Як зробити матрицю для штампування металу, яка досягає специфікації з першої спроби

Вирішіть, який тип матриці підходить для вашої деталі та обсягу виробництва

Виготовлення штампа для штампування металу починається задовго до того, як сталь буде розрізана. Ви починаєте з готової деталі та працюєте у зворотному напрямку,-переробляючи її геометрію в інструменти, які можуть відтворювати її тисячі чи мільйони разів під навантаженням преса. Цей зворотний{3}}етап проектування є основою виготовлення-штампів, і він починається з одного фундаментального рішення: який тип штампа відповідає вашій частині, вашому об’єму та вашому бюджету.

Отже, що таке плашки? Найпростіше кажучи, матриця — це точний інструмент, який формує листовий метал шляхом різання, формування або обох під час штампувального преса. Розуміння того, що таке матриці у виробництві, допомагає зрозуміти, чому вибір типу матриці має таке велике значення. Неправильний вибір призводить до марних інвестицій у інструменти, надмірної-вартості за деталь або проблем із якістю, які переслідують вас під час виробництва.

Три основні типи штампів для штампування охоплюють переважну більшість застосувань: одно-станційні, складені та прогресивні.

Одиночна-станція проти складних або прогресивних матриць

Кожен тип матриці займає окрему зону в ландшафті складності-обсягу-вартості. Ось як вони порівнюються:

Штамповки для металевого штампування з однією- станцією найкраще працюють, коли вам потрібна одна операція за удар, зберігаючи прості інструменти та швидку настройку. Складні матриці поєднують такі операції, як штампування та проколювання, в один хід, забезпечуючи більш жорсткі допуски між елементами, оскільки все вирізається одночасно. Матриці прогресивного штампування подають металеву стрічку через кілька станцій послідовно, виробляючи готову деталь під час кожного циклу пресування на високій швидкості.

Підбирайте свій кубик відповідно до бюджету та доступу до обладнання

Можливості вашого цеху-суттєво впливають на те, який шлях має сенс. Якщо у вас є фрезерування з ЧПК та дротова електроерозійна-обробка, створити одну-станцію чи просту складну матрицю цілком реально.Матриці для прогресивного штампування металу, з їхніми складними планами смуг і синхронізацією з кількома-станціями, часто вимагають спеціального досвіду проектування та обладнання, що спонукає команди до аутсорсингу конкретних операцій.

Ця стаття охоплює весь спектр, від ручного-встановленого прототипу матриць до виробничого-класу прогресивного інструменту. Незалежно від того, чи плануєте ви обробляти кожний компонент самостійно чи займаєтеся термічною обробкою та EDM, процес перетворення креслення деталі на робочу матрицю для штампування відбувається в тій же логічній послідовності. Першою змінною, яка визначає кожне подальше рішення, є інструментальна сталь, яку ви обираєте для кожного компонента матриці.

Виберіть правильні марки інструментальної сталі для пуансонів і штампових блоків

Інструментальна сталь не є універсальною-категорією-для-всіх. Кожен компонент у штампі для штампування зазнає різних профілів напруги: пуансони витримують удари стиснення та абразивний знос при кожному ударі, блоки матриці протистоять ковзанню вздовж ріжучих кромок, знімачі справляються з циклічною втомою, а опорні пластини поглинають розподілене навантаження. Вибір правильного матеріалу інструменту для штампування для кожної ролі безпосередньо контролює тривалість роботи штампа між повторним шліфуванням і те, наскільки стабільними будуть ваші деталі протягом виробничої кампанії.

Зі складною виробничою оснащеністю часто потрібні інвестиціїВід 100 000 до 500 000 доларів США, вибір неправильної марки сталі є дорогою помилкою. Ви або витратите бюджет через передчасні збої, або над-зазначите матеріали там, де вони не потрібні. Мета полягає в тому, щоб зносостійкість, міцність і твердість відповідали фактичним умовам експлуатації кожного компонента.

Критерії вибору інструментальної сталі за компонентом матриці

П'ять марок сталі (плюс карбід) охоплюють більшість сталевих штампувальних штампів у виробництві. Ось як вони відображаються в реальних програмах:

D2 залишається робочою конячкою для загального штампування та проколювання у виборі матеріалів для штампування металу. Його високий вміст хрому та вуглецю забезпечує виняткову стійкість до стирання, але він може розколотися під сильним ударом. Коли пуансон зазнає великих ударних навантажень, таких як пробивання товстої штампованої заготовки з нержавіючої сталі, A2 забезпечує кращу міцність при невеликому зниженні терміну служби. S7 продовжує цей компроміс-, поглинаючи повторювані удари, коли D2 або A2 можуть зламатися. M2, високошвидкісна-сталь, зберігає свою твердість, навіть якщо станції з прогресивним штампом виробляють тепло за підвищеної швидкості циклу.

Як вибір матеріалу впливає на термін служби матриці та інтервали технічного обслуговування

Зв’язок між твердістю та кількістю ударів не є лінійним. Пуансон D2 із м’якою сталлю HRC 60 може забезпечити від 100 000 до 150 000 ударів, перш ніж висота задирок сигналізує про необхідність повторного заточування. Цей самий штамп для різання нержавіючої сталі знижується до 30 000-50 000 ударів завдяки характеру зміцнення листового металу, який може наблизитися дотвердість самого інструменту. Штампування алюмінію представляє іншу проблему: м’якший лист не так швидко зношує краї, але задирання (прилипання матеріалу до поверхні матриці) стає основним видом пошкодження.

Ось де покриття змінюють економіку. Нітрид титану (TiN) із застосуванням-PVD додає твердий шар із низьким{2}}тертям, який значно подовжує термін служби матриці для обробки з м’якої сталі. Для штампування металу з нержавіючої сталі та штампування алюмінію карбонітрид титану (TiCN) перевершує TiN, зменшуючи хімічну спорідненість між листом і поверхнею інструменту. Дослідження сучасних високоміцних сталей показують, що інструменти з PVD-покриттям можуть виготовити понад 1,2 мільйона деталей у порівнянні з 50 000 для хромованих-альтернатив за тих самих умов.

Уявіть собі, що штамп із нержавіючої сталі працює зі швидкістю 60 ударів на хвилину. Без покриття TiCN ви витягуєте матрицю для обслуговування кожну зміну. З ним ви можете пробігти цілий тиждень. Ця різниця в безвідмовній роботі часто виправдовує вартість покриття в рази, особливо якщо взяти до уваги втрату продуктивності під час заміни матриці.

Інструментальна сталь порошкової металургії (ПМ) пропонує ще один рівень. Їх тонка, рівномірно розподілена структура твердого сплаву забезпечує високу зносостійкість і ударну в’язкість, з якими не можуть зрівнятися звичайні сорти лиття-. В одному задокументованому випадку перехід від D2 до марки PM з такою ж твердістю збільшив термін служби інструменту з 5000-7000 циклів до понад 40 000 циклів під час формування високоміцної сталі.

Вибір марки сталі та покриття закладає основу. Наступним завданням є перетворення геометрії вашої деталі на точні форми пуансона та матриці, які її створять, і ця робота відбувається в середовищі CAD/CAM, де формуються зазори, макети смуг і послідовності станцій.

