Як зробити штамп, який витримає мільйони ударів

Що потрібно для виготовлення штампа для штампування

Створити штамп для штампування, який витримує мільйони циклів пресування, не є одним завданням. Це послідовність взаємозалежних рішень: аналіз вашої деталі, вибір матеріалів, інженерні зазори, обробка компонентів, термічна обробка, складання та тестування. Пропустіть або поспішіть будь-який крок, і кубик впаде раніше. У цьому посібнику описано весь робочий процес, щоб ви могли впевнено підходити до кожного етапу, незалежно від того, керуєте ви-цехом для однієї людини чи керуєте повним відділом інструментів.

Що таке матриця для штампування та як вона працює

Отже, що таке стемпінг на практиці? У найпростішому вигляді штамп — це спеціальний інструмент, встановлений усередині преса, який використовує силу для різання, згинання абоформують листовий метал у готову форму. Верхня половина (пуансон) опускається в нижню половину (блок матриці), і матеріал, що потрапив між ними, приймає заплановану форму. Це визначення основного штампування. Якщо ви коли-небудь задавалися питанням, що таке штампування металу, уявіть собі форму для печива, яка приводиться в рух десятками тонн гідравлічної або механічної сили, яка виготовляє ідентичні деталі на високій швидкості.

Розуміння того, що таке штампи в ширшому контексті виробництва, допомагає сформулювати проект. Штампи – це прецизійні-механічні набори інструментів, які формують сировину за допомогою контрольованої сили. Зокрема, під час штампування металу матриця та пуансон працюють разом, як верхні та нижні зуби: один чинить тиск, інший створює відповідну порожнину.

Ключові компоненти, які повинен розуміти кожен конструктор

Перш ніж різати будь-яку сталь, вам потрібно знати, що робить кожна частина матриці та чому це важливо. Ось основні компоненти:

• Башмак (нижній башмак)- опорна плита, яка фіксує блок матриці та підтримує жорсткість конструкції під навантаженням.
• Тримач пуансона (верхній башмак)- встановлює пуансон і рівномірно розподіляє зусилля преса між поверхнями різання або формування.
• Знімальна пластина- знімає листовий матеріал з пуансона після кожного ходу, запобігаючи застряганню та деформації деталей.
• Напрямні штифти та втулки- зберігають точне вирівнювання між верхньою та нижньою половинами, зазвичай загартовані до 58 HRC або вище.
• Пружинна система- забезпечує контрольований тиск зачистки та, під час формування штампів, застосовує силу порожнього-тримача.
• Підкладка- знаходиться позаду пуансона, щоб запобігти деформації тримача пуансона під час повторного удару.

Кожен компонент впливає на термін служби матриці та якість деталей. Слабкі направляючі штифти спричиняють зсув і передчасний знос країв. Занижена опорна пластина дозволяє штампам проштовхуватись у тримачі, що з часом руйнує концентричність.

Цей посібник охоплює як підходи ручної обробки (плоске шліфування, координатне розточування, ручне фрезерування), так і методи на основі ЧПК-(ерозійна електророзія, фрезерування з ЧПК, точне шліфування), щоб майстерні з різним рівнем обладнання могли слідувати.

Вибір типу матриці для вашого проекту

Не кожна частина потребує прогресивної матриці. Вибір типів штампів зводиться до трьох факторів: геометрії деталі, обсягу виробництва та наявності обладнання.

A простий одно-станційний кубикобробляє одну операцію за штрих -, наприклад, гасіння або проколювання. Він підходить для невеликих-тиражів до 10 000 деталей, роботи над прототипами та цехів без-декількастанційних пресів. Витрати на інструменти на 50-70% нижчі, ніж на прогресивні інструменти.

A складна матрицявиконує кілька операцій різання одним рухом, наприклад, штампування та проколювання одночасно. Він добре підходить для плоских деталей, таких як шайби або прокладки, де точність має значення, але геометрія залишається в одній площині.

A прогресивна матрицяподає матеріал стрічки через послідовні станції, кожна з яких додає функцію. Це робоча конячка для великого-штампування металу - наприклад, автомобільні кронштейни чи електричні з’єднувачі, які виробляються мільйонами. Вища початкова вартість, але значно нижча-вартість частини в масштабі.

