Стальной якорь и штампованное ярмо для высокоскоростных-миниатюрных реле и переключателей

Для высокоскоростных-миниатюрных реле якорь и ярмо должны обеспечивать контролируемую магнитную траекторию без добавления ненужной массы или механического сопротивления. Поэтому прецизионные штампованные детали якоря реле требуют одновременного контроля магнитной проницаемости, прочности на разрыв, плоскостности, толщины, высоты заусенцев и повторяемости размеров, а не простого формования листового -металла.

 

Для релейных механизмов с большим-циклом выбор материала между SPCC, электроутюгом DT4 и кремнистой сталью должен основываться на требованиях к магнитной цепи, рабочей частоте, механической нагрузке и геометрии штамповки. Стабильный процесс штамповки может поддерживать критические размеры в пределах ±0,01 мм, в то время как вторичное удаление заусенцев и проверка КИМ контролируют функциональные поверхности, которые определяют движение якоря и сборку якоря.

 

 

 

Миниатюрное реле преобразует электромагнитную силу в механическое движение. Таким образом, якорь должен выполнять две работы одновременно:

Завершите магнитную цепь с достаточно низким сопротивлением.

Двигайтесь быстро и многократно, без чрезмерной инерции или деформации.

 

Инженерная проблема усложняется по мере уменьшения размеров реле. Уменьшение толщины якоря снижает массу, но также снижает жесткость секции. Чрезмерное утонение может привести к увеличению изгиба, деформации и отклонению размеров после штамповки.

 

Штамповка деталей якоря реле: магнитные и механические параметры

 

Инженерный фактор	Влияние на якорь реле	Типичные соображения по поводу контроля
Магнитная проницаемость	Определяет передачу магнитного потока	Марка материала и термическая обработка
Поведение насыщения	Ограничивает плотность магнитного потока	Проектирование электромагнитной схемы
Предел текучести	Контролирует остаточную деформацию	Подбирается в зависимости от нагрузки и геометрии
Толщина листа	Влияет на массу и магнитный путь	Контролируется по поступающему материалу
Плоскостность	Влияет на контакт-лицом с шестом	Контроль штамповки и выравнивания
Высота заусенца	Может мешать воздушному зазору	Прогрессивная матрица + удаление заусенцев
Состояние поверхности	Влияет на сборку и контакт.	Очистка и обработка поверхности
Размерный допуск	Определяет посадку и магнитный зазор	Прецизионная матрица + проверка КИМ

 

Якорь особенно чувствителен к изменению воздушного-зазора. Даже небольшое изменение расстояния между якорем и магнитным полюсом может изменить магнитную силу, доступную для срабатывания.

 

По этой причине качество штамповки следует оценивать на уровне функциональной сборки, а не только путем проверки размеров.

 

Почему малая масса важна для высокоскоростных-реле

Инерция якоря увеличивается с увеличением массы. Во время быстрого переключения чрезмерная движущаяся масса может привести к увеличению времени отклика, увеличению энергии удара и увеличению механического напряжения.

 

Более тонкий компонент не является автоматически лучшим. Дизайн должен балансировать:

Площадь магнитного поперечного- сечения
Механическая жесткость
Масса якоря
Плоскостность
Радиус формовки
Монтажная геометрия
Требуемая частота переключения

Для компонентов миниатюрных реле этот баланс обычно устанавливается во время проверки DFM до начала последовательного-производства кристаллов.

 

IATF 16949 Контроль размеров стальной штамповки релейного ярма

Ярмо обычно остается неподвижным и является частью магнитной цепи. Поэтому его геометрия требует высокой позиционной стабильности вокруг монтажных отверстий, позиционирующих элементов и магнитных интерфейсов.

