkingen dat de CNC-machine moet uitvoeren. Eenvoudige sneden of boringen vereisen minder gereedschap. Draaien, boren en ingewikkeld snijden hebben meer gereedschap nodig.
Bovendien hebben de onderdelen mogelijk bepaalde oppervlaktebehandelingen nodig, zoals polijsten of functies die andere gereedschappen kunnen vastpakken, zoals pakkingen. De gereedschapsprijzen zullen stijgen met elke extra specificatiestap.
Toepassingen
Industrieën zoals medische, ruimtevaart en defensie hebben zeer strikte specificaties voor hoogsterkteonderdelen. Gereedschappen met een hogere hardheid zijn vereist om sneden uit te voeren op materialen zoals titanium en gehard staal. Begrijpelijkerwijs kosten deze gereedschappen meer dan het snijden van zachtere materialen.
Kwaliteit van Gereedschappen
Een belangrijk punt dat directe invloed heeft op de kosten van gereedschappen is de kwaliteit van de gebruikte gereedschappen in de productie. Superieure materialen en meer nauwkeurige engineering- en fabricagetechnieken zijn meestal nodig om hoogwaardig gereedschap te produceren, wat de initiële kosten verhoogt. Aan de andere kant kunnen er aanzienlijke langetermijnbesparingen en efficiënties zijn door deze kwaliteitsinvestering.
Begin met Rapid Tooling bij XTJ
Bij XTJ kunt u effectief en betaalbaar toegang krijgen tot gereedschapsoplossingen. Onze snelle gereedschapsdiensten zijn ontworpen om uw productontwikkelingsproces te versnellen door u snel toegang te bieden tot geavanceerde gereedschapsopties. We bieden ook one-stop CNC-frezen, draaien, 3D-printen, siliconenmallen en oppervlakteafwerking diensten. Neem vandaag nog contact met ons op voor persoonlijke ondersteuning.
XTJ is een toonaangevende OEM-fabrikant die zich inzet voor het bieden van one-stop productieoplossingen van prototype tot productie. We zijn trots op ons ISO 9001 gecertificeerde systeem voor kwaliteitsbeheer en vastbesloten om waarde te creëren in elke klantrelatie. Dat doen we door samenwerking, innovatie, procesverbeteringen en uitzonderlijk vakmanschap.