Розробка геометрії штампа та компонування стрічки за допомогою моделювання CAD-CAM

Ви вибрали інструментальну сталь. Наступне питання: яких саме форм мають стати ці сталі? Саме тут конструкція штампу для штампування переходить від матеріалознавства до геометрії, і це крок, який відокремлює робочу матрицю від дорогого прес-пап’є.

Робочий процес починається з готового креслення деталі. Ви вже знаєте тип і товщину матеріалу. З цих двох вхідних даних ви отримуєте єдиний найважливіший розмір у будь-якому штампі: відстань від пуансона-до-штампу.

Зазор — це зазор між ріжучою кромкою пуансона та ріжучою кромкою кнопки матриці, виражений як aвідсоток товщини матеріалу на сторону. Зробіть це правильно, і ви отримаєте чистий зсув із мінімальною кількістю задирок. Зробите це неправильно, і ви зіткнетеся з надмірними задирками, передчасним зносом пуансона, витягуванням кулі або навіть зламами інструменту. Рекомендований зазор залежить від матеріалу, оскільки твердіші метали з вищою -міцністю-на розтягування потребують більше місця, щоб площини зламу могли точно вирівнятися по товщині листа.

Діаграма зазору від-до-штампу для звичайних листових металів

Плануючи конструкцію штампа для металевого штампування, використовуйте ці діапазони зазорів як вихідні точки. Точне-налаштування на основі ваших конкретних вимог щодо допуску та стану інструменту.

Одна з найпрактичніших порад щодо дизайну штампування, яку слід запам’ятати: сучасні дослідження інструментів показують, що рух до вищої межі цих діапазонів (11-20% на сторону для сталі) може значно зменшити напругу інструменту під час проколювання та збільшити термін експлуатації, навіть якщо це трохи збільшить висоту задирок. Ви обмінюєте незначний допоміжний етап зняття задирок на значно довший інтервал повторного шліфування.

Для розміру пуансона відніміть зазор з кожної сторони, якщо ви хочете утримувати розмір отвору на матриці. Якщо ви хочете утримувати порожній розмір, додайте зазор до пуансона. Це фундаментальна логіка проектування штампування листового металу, яка керує кожною моделлю САПР, яку ви створюєте.

Розмітка будівельної стрічки та послідовність станцій у CAD

Для штампів для прогресивного штампування листового металу компонування стрічки є вашою дорожньою картою. Він визначає, як сировина в рулонах перетворюється на готові деталі станція за станцією. Подумайте про це як про часову шкалу: кожна станція виконує одну або дві операції, а смуга просувається на фіксовану відстань між ударами.

Суцільний макет смуги стосується п’яти елементів:

• Пілотні отвори- Пробивається на першій станції та використовується пілотними штифтами на наступних станціях для точної реєстрації смуги. Без них сукупна помилка каналу руйнує -{3}}точність функцій.
• Ширина несучої стрічки- Матеріал, що з’єднує вашу деталь із котушкою під час її проходження через матрицю. Занадто вузький і він рветься; занадто широкий, і ви витрачаєте матеріал.
• Відстань між станціями (крок)- Має бути однорідним і враховувати найбільшу площу станції, а також адекватне розділення для структурної цілісності в пластинах матриці.
• Негативні та позитивні обхідні виїмки- У матрицях для штампування листового металу ці виїмки розвантажують матеріал, що прилягає до вигинів і форм, запобігаючи перешкодам, коли деталь приймає форму, залишаючись прикріпленою до носія.
• Оптимізація браку- Розміщення деталей або регулювання ширини смуги для максимального використання матеріалу. Навіть підвищення виходу сумішей на 2-3% призводить до значної економії при великих обсягах.

Ваша CAD-система спочатку створює цей макет як плоске зображення, а потім кожна станція моделюється в 3D, щоб переконатися, що пуансони, підйомники та формувальні інструменти не стикаються один з одним або зі смугою під час просування.

Ось де дизайн металевого штампування переходить від креслення до інженерної перевірки. Моделювання CAE із використанням аналізу кінцевих елементів дозволяє віртуально формувати, згинати та різати деталь перед обробкою сталі. Програмне забезпечення передбачає потоншення матеріалу, зморшкуватість і відкат, позначаючи проблеми, які інакше виникли б лише під час дорогих фізичних випробувань.Найкращий галузевий досвіддотримується систематичної стратегії: вимірює пружинну віддачу в моделюванні, пом’якшує її шляхом модифікації процесу, контролює мінливість, а потім відповідно компенсує поверхні матриці. Доведено, що цей підхід значно скорочує ітерації випробувань і забезпечує постійну відповідність розмірів протягом усього терміну експлуатації панелі.

Для команд, які не мають-власних можливостей FEA, послуги моделювання від досвідчених виробників штампів можуть значно прискорити цей етап перевірки.Послуги штампів YICHEN, наприклад, включають техніко-економічне обґрунтування та симуляцію CAE як пропозиції на ранніх-фазах, допомагаючи інженерам перевірити геометрію штампа та макети смуг перед тим, як приступити до обробки. Цей фронт-переносить-вирішення проблем на цифрову фазу, де зміни коштують годин замість тижнів.

Вигода від ретельної роботи над проектуванням штампування в САПР і симуляції проста: менше несподіванок, коли загартована сталь вперше торкається листового металу. Кожен розрахований зазор, кожна послідовність станцій і кожен передбачений у програмному забезпеченні режим відскоку — це одна ітерація менше, спалена під час пробного преса. З перевіреною геометрією та заблокованим макетом смуги фокус зміщується на перетворення цих цифрових моделей у фізичні компоненти штампа за допомогою точної обробки.

Компоненти штампа машини з фрезеруванням з ЧПУ та дротяною електророзійною машиною

Ваші моделі CAD заблоковано. Макети смуг перевірені. Кожен зазор розраховується до сотих часток міліметра. Сталеві заготовки стоять на підлозі цеху й чекають, щоб стати інструментом для точного штампування. Це фаза, коли цифрова геометрія стає фізичним металом, і послідовність, якої ви дотримуєтеся, визначає, чи з’єднуються ці компоненти з точністю до мікрон-рівня чи потрібні години ручного підгонки.

Процес обробки штампу виконується в певному порядку: грубе фрезерування з ЧПК видаляє об’ємний матеріал із блоків матриці та тримачів пуансонів, точне поверхневе шліфування забезпечує рівність і паралельність критичних поверхонь, а дротяна електроерозійна обробка вирізає складні профілі та вузькі-допуски, які визначають вашу геометрію різання та формування. Кожна операція ґрунтується на останній, а пропускання або зміна порядку кроків створює проблеми складення нижче за течією.