 

План производственного контроля может включать в себя:

Входная проверка материалов
Измерение толщины рулона
Прогрессивная-проверка первой-детали
Проверка размеров в-процессе
Проверка высоты-заусенцев
Измерение плоскостности
Проверка критических профилей на КИМ
Отслеживание партии
Окончательный визуальный осмотр
Документация PPAP, где это необходимо

Для автомобильных реле структура качества IATF 16949 обеспечивает подходящую структуру для управления процессами, отслеживания и управления несоответствиями.

 

Запросить бесплатную оценку и ценовое предложение DFM

 

 

Толщина – это не просто характеристика материала. Для магнитного компонента с небольшим поперечным-сечением изменение толщины напрямую изменяет как магнитную площадь, так и механическую жесткость.

 

Если на чертеже указана номинальная толщина, например, 0,50 мм, изменения в поступающей полосовой заготовке могут влиять на:

Путь магнитного потока
Масса якоря
Формируемая высота
Положение изгиба
Отношения контакта-с-каркасом
Разрешение на сборку
Контроль штамповки ±0,01 мм для миниатюрных релейных компонентов

Критические размеры могут потребовать контроля ±0,01 мм в зависимости от геометрии компонента и набора функциональных допусков.

 

Типичные критические характеристики включают в себя:

Общая длина якоря
Полюс-ширина лицевой стороны
Диаметр монтажного-отверстия
Расстояние от отверстия-до-края
Высота изгиба
Определение-положения вкладки
Шаг крепления вилки
Плоскостность магнитных поверхностей

Не для каждого размера требуется ±0,01 мм. Применение излишне жестких допусков увеличивает затраты на оснастку и проверку без улучшения характеристик реле. Правильный подход — определить размеры CTQ на основе магнитного и механического набора-вверх.

 

Прогрессивная штамповка для производства якорей и ярм реле

Прогрессивная матрица может объединить несколько операций в одной производственной последовательности:

Подача катушки
Позиционирование пилота
Пирсинг
Прорезывание
Надрез
Формирование
Гибка
Отрезать-отключить
Разделение частей

При большой-объемной штамповке стали с ярмом реле прогрессивная штамповка обеспечивает повторяемое позиционирование и контролируемый поток материала.

 

Конструкция штампа должна учитывать:

Предел прочности материала
Толщина материала
Зазор сдвига
Геометрия пуансона
Износ штампа
Пружинный возврат
Расположение полосы
Эвакуация лома
Выравнивание пуансона-по-матрице

Для миниатюрных компонентов чрезмерный зазор может привести к появлению заусенцев и нестабильности размеров, а недостаточный зазор может увеличить силу штамповки и ускорить износ инструмента.

 

Плоскостность – функциональный параметр

Арматура приемлемой длины и ширины все равно может выйти из строя из-за остаточного напряжения или локальной деформации.

На плоскостность влияют:

Остаточное напряжение катушки
Направление прокатки
Последовательность штамповки
Неравномерные силы резания
Формирующие операции
Износ инструмента
Твердость материала

Если поверхность магнитного полюса требует тесного контакта, требования к плоскостности должны быть указаны на техническом чертеже и измерены с использованием соответствующей системы отсчета.

 

Проверка КИМ и проверка CTQ

Для арматуры сложной геометрии проверка КИМ позволяет проверить несколько характеристик одной исходной конструкции.

Типичная программа проверки может оценить:

 

Характеристика	Метод проверки	Инженерное назначение
Профиль	ШМ	Проверка магнитной/механической геометрии
Диаметр отверстия	Оптический манометр/КИМ	Проверьте посадку сборки
Положение отверстия	ШМ	Контроль монтажных отношений
Толщина	Микрометр	Проверка состояния материала/процесса
Плоскостность	КИМ/датчик плоскостности	Посадка управляющей арматуры
Высота заусенца	Оптические измерения	Предотвращение вмешательства в сборку
Высота изгиба	Датчик высоты/ШМ	Проверка сформированной геометрии

 

Для производства PPAP анализ-системы измерения также должен установить, может ли выбранный датчик надежно отличать отклонения процесса от отклонений измерений.