Якщо ваша деталь плоска з простими візерунками отворів і вам потрібно менше ніж 10 000 деталей, почніть з однієї-станції або складеної матриці. Якщо ви виробляєте більше 100 000 одиниць продукції з кількома функціями, інвестиції в матрицю для прогресивного штампування швидко окупляться за рахунок скорочення робочої сили та швидшого циклу.

Правильний тип матриці встановлює траєкторію для кожного наступного рішення - клас матеріалу, складність обробки та вимоги до обслуговування випливають із цього вибору.

Крок 1. Проаналізуйте свою деталь і виберіть правильний тип матриці

Кожен кубик починається як готова частина на папері. Перед тим, як малюватиєдиний компонент матриці, вам потрібно розібрати цей креслення деталі та дозволити його геометрії, матеріалам і виробничим вимогам диктувати підхід до інструментів. Зробіть цей аналіз неправильно, і ви або перебудуєте кубик (марно витрачаючи час і гроші), або недобудуєте його (спричиняючи передчасний вихід з ладу). Процес штампування металу винагороджує ретельне попереднє мислення більше, ніж будь-який інший етап.

Читання геометрії деталей для визначення необхідних операцій

Візьміть відбиток деталі та поставте просте запитання: що ця матриця повинна робити з листовим металом? Плоскі профілі з зовнішніми контурами вимагають заготовки. Внутрішні отвори та прорізи вимагають операцій проколювання або штампування. Фланці та виступи вимагають згинання. Глибокі чашки або корпуси потребують малюнка. Більшість частин реального-світу поєднують декілька з них, саме тому розуміння геометрії має перше значення.

Знайдіть ці геометричні ознаки:

• Тільки плоский зовнішній профіль- штампа для заготовки достатньо.
• Отвори, прорізи або внутрішні вирізиПотрібні станції для пірсингу -.
• Вигини з певними радіусами- станції формування з контрольованою компенсацією пружності.
• Співвідношення глибини-до-діаметра вище 0,5- операції малювання, можливо, багато-етапні.

У наведеній нижче таблиці відображаються загальні характеристики деталей для процесу штампу, який вимагає кожна з них, а також міркування щодо геометрії, які визначають дизайн інструменту:

Якщо деталь містить елементи з кількох рядків у цій таблиці, ви дивитесь на складний або прогресивний штамп -, і обсяг виробництва допоможе вам вирішити, який.

Як властивості матеріалу впливають на рішення щодо дизайну матриці

Геометрія підказує вам, які операції виконувати. Матеріал говорить про те, наскільки важкими будуть ці операції. Три властивості домінують у процесі штампування листового металу з точки зору інструментів: міцність на зсув, пластичність і товщина.

Міцність на зсуввизначає силу різання. Нержавіюча сталь (міцність на зсув близько 50-55 ksi) вимагає значно більшої потужності преса, ніж м’яка сталь (близько 35 ksi) або алюміній (близько 15-20 ksi). Вища міцність на зсув також прискорює зношування матриці, штовхаючи вас до твердіших інструментальних сталей або твердосплавних пластин.

Пластичністьвизначає, наскільки далеко ви можете зігнути або витягнути матеріал, перш ніж він трісне. Матеріали з низькою-пластичністю обмежують радіуси вигину та глибину витяжки, що, у свою чергу, впливає на кількість станцій у прогресивній матриці.

Товщина листабезпосередньо встановлює ваші значення кліренсу. Theстандартна рекомендаціястановить 5-10% товщини матеріалу на сторону для більшості сталей. У м’яких матеріалах, як-от алюміній, використовуються менші зазори (приблизно 5 % на кожну сторону), тоді як у твердіших або товстіших матеріалів – 10–12 % на кожну сторону. Занадто малий зазор збільшує силу різання та прискорює знос пуансона. Занадто великий зазор створює надмірні задирки та погану якість краю.

Ось практична довідка про те, як діапазон товщини впливає на зазор у процесі виготовлення матриці:

• Тонкий матеріал (0,5 мм або менше)- допуск до зазору стає критичним; навіть коливання на 0,01 мм проявляються як дефекти країв.
• Середній запас (0,5-3,0 мм)- стандартний відсоток-кліринг працює надійно; більшість листового штампування потрапляє сюди.
• Товста заготовка (3,0-6,0 мм)- Збільшений відсоток зазору (10-15% на сторону) зменшує навантаження на пуансон і подовжує термін служби інструменту.