Стратегія фрезерування з ЧПУ для блоків матриць і профілів пуансонів

Чорнова обробка — це швидкість, а не точність. Ви видаляєте якомога більше матеріалу за одиницю часу, залишаючи контрольований запас для чистових проходів. Сучасні високошвидкісні чорнові стратегії, такі як адаптивне фрезерування (також зване трохоїдальним фрезеруванням), використовуютьмале радіальне зачеплення при великій осьовій глибині, зберігаючи постійне навантаження на стружку протягом усього різу. Цей підхід подовжує термін служби інструменту на 50-200% порівняно зі звичайним обробленням пазів на всю ширину, що має велике значення, коли ви щогодини вирубуєте загартовану інструментальну сталь.

Важливе рішення з’являється на початку робочого процесу обробки штампуванням: м’яка-машина перед термічною обробкою чи жорстка-фрезерування попередньо-тепло-оброблених заготовок?

• Спочатку м’яка обробка- Фрезеруйте блоки матриць і профілі пуансонів у відпаленому стані (зазвичай HRC 20-25), де різання відбувається швидше, інструмент зношується менше, і ви можете використовувати більш агресивні параметри. Потім ви надсилаєте деталі на термічну обробку, а потім повертаєтеся для остаточного-шліфування до остаточних розмірів. Це традиційний підхід, який залишається економічно ефективним для більшості проектів інструментів для штампування металу.
• Жорстке фрезерування попередньо-загартованих заготовок- Почніть із заготовок, які вже термічно-оброблені до робочої твердості (HRC 58-62). Сучасні центри з ЧПК із жорсткими шпинделями та керамічними або CBN вставками можуть виконувати чорнову та чистову обробку загартованих D2 або A2 безпосередньо. Це усуває викривлення розмірів, викликане термічною обробкою, зменшуючи припуск, необхідний для остаточного шліфування. Компромісом є менша швидкість знімання матеріалу та більша вартість пластин під час чорнової обробки.

Незалежно від того, який шлях ви оберете, стандартна практика вимагає залишати 0,010-0,020 дюйма на кожну сторону як фінішну заготовку після чорнової обробки фрезерованих поверхонь. Цей припуск гарантує, що фінішний прохід буде чітко виконаний під загартованим шаром шорсткої поверхні та будь-якими геометричними помилками внаслідок операції чорнової обробки. Зменшення ризикує, що фінішний інструмент чергує різання та тертя, погіршуючи як якість поверхні, так і постійність розмірів.

Для фінішних проходів параметри різко змінюються. Швидкість подачі знижується до 30{6}}60% значень чорнової обробки, глибина різання зменшується до 0,010-0,030 дюйма, а швидкість різання збільшується на 10-20%. Ціллю більше не є швидкість знімання матеріалу, а обробка поверхні та точність розмірів. Свіжа ріжуча кромка є обов’язковою для фінішної обробки, оскільки зношена пластина дає грубіші значення Ra та вносить відхилення розмірів, що може вивести особливості з жорстким допуском за межі специфікації.

Функції кишень, отвори для направляючих штифтів, отвори під дюбелі та пружинні кишені – усе це виготовляється з станка з ЧПК. Але визначальні профілі штампа для штампування, ріжучі кромки, отвори для заготовок і складні контури формування вимагають зовсім іншої технології.

Дротяна електроерозійна та електроерозійна електророзрізна трубка для складної геометрії штампів

Трансформований інструмент для електроерозійної обробки дроту та штампування. До його широкого впровадження виробники штампів покладалися на шаблонне шліфування, ручне підгонку напилків і каменів, а також години роботи на столі, щоб досягти профілів і зазорів, які зараз ріже дротова електроерозійна машина в одній установці. Уявіть собі, що ви всю зміну проводите-встановлення складного отвору матриці, щоб відповідати профілю пуансона, перевіряючи берлінською синькою, очищаючи, повторно-перевіряючи. Ця сама геометрія сьогодні виходить з дротяної електроерозійної машини з допусками0,0001 дюйма або щільніше, з обробкою поверхні, яка часто не потребує додаткової обробки.

Для ефективного штампування металу в проектах важливо розуміти, коли використовувати дротяну електроезію, а не грузильну.

У типовому штампі для вирубки чи проколювання дротова електроерозійна машина виконує левову частку точної роботи. Він вирізає отвори для кнопок матриці, які визначають контури деталей, формує профілі пуансонів із заготовок із загартованої інструментальної сталі та створює рельєфні отвори під ріжучими кромками. Оскільки дріт повністю проходить крізь заготовку, кожен розріз має наскрізний-профіль, який ідеально узгоджується з наскрізними-отворами та отворами, які домінують у геометрії різальної форми.

Sinker EDM завойовує своє місце в операціях штампування інструментів, які вимагають три{0}}формувальних поверхонь. Витяжний пуансон зі складними кривими, вставка для карбування з текстурованими поверхнями або порожнина форми з кутами осідання та радіусами, які не можуть бути досягнуті дротом, – усе це потребує спеціального-механічного електрода, який «занурює» свою форму в сталь матриці. Компроміс-полягає в часі та вартості: кожен електрод має бути оброблений-з ЧПК (часто з графіту), а сам електрод зношується під час процесу, іноді для однієї порожнини потрібно кілька електродів.

Оздоблення поверхні компонентів матриці безпосередньо впливає як на якість деталей, так і на довговічність матриці. Шорсткі поверхні створюють тертя, яке прискорює зношування клею, особливо під час штампування нержавіючої сталі або алюмінію. Найкраща промислова практика рекомендує значення Ra нижче 0,2 мкм (приблизно зернистість 600) на робочих поверхнях матриці перед нанесенням будь-якого покриття. Для ріжучих кромок дротяна електроерозійна кромка може досягти цього рівня безпосередньо. Для формування поверхонь, оброблених методом EDM або фрезерування з ЧПУ, додаткове полірування або притирка доводить обробку до цільового діапазону. Пуансони та секції матриці, на які буде нанесено покриття PVD, вимагають такої підготовки поверхні, оскільки покриття посилюють будь-яку шорсткість, що лежить в основі, а не маскують її.

Точність, досягнута під час промислової обробки металу штампуванням, накладає жорсткі обмеження на те, що буде далі. Навіть найточніше оброблений блок матриці D2 все ще перебуває у своєму м’якому чи проміжному стані, якщо ви дотримуєтеся шляху м’якої-обробки, а металургійна трансформація, яка надає йому робочої твердості, вносить власні зміщення розмірів. Управління цими змінами через контрольовану термічну обробку та обробку після-зміцнення є наступною важливою ланкою в ланцюжку.

Термічна обробка штампованої сталі та нанесення захисних покриттів

Оброблений штамповий блок, що стоїть на вашому столі з HRC 20, не є робочим компонентом штампу. Виглядає правильно, має правильні розміри, але йому бракує твердості та зносостійкості, щоб витримати навіть кілька сотень натискань. Термічна обробка — це металургійне перетворення, яке перетворює м’яку інструментальну сталь, що піддається механічній обробці, на робочу поверхню, здатну виготовляти сотні тисяч штампованих сталевих або штампованих алюмінієвих деталей без зміни розмірів.

Процес простий у концепції, але невблаганний у виконанні. Кожен сорт має певні температурні вікна, вимоги до загартування та протоколи відпуску. Відхиліться, і ви отримаєте тріщини, надмірне викривлення або непостійну твердість, що призведе до передчасного виходу з ладу матриці.