 

 

 

При штамповке неизбежно возникает срезанная кромка, состоящая из нескольких зон: переката, зоны полировки, зоны излома и заусенца.

 

Для компонентов миниатюрных реле заусенцы могут стать функциональными дефектами, а не косметическими дефектами.

Заусенец может:

Уменьшить монтажный зазор
Мешать движению якоря
Создать загрязнение частицами
Изоляция повреждений
Влияет на магнитный полюс-сидение лицом
Увеличение размерного разнообразия

Контроль высоты заусенцев в соответствии с технологическими дисциплинами ISO 9001 и IATF 16949.

Приемлемость заусенцев следует определять на основе требований к чертежам компонентов и сборке, а не на основе универсального значения.

Соответствующий процесс удаления заусенцев зависит от:

Марка материала
Толщина листа
Высота заусенца
Геометрия кромки
Требования к шероховатости поверхности
Требуемое сохранение размеров
Объем производства

Валковая полировка деталей штампованных миниатюрных реле.

 

Валковая полировка позволяет удалить или уменьшить заусенцы, одновременно улучшая однородность кромки в разных партиях.

Это полезно там, где:

 

Компоненты имеют относительно прочную геометрию.
Требуется обработка кромок с нескольких сторон.
Требуется-обработка больших объемов данных.
Потеря размеров должна оставаться под контролем

Процесс должен быть проверен, поскольку чрезмерная механическая полировка может привести к скруглению функциональных краев и изменению мелких локационных особенностей.

 

Химическое удаление заусенцев с прецизионных стальных деталей

Химическое удаление заусенцев может обеспечить доступ к сложным внутренним кромкам и геометриям, до которых трудно добраться механически.

Однако контроль процесса должен включать в себя:

 

Химическая концентрация
Температура ванны
Продолжительность лечения
Полоскание
Нейтрализация
Сушка
Предотвращение коррозии

Чрезмерная-обработка может удалить лишний материал и изменить геометрию миниатюрных элементов.

Для компонентов, впоследствии используемых в электрических сборках, также необходимо контролировать остатки чистки и защиту от коррозии.

 

Механическое и химическое удаление заусенцев

Процесс	Основное преимущество	Основное ограничение	Подходящее приложение
Роликовая полировка	Высокопроизводительная-обработка кромок	Можно скруглить острые черты	Общие штампованные края
Вибрационная отделка	Пакетная обработка	Ограничения доступа к СМИ	Большие партии
Чистка	Локальное управление	Более низкая эффективность автоматизации	Выбранные ребра
Химическое удаление заусенцев	Достигает сложных краев	Требуется химический контроль процесса	Тонкие/внутренние особенности
Прецизионная оптимизация матрицы	Уменьшает заусенцы в источнике	Требуются вложения в инструмент	Крупносерийное-производство

 

Наиболее эффективным подходом обычно является предотвращение образования заусенцев на этапе штамповки с последующей минимальной вторичной обработкой, необходимой для соответствия чертежу.

 

 

Выбор материала должен соответствовать магнитной цепи, а не просто выбирать наименьшую-цену.

 

Для стальных магнитных компонентов обычно рассматриваются три семейства материалов: SPCC, электрический чугун DT4 и кремниевая сталь.

 

Сравнение материалов SPCC, DT4 и кремнистой стали

 

Параметр	СПКК	Электрический утюг DT4	Кремниевая сталь
Основная характеристика	Холоднокатаная-низко-углеродистая сталь	Электрический утюг-высокой чистоты	Магнитный сплав Fe-Si
Механическая формуемость	Хороший	Хорошо,-зависит от оценки	Умеренный
Магнитные характеристики	Умеренный	Высокий для магнитных путей постоянного тока	Сильная магнитная производительность переменного тока
Электрическое сопротивление	Относительно низкий	Относительно низкий	Выше
Эдди-текущий контроль	Ограниченный	Ограниченный	Лучше
Типичное использование	Структурные детали реле/коромысла	Магнитные компоненты постоянного тока	Магнитные цепи переменного тока/высокочастотные-магнитные цепи
Пригодность для штамповки	Высокий	Высокий с контролем процесса	Зависит от оценки
Расходы	Обычно ниже	Выше	Зависит от оценки
Главный фактор выбора	Механический + экономический баланс	Путь магнитного потока	Магнитные потери, зависящие от частоты-