Операції пресування металу на міцніших матеріалах - нержавіюча, високо-міцна низько{2}}легована сталь - також вимагають більшого тиску пружини в знімачах і тримачах заготовок. Занижені пружини дозволяють матеріалу підніматися під час подачі, спричиняючи неправильне подавання та скупчення, що тягнеться вниз.

Відповідність обсягу виробництва складності матриці

Серія прототипів із 500-приладів і річний контракт на виробництво 2-мільйонів-приладів потребують принципово різних стратегій інструментів. Надмірне інвестування в прогресивну матрицю для коротких тиражів витрачає капітал. Недостатнє інвестування в матрицю з однією станцією для великого об’єму робіт призводить до марних витрат праці та робочого часу.

Використовуйте ці порогові значення гучності як практичний посібник:

• Менше 5000 деталей- одна-станційна матриця або навіть м’який інструмент. Низька початкова вартість, прийнятна вартість-частини в такому масштабі.
• 5 000-50 000 деталей- складних матриць або простих прогресивних матриць із меншою кількістю станцій. Помірні інвестиції в інструменти збалансовані з економією праці.
• Понад 50 000 деталей- повністю прогресивні матриці із загартованої інструментальної сталі. Процес штампування в такому обсязі виправдовує витрати на інструменти, оскільки вартість-деталі різко падає, а час циклу скорочується до секунд або часток секунди.

Також подбайте про обладнання свого магазину. Прогресивний штамп марний без преса, який підтримує подачу котушки, індексування на основі-пілотного елемента та достатню довжину станини. Якщо потужність вашого преса обмежує кількість станцій, налаштування матриці для перенесення може забезпечити подібні результати з обробкою окремих деталей між станціями.

Трикутник геометрії-матеріалу-об’єму – це основа для прийняття рішень. Складна деталь із міцного матеріалу у точках великого об’єму прямо на багато-поступовій матриці, виготовленій із високоякісних інструментальних сталей. Проста плоска частина з м’якої сталі при малому об’ємі виправдовує основний штамп для вирубки з A2 або навіть попередньо -загартованої пластини. Отримання цього правильного вирівнювання на початку заощаджує доопрацювання, редизайн і перевитрати бюджету після початку обробки.

Крок 2 Виберіть інструментальну сталь і матеріали компонентів матриці

Геометрія-material-вирівнювання об’єму з кроку 1 говорить вам, що має робити кубик. Вибір матеріалу визначає, як довго він може це робити. Різні компоненти матриці зазнають різних навантажень - ріжучі кромки стійкі до абразивного зношування, формувальні поверхні протистоять задиранням, а структурні пластини поглинають удари -, тому жодна марка сталі не підходить для всіх завдань. Вибір правильних матеріалів для штампування металу для кожного компонента – це те, де можна виграти або втратити довговічність матриці.

Вибір між інструментальною сталлю D2, A2 і S7

Три марки інструментальної сталі домінують при штампуванні, кожна оптимізована для різного режиму відмови:

D2це-для довгострокових-штампів для заготовки та проколювання. Його високий вміст вуглецю (1,40-1,60%) і хрому (11,00-13,00%) створює велику кількість твердих карбідів, які надзвичайно добре протистоять абразивному зношенню. D2 досягає 54-61 HRC і обробляє виробництво штампованої сталі, яке досягає мільйонів. Компроміс? Він менш міцний, ніж інші варіанти, і його важче піддавати механічній обробці та шліфувати, тому це не найкращий вибір для штампів, які піддаються сильним ударним навантаженням.

Коли вам потрібна збалансована продуктивність - хороша зносостійкість і помірна міцність -A2відповідає розриву. З меншим вмістом хрому (4,75-5,50%) і трохи меншим вмістом вуглецю, ніж D2, A2 досягає57-62 HRCзалишаючись більш придатним для обробки. Він підходить для штампів для карбування, обрізних штампів, довгих штампів і великих штампів для штампування, де певна ударостійкість має значення разом із утриманням краю. Для середнього{2}}серійного виробництва до 1 000 000 деталей A2 часто забезпечує найкраще співвідношення--вартості та продуктивності.