Повний цикл термообробки складається з чотирьох етапів:

1. Зняття напруги після грубої обробки- Агресивне видалення матеріалу під час фрезерування з ЧПУ створює внутрішні напруги, які можуть спричинити деформацію під час аустенізації.Зняття стресу при приблизно 1200-1250 градусах F(нижче критичної температури сталі) послаблює ці зафіксовані-напруги перед початком справжнього перетворення. Цей крок особливо важливий для складних компонентів матриці або незбалансованих поперечних-перерізів.
2. Аустенітізація (-висока температура)- Сталь доводять до певної температури аустенізації та витримують її достатньо довго, щоб кристалічна структура повністю змінилася. Емпіричне правило: півгодини на дюйм товщини з мінімумом 45{6}}хвилин. Температура тут є більш критичною змінною. Ніколи не перевищуйте верхній діапазон для будь-якого сорту, оскільки перегрів спричиняє непостійні результати, включаючи низьку твердість після загартування та нестабільність розмірів.
3. гасіння- Трансформована сталь має бути досить швидко охолоджена, щоб утворився мартенсит, тверда, але крихка структура, яка надає інструментальній сталі здатність різати. Середовище гасіння залежить від-класу й не-підлягає обговоренню.
4. Гартування (кілька проходів)- Загартована сталь небезпечно крихка. Загартування при контрольованих температурах зменшує внутрішню напругу та збалансовує твердість і міцність. Ступені -повітряного загартування, такі як D2 і A2, потребують подвійного відпуску, тоді як для швидкорізальних сталей, таких як M2, потрібен потрійний відпуск, де частина охолоджується приблизно до 125 градусів F між кожними циклами.

Цикли термічної обробки звичайних марок штампової сталі

Кожна марка сталі, яка використовується для штампування сталевих штампів, відповідає власному термічному рецепту. Виконання неправильного циклу на неправильному рівні дає непередбачувані результати, від м’яких плям, які передчасно зношуються, до наскрізних-тріщин, які призводять до пошкодження всього компонента.

Зауважте, що S7, ударостійкий клас, який використовується для важких штампів, не досягне повної твердості у великих секціях, якщо не піддаватися перерваному гарту в маслі, навіть якщо це класифікується як повітряне{2}}гартування. Це одна з тих деталей, які спотикаються в магазинах без досвіду глибокої термічної обробки.

Викривлення при термообробці неминуче.Металургійне перетворення в поєднанні з тепловим розширеннямзмінює розміри кожного компонента, який проходить через піч. Для компонентів матриці з жорсткими допусками це означає, що ви не можете виконати механічну обробку до остаточних розмірів перед термообробкою. Стандартна практика полягає в тому, щоб залишати 0,005-0,010 дюйма шліфувального матеріалу на всіх критичних поверхнях, приймаючи, що фінішна робота після загартування приведе все до технічних характеристик. Для компонентів матриці для штампування з вуглецевої сталі, що використовують O1, загартування в маслі вносить більше спотворень, ніж загартування повітрям, яке використовується для D2 або A2, що робить щедрі запаси ще більш важливими.

Поверхневі покриття та оздоблення після термічної обробки

Коли загартовані компоненти матриці повертаються з печі, фаза фінішної обробки відновлює точність розмірів і додає характеристики поверхні, яких не може досягти гола інструментальна сталь сама по собі.

Спочатку завершується шліфування. Плоскошліфувальні верстати повертають поверхні блоків матриці до плоскості (зазвичай у межах 0,0002 дюйма), тоді як циліндричне шліфування повертає діаметр пуансона до цільових розмірів. Притирання критично важливих сполучених поверхонь, таких як з’єднання між-секціями матриці та поверхні знімача, забезпечує тісний контакт, необхідний для рівномірного розподілу сили під навантаженням преса.

PVD-покриття є завершальним робочим шаром. Ці тонкоплівкові покриття, нанесені у вакуумній камері за достатньо низьких температур (приблизно 200-500 градусів), щоб уникнути розм’якшення термічно-підкладки, кардинально змінюють спосіб взаємодії поверхні матриці з листовим металом:

• TiN (нітрид титану)- Золотого-кольору, твердість поверхні приблизно 2400 HV. Добре підходить для операцій штампування сталі з м’яким і низьким-вуглецевим матеріалом. Зменшує тертя та адгезійне зношування за-загального штампування та формування.
• TiCN (карбонітрид титану)- Вища твердість, ніж TiN (приблизно 3000 HV) із нижчим коефіцієнтом тертя. Кращий вибір для штампування з нержавіючої сталі та алюмінію. Його знижена хімічна спорідненість із цими матеріалами бореться з наїданням, яке руйнує непокриті поверхні штампів, особливо при штампуванні з нержавіючої сталі 316, де вміст нікелю та молібдену робить його надзвичайно схильним до адгезії.
• AlCrN (нітрид алюмінію хрому)- Виняткова стійкість до окислення та термічна стабільність. Найкраще підходить для високошвидкісних-поступових операцій, коли температура поверхні матриці підвищується під час тривалого виробництва.

Вибір покриття полягає не в тому, щоб вибрати найважчий варіант. Йдеться про те, щоб властивості покриття відповідали конкретному матеріалу заготовки. Штамп, що виготовляє штамповані алюмінієві деталі, отримує найбільшу користь від анти-задирних характеристик TiCN, а не від термічної стійкості AlCrN. Матриця, що обробляє вуглецеву сталь на помірній швидкості, ідеально працює зі стандартним TiN за частку вартості AlCrN.

Одна важлива вимога: перед нанесенням покриття поверхня підкладки має бути відполірована до Ra 0,2 мікрометра або вище. Покриття PVD зазвичай мають товщину 2-5 мікрометрів. Вони відповідають топології підкладки, а не заповнюють або вирівнюють її, тож будь-які сліди від шліфування чи текстура EDM підсилюються, а не приховуються.

Маючи в руках загартовані, відшліфовані та покриті компоненти, ви тримаєте окремі прецизійні деталі, які тепер повинні об’єднатися в єдину систему. Фаза складання, на якій складаються допуски, методи вирівнювання перевіряють себе та налаштовуються тиски пружин, перетворює ці окремі компоненти на функціонуючий набір матриць, готовий до випробувального преса.

Зберіть і вирівняйте повний набір матриць

Тепер у вас є колекція загартованих, відшліфованих і покритих компонентів штампа для штампування. Кожен із них має точні розміри окремо. Проблема полягає в тому, що індивідуальна точність не гарантує точності збірки. Коли ви з’єднуєте разом двадцять або більше деталей, кожна смуга допуску складається, і загальний результат визначає, чи стикаються краї пуансона з отворами матриці з заданим вами зазором чи зміщуються, що дає уламки при першому ударі.

На цьому етапі складання досвідчені професіонали з металевих інструментів і матриць відокремлюються від цехів, які просто обробляють деталі. Процес вимагає систематичної послідовності, ретельного вимірювання на кожному етапі та методів, які компенсують реальністьстек допусків-у кількох компонентах. Навіть якщо кожна окрема деталь відповідає специфікації, комбінована варіація може перевищити функціональні обмеження, якщо це не враховано методами складання.