 

SPCC для штамповки стальной ярмо реле

SPCC — это холоднокатаная-углеродистая сталь, соответствующая стандарту JIS G 3141. Сочетание качества поверхности, формуемости и доступности делает ее подходящей для изготовления многих штампованных конструктивных элементов.

 

Для ярм реле, в конструкции которых преобладают механическая геометрия и технологичность, SPCC может подойти, если его магнитные свойства удовлетворяют требованиям схемы.

 

Типичные соображения включают в себя:

Толщина листа
Твердость
Предел прочности
Магнитная проницаемость
Глубина формования
Пружинный возврат
Защита поверхности

SPCC не следует автоматически рассматривать как эквивалентную замену специальной магнитной стали.

 

Электрический утюг DT4 для магнитных цепей

DT4 обычно используется в Китае для электротехнического железа, где магнитные характеристики более важны, чем поведение обычной конструкционной стали.

 

Для якорей и ярм реле соответствующие параметры включают в себя:

Магнитная проницаемость
Коэрцитивная сила
Характеристики насыщения
Потеря ядра
Механические свойства
Условия отжига

 

Там, где магнитная эффективность напрямую влияет на мощность катушки или силу срабатывания реле, DT4 может обеспечить более прочную инженерную основу, чем холоднокатаная-прокатная сталь общего назначения.

 

Кремниевая сталь для магнитных применений переменного тока

Кремниевая сталь снижает электрические потери за счет повышенного удельного электрического сопротивления и широко используется в ламинированных магнитных сердечниках.

 

Однако для применения в миниатюрных реле кремниевую сталь следует выбирать в соответствии с фактической частотой возбуждения и магнитными условиями эксплуатации.

 

Если реле работает в основном при возбуждении постоянным током, преимущества кремниевой стали могут не оправдать необходимость использования дополнительных материалов и обработки.

 

Матрица выбора материалов для компонентов миниатюрных реле

 

Требование к реле	Предпочтительное направление материала	Причина
Недорогое-конструкционное ярмо	СПКК	Хорошая формуемость и механические характеристики.
Магнитная якорь постоянного тока	ДТ4	Магнитные характеристики подходят для цепей постоянного тока
Магнитный путь переменного тока	Кремниевая сталь	Снижение потерь на вихревые-токи
Сложная прогрессивная штамповка	SPCC / подходящая электротехническая сталь	Зависит от твердости и толщины
Чрезвычайно низкая подвижная масса	Тонкая-магнитная сталь	Уменьшает инерцию якоря
Высокая стабильность размеров	Контролируемая-таблица оценок	Уменьшает вариации процесса

 

Окончательный материал должен быть подтвержден посредством магнитных испытаний, механических испытаний и испытаний штамповки, а не выбираться только по названию материала.

 

 

 

Для некоторых миниатюрных релейных компонентов требуется нечто большее, чем просто заглушка и изгиб. Операции по сборке в-матрицах позволяют интегрировать функции механического соединения непосредственно в последовательность последовательных штамповок.

 

-Клепка и крепление деталей миниатюрных реле

 

Клепка или крепление в штампе-может сократить количество отдельных операций сборки и сохранить повторяемость положения.

Потенциальные приложения включают в себя:

Подузлы арматуры
Магнитные ярмо в сборе
Брекет-конструкции
Весенние-функции хранения
Механические фиксирующие элементы

Процесс присоединения должен контролировать:

Высота заклепки
Диаметр заклепки
Деформация материала
Объединенные сдерживающие силы
Выравнивание компонентов
Трещина вокруг образовавшегося участка

Для реле с большим-циклом соединение должно оставаться механически стабильным при многократном срабатывании.