S7забезпечує ударостійкість, яку не можуть зрівняти ні D2, ні A2. Його низький вміст вуглецю (0,45-0,55%) і знижений вміст хрому (3,00-3,50%) забезпечують чудову ударну в'язкість при робочій твердості 48-58 HRC. Використовуйте S7 для важкого штампування, холодного формування, згинання штампів і будь-яких операцій, де пуансон стикається з раптовими, високими навантаженнями. Він зношується швидше, ніж D2, але на ньому не буде сколів або тріщин за умов, які б розбили твердішу сталь.

Тут також має значення матеріал заготовки. Штампування з нержавіючої сталі та високо-марки міцності створюють навантаження, які можуть наближатися до твердості самої матриці, що штовхає вас до сталей D2 або порошкової металургії. Алюмінієве штампування, навпаки, спричиняє менше зношування, але підвищує ризик заїдання, що робить поверхневу обробку важливішою, ніж сиру твердість.

Коли твердосплавні пластини та покриття окупаються

Міцна інструментальна сталь витримує більшість обсягів виробництва, але твердосплавні вставки подовжують термін служби матриці на 500-1000% у певних ситуаціях - особливо при тонкій обробці, неглибокій витяжці та-проколюванні великого об’єму абразивних матеріалів. Їх надзвичайна твердість робить їх ідеальними для штампування металу з нержавіючої сталі, де домінує абразивний знос. Заковика полягає в крихкості: карбід тріскається під сильним ударом, тому зарезервуйте його для станцій із низьким -ударом і високим зносом, а не для формування.

Покриття пропонують серединний шлях. Замість того, щоб замінювати весь матеріал пластини, ви додаєте твердий поверхневий шар із низьким -тертям, який запобігає задирам і подовжує інтервали заточування. Загальні варіанти включають:

• TiN (нітрид титану)- загально-покриття, яке зменшує тертя та додає твердості поверхні; підходить для помірного{2}}об’ємного штампування більшості матеріалів.
• TiCN (карбонітрид титану)- твердіший за TiN з кращою зносостійкістю; підходить для -об’ємних або абразивних-матеріалів.
• TiAlN (нітрид титану алюмінію)- відмінна термостійкість і зносостійкість; ефективний для штампування металевого алюмінію та високошвидкісних-операцій, де задирання є основним видом несправності.
• CrN (нітрид хрому)- хороша адгезійна стійкість; добре працює при формуванні оцинкованої сталі, де накопичення цинку є проблемою.

PVD (фізичне осадження з парової фази) зазвичай є кращим, оскільки воно працює за нижчих температур, уникаючи спотворень і необхідності повторного -твердіння основи. Одингалузеве порівнянняпоказали інструмент із PVD-покриттям, іонно-азотованим, який виготовляє понад 1,2 мільйона деталей проти лише 50 000 для хромованого-інструмента з тієї самої основної сталі. Це той тип рентабельності інвестицій, який виправдовує витрати на покриття-великого обсягу штампованих алюмінієвих або нержавіючих деталей.

Вибір набору матриць і матеріалів тримача

Не кожен компонент потребує високоякісної інструментальної сталі. Башмаки матриці, тримачі пуансонів і фіксуючі пластини виконують структурні ролі - вони підтримують вирівнювання та розподіляють навантаження, а не ріжуть або формують матеріал. Зайва специфікація цих деталей збільшує вартість, не покращуючи термін служби матриці.

Загальні варіанти компонентів набору матриць:

• Чавун (ковкі марки, такі як D4512 або D6510)- відмінне гасіння вібрації,-рентабельність для великих башмаків матриці, хороша обробка. Підходить для штампів із помірними обсягами зі стандартним навантаженням преса.
• Попередньо -загартована сталь (AISI 4140 або еквівалент при 28-34 HRC)- вищі жорсткість і вантажопідйомність, ніж чавун. Використовуйте для прогресивних штампів і великотоннажних-застосувань, де контроль прогину має значення.
• Серед{0}}вуглецева сталь (AISI 1045, термічно оброблена до 30-35 HRC)- стандартний вибір для фіксуючих пластин, які фіксують пуансони та вставки матриць.