Методи вирівнювання компонентів і допуски вгору-

Уявіть собі п’ять компонентів для штампування, складених між башмаком матриці та поверхнею матриці, кожен з яких має допуск положення плюс-мінус 0,01 мм. У найгіршому-випадку ці невеликі варіації накопичуються до плюс-мінус 0,05 мм позиційного зсуву на різальному краю. Цього достатньо, щоб утворити нерівні задирки, прискорити знос пуансона з одного боку або спричинити витягування кулі.

Контроль над цим накопиченням-ґрунтується на двох основних стратегіях:

• Подрібнення-сірників- Замість того, щоб обробляти кожну пластину незалежно до абсолютного розміру, ви шліфуєте сполучені поверхні разом або в узгоджених комплектах. Це гарантує, що межа між двома компонентами має майже-нульовий зазор незалежно від того, де кожна частина приземлилася в її індивідуальному діапазоні допуску. Секції матриці, які мають спільну лінію розділення, шліфуються як комплект, гарантуючи компланарність, яку не може обіцяти незалежне шліфування.
• Вибіркова примірка- Виміряйте фактичні розміри компонентів після термічної обробки та фінішної обробки, а потім стратегічно з’єднайте деталі. Отвір пластини пуансона, який вимірюється трохи ближче до верхнього краю допуску, поєднується з хвостовиком пуансона в нижньому кінці, утримуючи зібрану посадку в межах цільового зазору. Цей метод замінює взаємозамінність на точність, що є правильним обміном у штампах і штампувальних програмах, де продуктивність важливіша за-зручність часткової заміни.

Три структурні елементи зберігають вирівнювання-до-штампу під динамічними навантаженнями робочого преса:

• Напрямні стійки і втулки- Точні-шліфовані штифти, запресовані в нижній черевик, зачіпають загартовані втулки у верхньому черевику. Комплекти направляючих опор із шарикопідшипниками зберігають вирівнювання в межах 0,005 мм або краще, запобігаючи бічному зсуву навіть під час зростання тоннажу. Для вузлів матриці та штампування, що працюють на високій швидкості, попередньо{6}}навантажені кулькові-втулки сепаратора усувають люфт, який допускають звичайні бронзові втулки.
• П'яткові блоки- Блоки із загартованої сталі, прикріплені до країв башмака матриці, поглинають бічні сили, що виникають під час операцій різання та формування. Без п’яткових блоків бічне-навантаження через кутові розрізи або асиметричні планки штовхає верхню частину черевика вбік до напрямних, що прискорює знос втулок і погіршує вирівнювання з часом.
• Дюбель-штифти- Прецизійні дюбелі фіксують положення кожного компонента відносно пластини, на якій він монтується. Після того, як секцію матриці встановлено, два штифти фіксують її проти обертання та бокового зсуву, тому видалення та повторне встановлення секції для загострення повертає її в те саме місце кожного разу.

Конструкція стрипера та розрахунки тиску пружини

Пластина знімача виконує оманливу критичну функцію в будь-якому інструменті для штампування та вузлі матриці. Він утримує листовий матеріал рівно на поверхні матриці під час різання, запобігає підйому смуги з пуансонами на зворотному ході та направляє менші пуансони, які інакше відхилилися б під навантаженням. Невелика сила зачищення призводить до того, що матеріал прилипає до пуансонів, створюючи сильний тріск, який пошкоджує компоненти та створює зміну розмірів ваших деталей. Надмірна сила витрачає тоннаж преса і прискорює пружинну втому.

Розрахунок необхідної сили зачистки починається зсама сила різання:

• Сила різання= Периметр розрізу x Товщина матеріалу x Міцність на зсув
• Сила зачищення= 10% до 20% сили різання
• Розрахункова сила зачистки= Зусилля зачистки x коефіцієнт безпеки 1,3 (мінімум)

Для ступінчастого інструменту та прогресивних штампів, які також використовують знімач як затискну поверхню під час формування, подвоїть розрахункову силу для затиску під час різання та потройте її для затиску під час формування. Це гарантує, що смуга не може зміщуватися вбік під час виконання роботи, що є одним із найпоширеніших джерел зміни розмірів у складних прогресивних операціях штампування інструментів і штампів.

Вибір пружини випливає з вимоги до сили:

• Азотні газові пружини- Додайте в два-три рази більше сили, ніж гвинтова пружина на той самий слід. Вони зберігають стабільнішу силу протягом усього ходу та надійні на швидкості понад 600 ударів на хвилину. Переважний для виробництва прогресивних штампів, де стабільний тиск затиску безпосередньо впливає на якість деталей.
• Пружини механічні- Нижча вартість і простіший в обслуговуванні. Підходить для невеликих{2}}застосувань і матриць, де обмеження простору мінімальні. Виберіть розмір пружини, який забезпечує повне зусилля зняття зрізу в межах доступного ходу відхилення.

Після вибору стратегії вирівнювання та розрахунку сили пружини фізичне складання відбувається в певній послідовності. Стрибки вперед або пропуски кроків створюють проблеми, які розповсюджуються через усю збірку.

1. Перевірте та видаліть задирки з усіх башмаків матриці, переконавшись, що монтажні поверхні рівні в межах 0,0002 дюйма та паралельні зверху--низу.
2. Втисніть напрямні стійки в нижній черевик (або встановіть вузли напрямних), перевіряючи перпендикулярність до поверхні черевика.
3. Встановіть п’яткові блоки та закріпіть гвинтами з головкою під торцевий ключ, затягнутими відповідно до специфікації.
4. Встановіть секції матриці в нижній башмак, використовуючи штифти для розташування, а потім закріпіть гвинтами з головкою під торцевий ключ. Перевірте положення ріжучих-країв відносно центрів напрямної стійки.
5. Встановіть пластину знімача на верхній башмак з пружинами на розрахунковій висоті попереднього натягу. Переконайтеся, що вільний хід відповідає необхідному ходу зачистки.
6. Вставте пуансони в пластину перфоратора, повністю прилягаючи кожен хвостовик до опорної пластини. Переконайтеся, що наконечники пуансона простягаються на правильну відстань нижче поверхні знімача.
7. Зберіть верхній черевик на напрямних стійках і опустіть вузол, щоб перевірити входження пуансона в отвори матриці. Перевірте рівномірний зазор навколо всіх ріжучих кромок за допомогою щупів або дослідивши легкий зазор.
8. Застосуйте останній момент затягування до всіх кріпильних деталей у перехресній-послідовності,-перевірте критичні розміри та запишіть зібрану висоту закриття для налаштування преса.

Остання перевірка розмірів перед тим, як кубик покине лавку, є вашим страховим полісом. Будь-яке зміщення, виявлене тут, виправляється за лічені хвилини за допомогою прокладки або відшліфованої поверхні. Те саме зміщення, виявлене під час випробування, коштує годин друку, розбирання та переробки. Коли набір матриць повністю зібраний і перевірений на стенді, він готовий до випробувального преса, де штамповані деталі показують, чи справді ваші рішення щодо дизайну, обробки та складання дають відповідні результати в реальних умовах преса.