 

Управление пружинением в штампованной стальной арматуре

 

Упругость становится все более важной по мере уменьшения толщины материала и ужесточения допусков на формовку.

 

К методам контроля относятся:

Оптимизированный радиус формовки
Контролируемая последовательность формования
Компенсация в геометрии штампа
Чеканка
Операции повторного удара
Контроль партии материалов

 

Правильное значение компенсации должно быть установлено путем реальных испытаний на штамповку, поскольку пружинение зависит от марки материала, толщины, направления прокатки и геометрии штамповки.

 

 

Для автомобильных реле система качества должна объединять сертификацию материалов, параметры инструментов, контроль процесса и окончательный контроль в одну отслеживаемую производственную цепочку.

 

IATF 16949 Контроль качества штамповки якоря реле

 

План качества производства может включать в себя:

ПФМЭА
План контроля
Схема процесса
Входной контроль материалов
Первая проверка изделия
СПК-мониторинг
MSA
Записи о техническом обслуживании инструмента
Проверка размеров
Функциональное тестирование
Контроль несоответствий
Отслеживание партии

Документация PPAP уровня 3 для компонентов автомобильных реле

 

Если клиент указывает уровень PPAP 3, представление может включать:

Проектные записи
Документы на инженерные изменения
Техническое одобрение заказчика
DFMEA, где это применимо
Ход процесса
ПФМЭА
План контроля
исследования MSA
Размерные результаты
Результаты испытаний материала/производительности
Первоначальные исследования процесса
Квалифицированная лабораторная документация
Одобрение внешнего вида, где это применимо
Образцы производственных деталей
Мастер-образец
Проверка средств
Особые требования-клиента

Точный пакет подачи должен соответствовать руководству по PPAP и конкретным требованиям клиента.

 

Скачать спецификацию конструкции штамповки реле

 

 

Точность инструмента устанавливает верхний предел повторяемости точности компонентов. Для миниатюрных деталей реле конструкция кристалла должна разрабатываться с учетом критических размеров, определенных в ходе DFM.

 

Прогрессивное-управление штампами для точной штамповки стального ярма реле

Ключевые соображения по поводу инструментов включают в себя:

Прецизионные направляющие стойки
Контролируемый зазор от пуансона-до-матрицы
Стабильная подача ленты
Расположение пилотного-отверстия
Износостойкие-перфорированные материалы
Сменные вставки
Мониторинг заусенцев
Автоматическая эвакуация лома
Снимите защиту датчика
Плановое профилактическое обслуживание

 

Износ инструмента следует отслеживать по измеримым показателям CTQ, а не только по количеству производственных ходов.

 

Например, увеличение высоты заусенцев, смещение диаметра отверстия или отклонение профиля могут указывать на прогрессирующий износ пуансона или матрицы до того, как произойдет полный выход инструмента из строя.

 

Техническое обслуживание инструмента под производственным контролем IATF 16949.

 

Система профилактического обслуживания должна фиксировать:

Количество ударов
История замены пуансона
Замена вставки штампа
Частота заточки
Измеренное состояние заусенцев
Размерный дрейф
Незапланированные простои
Корректирующие действия

Эта информация обеспечивает запись-истории процесса долгосрочного-производства компонентов реле.

 

 

Прежде чем утвердить производственную оснастку, группы по закупкам и инженерам должны подтвердить следующее.