Керівний принцип: витрачайте свій преміум-бюджет матеріалів на компоненти, які контактують із заготовкою - пуансони, штампові блоки та формувальні вставки. Підтримуйте все інше конструкційною сталлю або залізом, що забезпечує жорсткість без зайвих витрат.

З матеріалами, вибраними для кожного компонента, наступне завдання полягає в тому, щоб перевести конструкцію штампа в точні інженерні розрахунки - зазори, сили різання та компонування стрічки -, які гарантують, що матриця працює точно так, як заплановано, за реальних навантажень преса.

Крок 3 Розробте конструкцію матриці та обчисліть зусилля

Матеріали створюють фізичну основу матриці, але інженерія забезпечує точність. На цьому етапі ваш аналіз деталей і вибір матеріалів перетворюються на конкретні цифри - зазори, виміряні в сотих частках міліметра, вимоги до тоннажу, обчислені до тонни, і макети смуг, які відображаються станцією за станцією. Отримайте математику конструкції штампів прямо тут, і обробка стане простим виконанням. Зробіть це неправильно, і ви виявите помилки під час випробування, проживши дорогу інструментальну сталь і машинний час.

Розрахунок зазору матриці для вашого матеріалу та товщини

Зазор матриці — це зазор між ріжучою кромкою пуансона та кромкою отвору матриці. Він контролює, як матеріал ламається під час зрізання: належний зазор вирівнює площини зламу зверху та знизу листа, щоб вони чітко з’єднувалися, утворюючи гладку кромку зрізу з мінімальними задирками. Занадто туго, і пуансон працює сильніше, зношується швидше та може зламатися. Занадто вільний, і ви отримаєте надмірні задирки, перекидання та погану якість краю.

Зазор матриці на сторону=Товщина матеріалу × Відсоток зазору. Для більшості м’яких сталей використовуйте 5-10% на кожну сторону. Для м’яких матеріалів, як-от алюміній, використовується 5-7%, а для більш твердих матеріалів, як-от нержавіюча сталь, – 10-12% або більше.

Уявіть, що ви готуєте деталь з м’якої сталі товщиною 1,5 мм. При 8% на кожну сторону ваш зазор становить 1,5 мм × 0.08=0.12 мм з кожного боку перфоратора. Це означає, що отвір матриці на 0,24 мм більший за загальний діаметр пуансона. Для деталі з нержавіючої сталі такої ж товщини ви можете збільшити до 10-12% на сторону -, що дасть від 0,15 до 0,18 мм на сторону, тому що твердіший матеріал створює вищі бічні сили під час зсуву.

Кілька практичних реалій впливають на ці розрахунки у вашому проекті штампування листового металу. Тонша заготовка (менше 0,5 мм) вимагає суворіших абсолютних допусків на зазор, оскільки відхилення навіть у 0,01 мм виявляються як дефекти краю. Більш товстий матеріал (понад 3,0 мм) виграє від зазорів, зсунутих до верхньої межі діапазону, щоб зменшити навантаження на пуансон. І як зазначає інженерне керівництво MISUMI, сучасна практика показує, що значення зазору 11-20% можуть значно зменшити навантаження на інструменти та подовжити термін служби для певних застосувань, особливо коли вимоги до обробки кромок є менш критичними, ніж довговічність матриці.

Визначення тоннажу преса за допомогою розрахунків сили

Кожен проект штампування потребує преса з достатньою силою, щоб чисто зрізати матеріал, не навантажуючи машину. Занижена потужність преса спричиняє зупинку, пошкодження інструменту та несумісність деталей. Надмірна потужність витрачає капітал. Розрахунок сили пресового штампування в операціях штампування та проколювання простий:

Сила різання (тонн)=Периметр різання (дюйм) × Товщина матеріалу (дюйм) × Міцність на зсув (тонн/дюйм²)

Наприклад, заготовка прямокутної деталі розміром 3 дюйми на 2 дюйми з м’якої сталі 0,060 дюйма (міцність на зсув приблизно 25 тонн/дюйм²) виглядає так: Периметр=2(3 + 2)=10 дюймів. Сила=10 × 0,060 × 25=15 тонн. Досить просто для однієї станції.