Випробовуйте штамп і налагоджуйте, доки частини не відповідатимуть специфікаціям

Ваш кубик збирається, перевіряється на столі та вимірюється для друку. Все перевіряється. Тож чому більшість нових штампів все ще не виробляють відповідні деталі з першого удару? Оскільки штампи для штампування не працюють ізольовано. Він працює всередині преса з реальним матеріалом, який має різні властивості, за динамічних навантажень і швидкостей, які не може відтворити жоден стендовий огляд. На етапі випробування ви дізнаєтеся, як ваша матриця справді працює в умовах пресового штампування, і систематично усуваєте всі розриви між задумом дизайну та фізичною реальністю.

Думайте про випробування як про остаточний іспит для кожного рішення, яке ви прийняли під час проектування, вибору матеріалу, обробки та складання. Хороша новина: структурований підхід до-оцінки першого звернення та ітераційної корекції дозволяє більшості ітерацій виконати специфікацію за кілька ітерацій, а не тижнями розчаровуючих припущень.

Налаштування для перших ударів

Випробування матриці починається з вибору та налаштування преса. Що таке прес для тиснення в цьому контексті? Це машина, яка подає контрольовану силу за допомогою точного лінійного ходу, закриваючи половини матриці разом із достатньою потужністю для різання та формування листового металу. Як конкретно працює прес для штампування під час тестування? Ви встановлюєте повзучу швидкість штока (зазвичай 10-20% продуктивності), встановлюєте висоту закривання на основі розміру, записаного під час складання, і перевіряєте, що матриця стоїть прямо в валику з рівномірним тиском затискача.

Перші удари завжди повинні виконуватися на зниженій швидкості з трьох причин:

• Повільніша швидкість дає вам час почути та побачити проблеми, перш ніж вони завдадуть шкоди. Удар, який на повній швидкості влучає в неправильно{1}}розташовану секцію матриці, може розбити інструмент. На швидкості повзання ви відчуваєте перешкоди і можете зупинити прес.
• Знижена швидкість ізолює продуктивність матриці від ефектів інерції. На швидкості виробництва змінюється динаміка смуги, відскок знімача та реакція пружини азоту. Випробування на низькій швидкості підтверджує, що матриця працює геометрично перед введенням динамічних змінних.
• Ви можете сміливо використовувати м'які перевірочні матеріали. Пропускання свинцевого дроту, глини для моделювання або м’якої алюмінієвої прокладки через матрицю на низькій швидкості дає змогу перевірити висоту закриття, малюнки зазорів і глибину формування без ризику загартованої інструментальної сталі.

Пропустіть коротку смужку виробничого-матеріалу (того самого сплаву, тієї ж товщини, однакового відпуску) через матрицю для ваших перших зразків деталей. Ніколи не пробуйте з випадковим складом брухту. Властивості матеріалу безпосередньо впливають на кожен аспект процесу штампування, від сили різання та утворення задирок до пружинного повернення та поведінки при витягуванні. Використання матеріалу, відмінного від виробничої специфікації, гарантує, що ваші виправлення помилок будуть неправильними.

Перевірка першого-попадання та загальна діагностика дефектів

Візьміть ваші перші зразки частин і перевірте їх систематично. Виміряйте висоту задирок за допомогою мікрометра або вимірювача задирок. Перевірте розміри від-до-об’єкта за відбитком частини. Огляньте сформовані поверхні на наявність розколів, зморшок і слідів. Порівняйте лівий-із-правим і передній-із-задніми краями на предмет симетрії.

Висота задирок є вашим єдиним найкращим показником точності зазору. Чисто-зрізана кромка з мінімальними задирками (зазвичай менше 10% товщини матеріалу) говорить про те, що відстань-від-штампування правильна. Надмірна задирка на одній стороні деталі вказує на нерівномірний зазор, який зазвичай пов’язаний із зсувом пуансона, зсувом секції матриці або нахилом штока преса, а не з неправильним проектним зазором.

Ось схема діагностики найпоширеніших дефектів, з якими ви зіткнетеся під час випробування точного штампування:

Приклад діагностики несправності штампування на практиці: ви виймаєте деталь із прогресивної матриці й помічаєте сильний задир лише з правого боку порожнього елемента. Вашим першим інстинктом може бути повторне-збільшення різкості, але рівномірна гострота на передньому краї виключає це. Справжньою причиною часто є бічний зсув пуансона на 0,01-0,02 мм відносно отвору матриці. Перевірка цього за допомогою тестового розрізу м’якого свинцю підтверджує нерівномірну глибину відтиску на протилежних сторонах. Виправлення полягає в обробці пластини перфоратора або коригуванні вирівнювання напрямної стійки, а не повторному шліфуванні все ще гострого краю.

Ітераційні коригування та оптимізація часу

Ніхто не повинен очікувати, що нова матриця працюватиме ідеально після одного циклу корекції. Процес штампування включає забагато взаємодіючих змінних для досягнення ідеального-пострілу. Досвідчені виробники штампів планують від трьох до п’яти випробувальних ітерацій на типовому виробничому штампі та більше на складних прогресивних інструментах.

Кожна ітерація слідує тому самому циклу:

1. Запустіть зразки деталей (мінімум 20-30 частин, щоб побачити варіації, а не лише один удар).
2. Виміряйте критичні розміри та запишіть результати в аркуші даних.
3. Визначте найбільше відхилення від специфікації.
4. Діагностуйте першопричину за допомогою наведеної вище схеми дефектів.
5. Вносьте одне виправлення за раз, а потім повторно-запускайте зразки, щоб переконатися, що виправлення спрацювало без появи нових проблем.

Останній пункт є критичним. Зміна кількох змінних одночасно робить неможливим зрозуміти, що допомогло, а що зашкодило. Цей дисциплінований підхід відображає те, щорекомендують експерти зі стемпінгу: розуміння того, як змінні процесу взаємодіють, і застосування систематичного підходу-на основі даних, а не внесення кількох змін одночасно та сподівання на краще.

Загальні ітераційні коригування під час прогресивного налагодження матриці включають:

• Блискучі удари- Додавання або видалення прокладок під тримачами пуансонів, щоб регулювати глибину різання та підтримувати правильний час матриці після заточування. Як підтверджує промислова практика, завжди документуйте точну кількість матеріалу, видаленого під час шліфування, і встановлюйте еквівалентну прокладку під тримач пуансона. Ніколи не використовуйте більше трьох прокладок перед об’єднанням в одну змінну прокладку такої ж товщини.
• Регулювання часу в прогресивних штампах- Переконайтеся, що знімачі торкаються смуги перед ударами та залишаються в контакті, доки удари повністю не втягнуться. Переміщення-системи під тиском має завжди перевищувати робочу{3}}відстань переміщення, щоб запобігти підйому стрічки та неправильній-реєстрації між станціями.
• Модифікація малювання бісером- Зміна висоти, радіуса або положення валика для керування потоком матеріалу в порожнини витяжки. Більш високі кульки збільшують силу стримування; нижні кульки дозволяють матеріалу вільніше текти.
• Регулювання тиску азотної пружини- Регулювання попереднього натягу газової пружини для зміни сили зачистки або-утримування заготовки. Почніть із розрахункових значень і налаштуйте-на основі фактичної якості деталей.