 

Требования к материалам и магнитным полям
Определена необходимая магнитная проницаемость
Определена рабочая частота
Возбуждение постоянного или переменного тока подтверждено
Указана марка материала
Допуск по толщине установлен
Определен метод магнитного испытания
Требования к точности штамповки
Определены параметры CTQ
Допуски ±0,01 мм применяются только там, где функция требует
Базовая точка плоскостности установлена
Определена приемка заусенцев
Документированные требования к формованию и упругому возврату
Прогрессивная-реализуемость проверена
Требования к поверхности и кромке
Выбран процесс удаления заусенцев
Указано краевое условие
Определены требования к очистке
Защита от коррозии подтверждена
Требования к покрытию указаны там, где это применимо.
Документация по качеству
Требования IATF 16949 подтверждены
PFMEA завершено
Разработан план контроля
Подготовлена ​​программа инспекций ШМ
Определены требования MSA
Требования уровня 3 PPAP подтверждены, где это применимо
Прослеживаемость материалов установлена

 

 

Якорь реле не может быть правильно оценен только по марке материала. Окончательные магнитные и механические характеристики являются результатом взаимодействия свойств материала, деформации штамповки, остаточного напряжения, размерных допусков, состояния заусенцев и геометрии сборки.

 

Например, переход с SPCC на DT4 может улучшить магнитные характеристики, но также изменить поведение при штамповке, упругость и условия оснастки. Изменение толщины листа может уменьшить массу арматуры и одновременно снизить жесткость конструкции. Увеличение интенсивности удаления заусенцев может улучшить качество кромки, но изменить небольшие функциональные особенности.

 

Поэтому правильная инженерная последовательность такова:

 

Применение → Магнитная цепь → Материал → Толщина → Конструкция матрицы → Параметры штамповки → Удаление заусенцев → Проверка → Проверка сборки

Этот подход особенно актуален при производстве штампованных деталей якоря реле, стальной штамповки ярма реле и других миниатюрных компонентов реле для автомобильных, промышленных систем управления и силовых-электронных коммутационных систем.

 

 

Компания Apollo Electronic Components (Xiamen) Co., Ltd. поддерживает прецизионную штамповку металла и связанные с ней производственные процессы для производства электрических и новых-энергетических компонентов.

 

Для якорей и ярм реле инженерная оценка должна начинаться с:

2D инженерный чертеж
3D-модель САПР
Спецификация материала
Требования к толщине
Годовой объем
Размеры CTQ
Спецификация-обработки поверхности
Магнитные-требования к производительности
Состояние сборки
Стандарт проверки

Затем производственный маршрут можно оценить на предмет постепенной штамповки, вторичной формовки, удаления заусенцев, очистки, проверки и сборки.

 

При необходимости в план качества могут быть включены инспекция ШМ, документация PPAP и контролируемые производственные записи.

 

Цель состоит не в том, чтобы просто изготовить штампованную стальную деталь. Цель состоит в том, чтобы сохранить размеры и характеристики материала, которые определяют магнитную силу реле, реакцию переключения и механическую стабильность длительного-цикла.

 

 

Каков типичный цикл поставки PPAP уровня 3 для штампованных деталей якоря реле?

Цикл PPAP уровня 3 зависит от сложности инструментов, квалификации материала, проверки размеров и испытаний-под конкретного заказчика. Реалистичный график должен быть подтвержден после рассмотрения DFM и утверждения прототипа, а не использовать фиксированное общее время выполнения заказа.

 

Как производитель может контролировать размеры ±0,01 мм на штамповках миниатюрных реле?

Контроль начинается с точной прогрессивной-конструкции матрицы, стабильного материала рулона, контролируемого зазора-к-матрицы и мониторинга процесса. Затем критические размеры следует проверить с помощью калиброванных датчиков, оптических измерений или проверки с помощью КИМ.

 

Как выбираются SPCC, DT4 и кремнистая сталь дляштамповка якоря и якоря реле?

SPCC обычно рассматривается там, где доминируют механические свойства и формуемость, DT4, где важны магнитные характеристики постоянного тока, и кремниевая сталь, где характеристики магнитных-потерь переменного тока оправдывают ее использование. Окончательный выбор требует магнитной и штамповочной проверки.