Реальні-операції штампування додають складності. Прогресивний штамп виконує кілька різів за один хід - кожен проколюючий удар, кожна станція заглушки, кожна виїмка одночасно додає силу. Ви повинні підсумувати тоннаж на всіх активних станціях одним ударом. Потім додайте зусилля від пружин знімача, балонів з азотом і будь-яких операцій формування або згинання. У галузевих стандартах застосовується коефіцієнт міцності 15-20% на додаток до розрахункової суми для врахування зміни матеріалу, зносу інструменту та тертя.

Значення міцності на зсув, що обумовлюють ці розрахунки, значно відрізняються залежно від матеріалу:

Зверніть увагу на те, що напів{0}}тверда нержавіюча сталь вимагає майже в п’ять разів більшої сили, ніж м’який алюміній для ідентичної геометрії. Ось чому тут вибір матеріалу на етапі 1 каскадно залежить безпосередньо від потужності преса та конструкцій матриці для металевого штампування.

Макет прогресивної стрічки матриці та послідовність станцій

Для-дизайну великого об’єму штампування макет стрічки — це місце, де інженерна креативність зустрічається з економікою виробництва. Прогресивне розташування стрічки матриці визначає, як деталь розвивається станцію за станцією, коли котушка проходить через матрицю. Хороші макети максимізують використання матеріалу (націлювання вище 75%), зберігають жорсткість смуги під час подачі та послідовності операцій, щоб уникнути перешкод між станціями.

Макет смуги також визначає, чи функціонує ваша конструкція як компактна прогресивна система чи вимагає перенесення штампування -, коли окремі заготовки механічно переміщуються між окремими станціями штампів. Налаштування перенесення підходять для більших деталей, які перевищують практичні обмеження по ширині-смуги, але додають механічної складності.

Ось послідовний процес створення ефективного макета стрічки:

1. Орієнтуйте деталь на смузі- перевірте кілька кутів і розташування вкладень, щоб знайти орієнтацію, яка мінімізує ширину смуги та брак. Кутове вкладення може значно покращити використання матеріалу для неправильних форм.
2. Визначити прогресування подачі (крок)- обчислити відстань, на яку смуга просувається за один удар. Це дорівнює довжині частини в напрямку подачі плюс ширина перемички (зазвичай у 1,25-1,5 рази товщини матеріалу), необхідної між частинами для цілісності стрічки.
3. Послідовність операцій по станції- розмістіть прокол і виїмку на ранніх станціях, формування та згинання на середніх станціях, а остаточне гасіння або відрізання на останній станції. Кожна станція повинна виконувати роботу, яка не спотворює функції, створені вище за течією.
4. Розмістіть опорні отвори в першій або другій станції- ці отвори зачіпають направляючі штифти на кожній наступній станції, виправляючи незначну неточність подачі та забезпечуючи точність-{2}}функцій у всіх операціях.
5. Оформіть несучу стрічку- матеріал, що з’єднує кожну частину--повинен бути достатньо міцним, щоб проштовхнутися через усі станції без викривлення, але при цьому розташовуватися так, щоб не заважати операціям формування. Еластичні кронштейни дозволяють вертикально переміщувати деталі під час малювання.
6. Перевірте неактивні станції, де це необхідно- вставляйте порожні станції між важкими операціями, щоб зменшити піковий тоннаж за хід і забезпечити фізичний простір для складного інструменту.
7. Розрахуйте загальну ширину стрічки та підтвердьте наявність котушкиШирина смуги - дорівнює ширині частини плюс два крайові поля. Переконайтеся, що стандартні котушки доступні необхідної ширини та товщини.

Програмне забезпечення для моделювання CAE може перевірити всю конструкцію штампування перед тим, як сталь буде розрізана. Сучасні інструменти FEA імітують потік матеріалу, передбачають розрідження та відкат, а також позначають проблеми перешкод станцію за станцією. Ця віртуальна перевірка замінює більшу частину дорогих фізичних випробувань-і-помилок, які історично заважали прогресивній розробці штампа -, що є значною перевагою, коли ваш бюджет штампа становить п’ять-шестизначний показник.

З розрахованими зазорами, підтвердженим тоннажем і завершеним макетом смуги на екрані етап проектування завершено. Тепер цифри мають стати фізичною сталлю -, а це означає перехід до фази механічної обробки, де допуски в тисячні стають реальністю.