Один із прикладів сценарію штампування, який ілюструє ефект каскаду: здавалося б, проста корекція, як-от встановлення прокладок на тримачі пуансона для відновлення часу після заточування, якщо нею нехтувати, змушує спеціаліста з налаштування зменшити висоту закриття для досягнення повного різу. Така низька висота затвора призводить до надто глибокого формування станцій, створюючи надмірний тоннаж, який може пошкодити матрицю або прес. Монітори тоннажу спрацьовують, хтось піднімає ліміти тривоги, і матриця тепер працює в поганих умовах, що різко скорочує термін її служби. Все через те, що була пропущена одна прокладка.

Два способи перевірки допомагають налагодити, не ризикуючи використанням дорогих інструментів:

• Визначте-посиніння поверхонь- Нанесіть тонкий шар берлінської лазурі (барвник для макета) на поверхні штампа або перфоратора, а потім закрийте матрицю на шматку матеріалу або безпосередньо (для не-ріжучих поверхонь). Шаблон контакту, виявлений синьою передачею, показує, де саме плашка контактує та де існують проміжки. Використовуйте це, щоб перевірити прилягання формуючої поверхні, однорідність контакту з лицьовою стороною знімача та намалювати візерунки зачеплення колодки.
• Перевірка відбитків м'яких матеріалів- Пропустіть свинцевий дріт, пластилін або м’який алюміній через матрицю на повільній швидкості. Стиснутий матеріал показує висоту закриття на кожній станції, показуючи точний робочий зазор між верхніми та нижніми компонентами. Ця техніка є неоціненною для перевірки того, що всі станції в прогресивній матриці досягають належної глибини одночасно без будь-якої станції, яка передчасно досягає дна або не може повністю сформуватися.

Високоточне штампування вимагає, щоб результати випробувань демонстрували не лише відповідність окремої-деталі, а постійну повторюваність. Виконайте послідовність із п’ятдесяти або більше частин після остаточних виправлень і переконайтеся, що розміри залишаються стабільними без дрейфу. Зміщення розмірів у короткій серії сигналізує про термічні проблеми, проблеми з зносом або вирівнювання, які лише погіршаться зі швидкістю та обсягом виробництва.

Фаза випробування завершується, коли ваші деталі постійно відповідають розмірам друку, якість поверхні проходить візуальний і тактильний контроль, а висота задирок відповідає специфікаціям на всіх станціях різання. У цей момент матриця перевіряється на відповідність запланованій геометрії. Однак перехід до сталого виробництва вводить новий набір вимог: датчики, оптимізація швидкості, документація та планування технічного обслуговування, які забезпечують робочу якість матриці протягом сотень тисяч циклів.

Масштабування від перевірених інструментів до-готових результатів

Штамп, який пройшов випробування, виробляє відповідні деталі на повільній швидкості короткими серіями. Штамп-готовий до виробництва виконує те саме за повного циклу, зміна за зміною, водночас контролюючи себе на наявність проблем і документуючи кожну контрольну точку на цьому шляху. Розрив між цими двома станами полягає в тому, де багато команд недооцінюють роботу, яку вони потребують.

Подолання цього розриву означає додавання інтелекту, швидкості та дисципліни до інструментів, які вже виявилися геометрично правильними. Ось що змінюється, коли ви переміщуєте перевірений штамп для штампування металу в стале виробництво.

Датчики, оптимізація швидкості та планування технічного обслуговування

Під час спроби ви спостерігали за кожним ударом. На виробництві матриця годинами працює без нагляду. Сенсори замінюють ваші очі та вуха:

• Детектори неправильної подавання- Датчики наближення або фотоелектричні датчики перевіряють, чи смужка просунулася на правильний крок перед натисканням. Коротка-подача надсилає удар у вже-проколоту ділянку, миттєво пошкоджуючи інструмент.
• Слинякові датчики- Визначати, чи слимаки очищають отвір матриці після кожного удару. Залишений снаряд укладається під наступну заготовку і може зламати секцію матриці або створити дефектну деталь.
• Монітори тоннажу- Вимірюйте характеристики сили на кожному ударі. Поступове збільшення сигналізує про притуплення краю; раптовий сплеск сигналізує про подвійне-вдарення, неправильну подачу або сторонній матеріал у матриці.
• Де{0}}роз’єднані датчики- Переконайтеся, що готові металеві штамповані деталі витягуються чисто перед наступним циклом, запобігаючи збоям матриці на прогресивному інструменті.

З датчиками на місці ви поступово збільшуєте швидкість циклу. Почніть із 60-70% цільових ходів за хвилину та переконайтеся, що динаміка смуги, час знімання та викид частини поводяться так само, як під час випробування. Штампування великого об’єму створює ефект інерції, який змінює те, як стрічка піднімається, як реагують азотні пружини та як слими рухаються через отвори матриці. Збільшуйте швидкість з кроком 10%, доки не досягнете цільової швидкості без відхилення якості або збоїв датчика.

Планування технічного обслуговування фіксує збільшення терміну служби матриці, для якого ви розроблені. Встановіть інтервали повторного шліфування на основі даних випробувань: якщо висота задирок досягла порогу браку при 80 000 ударів під час перевірки, заплануйте загострення на 70 000 як профілактичний захід. Задокументуйте інтервали заміни пружини, точки змащення та контрольні точки перевірки.Структуровані програми технічного обслуговування пресового та штампувального обладнанняпоказали, що подовжують термін служби інструменту до 50% і скорочують незаплановані простої на 30-45% порівняно з реактивними підходами.

Перевірка виробництва та перевірка якості

Промислове штампування металу для регульованих галузей потребує не тільки деталей, які виглядають правильно. Вам потрібен статистичний доказ того, що ваш процес виробляє відповідні деталі для штампування з листового металу послідовно та передбачувано.

Дослідження можливостей процесу кількісно підтверджують цей доказ. Індекс Cpk вимірює, наскільки добре центри виходу процесу в межах діапазону допуску.Зазвичай потрібне значення Cpk більше 1,33, що відповідає рівню дефектів нижче 64 частин на мільйон. Досягнення цієї кількості означає використання мінімального розміру вибірки (зазвичай 30-50 послідовних частин із стабільного процесу) і виконання аналізу розмірів для кожної критичної функції.

Для програм штампування автомобілів процес затвердження виробничих деталей (PPAP) формалізує ці вимоги у структурований пакет подання. Документація PPAP зазвичай включає:

• Перші-звіти про перевірку статей із малюнками в кульках
• Технологічні схеми та плани контролю
• Аналіз вимірювальної системи (Gage R&R), що перевіряє здатність інспекційного обладнання
• Дослідження можливостей (Cpk) щодо критичних розмірів
• Сертифікати матеріалів стосуються конкретних партій котушок
• FMEA (аналіз відмов і наслідків), що охоплює процес штампування

Аерокосмічні програми додають власні вимоги, часто вимагаючи повного відстеження від партії теплової сировини до серіалізації готових деталей. Загальною ниткою для всіх регульованих галузей є те, що ваш спеціальний штамп для металевого штампування повинен виготовляти деталі в рамках підтвердженого, задокументованого та повторюваного процесу, а не просто проходити візуальну перевірку в кінці циклу.

Автомобільні OEM-виробники та постачальники рівня-1 очікують, що системи якості-на основі профілактики, а не сортування--наприкінці лінії. Експортні штампи для автомобільного штампування та процеси, побудовані навколо них, зазвичай досягають рівня дефектів у діапазоні 50-200 частин на хвилину за умови належного контролю процесу та дисципліни технічного обслуговування.

Коли співпрацювати з досвідченим штампувальником

Тепер ви розумієте повний робочий процес від креслення деталей до перевірки виробництва. Ось така практична реальність: більшість виробників виграють від партнерства зі спеціалізованим штамповим цехом для виробництва інструментів, особливо для складних прогресивних штампів або великого{1}}об’ємного автомобільного штампування, де вартість проб-і-помилок вимірюється шестизначним числом.

Створення прототипу матриці з однією-станцією у власному цеху навчить вас основам. Масштабування до прогресивного штампу з 20 станціями, що працює зі швидкістю 400 ходів за хвилину на автомобільній лінії, — це інша категорія завдань, яка потребує спеціалізованого обладнання, глибоких знань про процеси та років ітераційного досвіду усунення проблем, описаних у цій статті.

Рішення про аутсорсинг не є невдалим. Це розподіл ризику. Відданий виробник штампів амортизує свої інвестиції в програмне забезпечення для моделювання, прецизійні обробні центри, пробні преси та досвідчених майстрів інструментів у сотнях проектів. Ви отримуєте переваги від цієї зосередженої можливості без накладних витрат.

Для виробників, менеджерів із постачання та інженерів інструментів, готових перейти від розуміння процесу-виготовлення штампів до запитів цін на виробничі інструменти,Послуги штампів YICHENпідтримка повного робочого процесу, від аналізу здійсненності та моделювання CAE до точної обробки, пробних запусків і остаточної перевірки. Така--можливість усуває ризик координації розподілу роботи між кількома постачальниками.

Ключові критерії для оцінки партнера з-виробництва штампів:-власне CAE моделювання та техніко-економічний аналіз, повна обробка з ЧПУ та електроерозійна обробка дроту, спеціальні випробувальні преси для валідації перед відправкою, CMM та оптичне контрольне обладнання для перевірки розмірів, сертифікати системи якості (мінімум ISO 9001, IATF 16949 для автомобільних програм) і документальне обслуговування і підтримка інженерних змін протягом усього терміну виробництва матриці.

Незалежно від того, чи ви створите свій наступний штамп повністю-власноруч чи співпрацюєте зі спеціалістом із виробництва-інструментів, знання в цьому посібнику нададуть вам лексику, механізми прийняття рішень і технічні контрольні показники для впевненого керування процесом. Кожен крок, починаючи від вибору потрібного типу матриці й закінчуючи термічною обробкою, складанням, випробуванням і перевіркою виробництва, слідує за логічним ланцюжком, де обґрунтовані рішення на кожному етапі з’єднуються в матрицю, яка відповідає специфікаціям під час першої спроби та продовжує відповідати протягом усього терміну служби програми.

Поширені запитання про виготовлення штампу для металевого штампування

1. Скільки коштує виготовлення металевої штампу?

Вартість штампа для металевого штампування залежить від складності. Прості штампи-станції для створення прототипів можуть коштувати кілька тисяч доларів, тоді як складні прогресивні матриці для виробництва автомобілів зазвичай вимагають від 100 000 до 500 000 доларів США. Ключові чинники витрат включають кількість станцій, вибір матеріалу (D2 проти твердосплавних вставок), вимоги до допуску, а також те, чи потрібне CAE моделювання та кілька пробних ітерацій. Співпраця з таким досвідченим виробником штампів, як YICHEN, може допомогти контролювати витрати завдяки ранньому аналізу здійсненності та оптимізованому дизайну перед тим, як приступити до обробки.

2. Яка найкраща інструментальна сталь для штампувальних штампів?

Немає єдиної найкращої інструментальної сталі, оскільки кожен компонент матриці зазнає різних навантажень. D2 (HRC 58-62) є робочою конячкою для загального штампування з чудовою стійкістю до стирання. A2 забезпечує кращу міцність для формування пуансонів, які поглинають удари. S7 виконує важкі-операції на товстому матеріалі. M2 зберігає твердість на високих швидкостях у прогресивних штампах. Твердосплавні пластини служать для над-великого обсягу застосувань, що перевищує мільйони звернень. Правильний вибір залежить від матеріалу заготовки, обсягу виробництва та прийнятних інтервалів повторного шліфування.

3. Який правильний зазор від пуансона-до-матриці для штампування листового металу?

Зазор-від-штампу виражається у відсотках товщини матеріалу на кожну сторону та залежить від типу листового металу. М’яка сталь потребує 8-12% зазору на кожну сторону, нержавіюча сталь потребує 10-15% через зміцнення, а алюміній і латунь найкраще працюють із 5-8%. Перехід до верхньої межі цих діапазонів зменшує напругу інструменту та продовжує термін служби матриці, хоча це може трохи збільшити висоту задирок. Завжди використовуйте виробничий матеріал під час випробування, щоб точно перевірити налаштування зазору.

4. Скільки деталей може виготовити штамп для штампування, перш ніж потребуватиме обслуговування?

Термін служби матриці між повторним шліфуванням залежить від марки інструментальної сталі, матеріалу заготовки та покриття поверхні. М’яка сталь для вирубки пуансона D2 зазвичай забезпечує 100 000-150 000 ударів, перш ніж висота бора сигналізує про повторне шліфування. Той самий пуансон, що ріже нержавіючу сталь, знижується до 30 000-50 000 ударів. PVD-покриття значно подовжують ці інтервали. Інструменти з покриттям TiCN- для штампування високоміцної сталі виготовили понад 1,2 мільйона деталей проти 50 000 для хромованих альтернатив. Інструментальна сталь порошкової металургії може збільшити термін служби з 5000-7000 циклів до понад 40 000 циклів порівняно зі звичайним D2.

5. Яка різниця між прогресивною матрицею та складною матрицею?

Складна матриця виконує кілька операцій різання (наприклад, штампування та проколювання) одночасно одним рухом преса, створюючи плоскі деталі з жорсткими допусками від-до-функцій. Поступова матриця подає смужковий матеріал через послідовність станцій, кожна з яких виконує одну або дві операції, завершуючи повністю сформовану деталь з кожним ударом на високій швидкості. Складні штампи підходять для помірних-–-великих обсягів плоских деталей (50K-500K+ на рік), тоді як прогресивні штампи обробляють складні багато-етапні деталі у великих обсягах (від 100K до мільйонів) із вигинами, формами та кількома вирізами. Прогресивні штампи коштують дорожче, але забезпечують нижчу вартість деталі в масштабі.