Крок 4. Компоненти матриці машини відповідно до специфікації

Інженерні креслення визначають матрицю на папері. Механічна обробка робить це реальним. Ця фаза перетворює заготовки із загартованої інструментальної сталі на прецизійні компоненти, де допуски, виміряні в мікронах, відокремлюють матрицю, що проходить мільйони циклів, від матриці, яка виходить з ладу в тисячах. Незалежно від того, чи покладається у вашому цеху на ручні плоскошліфувальні верстати чи на повну комірку з ЧПК, послідовність обробки дотримується тієї самої логіки: спочатку видаліть сипучий матеріал, поступово уточнюйте геометрію й останньою завершуйте робочі поверхні.

Кожен виробник інструментів і штампів визнає цей робочий процес серцевиною виробництва інструментів для штампування металу. Ось послідовність від чорнової обробки до остаточної обробки:

1. Чорнові машинні штампи та заготовки для пуансонів- видалити сипучий матеріал, залишивши 0,5-1,0 мм запасу на всіх критичних поверхнях для фінішних операцій.
2. Зняти стрес- термічно пом’якшує внутрішні напруги, що виникають під час грубого різання (розглянуто на кроці 5), щоб запобігти викривленню під час кінцевої обробки.
3. Машина для напів{0}}обробки- наведіть розміри в межах 0,05-0,10 мм від кінцевого розміру за допомогою фрезерування з ЧПК або звичайного фрезерування з ретельним налаштуванням.
4. Термообробка до цільової твердості- загартуйте та відпустіть компоненти перед остаточним шліфуванням (деталі в кроці 5).
5. Фінішне шліфування всіх опорних поверхонь- поверхневе шліфування граней матриці та штампування для встановлення паралельності та опорних площин.
6. Профілі електроерозійного або джигового шліфування- Виріжте кінцевий пуансон і контури матриці до розміру з точністю до мікрон-рівня.
7. Остаточне полірування та видалення задирок- довести робочі поверхні до необхідних значень Ra та зламати всі гострі не-ріжучі краї.

Чорнова обробка та фрезерування блоків матриць з ЧПУ

Груба механічна обробка задає основу. Для цехів із потужністю ЧПК три-осьові фрезерні центри ефективно обробляють об’ємне видалення - висікання кишень, ступінчасте-свердління рельєфних ділянок і профілювання зовнішніх контурів із залишенням 0,5 мм або більше для обробки. Швидкість подачі тут залишається агресивною, оскільки точність розмірів ще не критична, але вам потрібно стежити за термічним спотворенням у великих блоках матриці. Заливка охолоджуючою рідиною та збалансована глибина різу запобігають накопиченню напруги, яка пізніше деформує деталь.

Цехи, які використовують ручне обладнання, можуть виконувати ту саму роботу за допомогою звичайного фрезерування, свердління та координатно-розточувального інструменту. Ручні підходи займають більше часу, але залишаються життєздатними для одно-станційних і складених матриць, де геометрія проста. Координатне розточування, зокрема, забезпечує позиційну точність у межах 0,01-0,02 мм для отворів під направляючі штифти та розташування дюбелів – це достатньо для стандартних штампів і робіт із виготовлення, коли розточування з ЧПК недоступне.

Незалежно від методу, груба точність обробки для фрезерування зазвичай впадає вДіапазон допусків IT11-IT13, з шорсткістю поверхні близько 5-20 мікрометрів Ra. Це далеко не остаточна специфікація, але вона встановлює майже чисту форму, яку подальші операції вдосконалюють.

Дротова електроерозійна форма для точних профілів штампу

Складні контури пуансона та матриці - вузькі радіуси, складні форми вирізів, гострі внутрішні кути - часто виходять за межі того, що можна досягти звичайним фрезеруванням або шліфуванням. Wire EDM вирішує цю проблему, використовуючи електричні розряди між тонким латунним дротом і деталлю для руйнування матеріалу без механічного контакту. Дріт ніколи не торкається сталі, що означає нульову силу різання, відсутність прогину інструменту та можливість обробки повністю загартованої інструментальної сталі (60+ HRC) з такою ж легкістю, як і відпаленого матеріалу.

Для штампування інструментів дротяна електроерозійна обробка забезпечує кілька важливих переваг. Це тримаєтьсядопуски ±0,002-0,01 ммзалежно від можливостей і налаштувань машини. Радіуси внутрішніх кутів обмежені лише діаметром дроту (зазвичай 0,1-0,3 мм), а не геометрією різця. І оскільки процес не створює механічних навантажень, тонкі пуансони та делікатні секції матриці зберігають стабільність розмірів під час різання.

Типовий робочий процес електроерозійної обробки дроту для профілів штампів передбачає чорновий прохід, за яким слідують один або кілька тонких проходів. Кожен знежирений прохід покращує як точність розмірів, так і обробку поверхні, а останні проходи досягають значень Ra нижче 0,8 мікрометра. Для прототипу металевого штампування, де ви перевіряєте штамп-до-придатності перед повним виробничим оснащенням, дротовий EDM дозволяє швидко повторювати - перепрограмувати траєкторію, повторно вирізати профіль і тестувати ще раз, не знімаючи весь блок.

Команди, у яких-не вистачає потужностей для дротяної електроерозії чи точного шліфування, часто співпрацюють зі спеціалізованими виробниками. Такі компанії, як YICHEN, пропонують -{3}}{3}}{4}}послуги з повного робочого процесу обробки -, починаючи від перевірки симуляції CAE до обробки з ЧПК і обробки поверхні. їхспеціальні рішення для штампуваннявиконувати аналіз здійсненності, точну механічну обробку, пробні запуски та інспекцію під одним дахом, що спрощує процес для менеджерів із пошуку та інженерів із інструментів, яким потрібен готовий до виробництва-інструмент для штампування без створення цілого металевого інструменту та штампового цеху всередині.

Стандарти обробки поверхні та їхній вплив на якість деталей

Оздоблення поверхні робочих поверхонь матриці безпосередньо впливає на якість штампованої частини. Шорстка поверхня матриці надрізає листовий метал під час кожного удару, створюючи косметичні дефекти та прискорюючи розтирання матеріалу. Належно оброблена поверхня зменшує тертя, збільшує інтервали заточування та виготовляє деталі, які постійно відповідають стандартам якості.

Цільові значення шорсткості поверхні для компонентів інструменту для штампування металу:

Досягнення цих значень вимагає шліфування як кінцевої операції на плоских поверхнях і полірування або притирки на контурних ділянках. Точне поверхневе шліфування досягає точності IT5-IT8 із значеннями Ra 0,16-1,25 мікрометрів, що цілком відповідає вимогам штампу для паралельності та площинності на гранях матриці.

Окрім показників шорсткості, два геометричні допуски визначають, чи правильно працює матриця під навантаженням преса. Паралельність між верхньою та нижньою гранями матриці повинна бути в межах 0,01 мм по всій ширині матриці, щоб запобігти нерівному зазору та конічним надрізам. Перпендикулярність отворів напрямних штифтів відносно поверхні башмака матриці забезпечує пряме відстеження верхньої та нижньої половин - будь-яка кутова похибка з’являється на всій довжині ходу, збільшуючи невідповідність на висоті закриття.

Перевірка цих допусків вимагає проведення циферблатного індикатора по поверхні ґрунту та вимірювання-вимірювання стержня в отворах напрямних штифтів. Цехи без доступу до ШМ можуть досягти надійних результатів за допомогою прецизійних вимірювальних блоків, циферблатних індикаторів на магнітних основах і ретельної техніки. Ключовим є вимірювання після термічної обробки та остаточного шліфування - ніколи не припускаючи, що розміри перед-загартуванням витримали термічний цикл без змін.

З усіма компонентами, обробленими, виміряними та перевіреними на друку, вони готові до термічної обробки, яка перетворює необроблену інструментальну сталь на загартовані,-стійкі до зносу поверхні штампів, здатні витримувати обсяги виробництва.

Крок 5 Термообробка штампованої сталі для максимального терміну служби

Точна обробка надає матриці його геометрію. Термічна обробка забезпечує довговічність. Два пуансони можуть мати ідентичні розміри та однакову марку інструментальної сталі, але при цьому поводитися абсолютно по-різному під навантаженням преса - один витримує мільйони ударів, інший відколюється протягом тижнів. Різниця полягає в мікроструктурі, а мікроструктура повністю формується термічним циклом, застосованим до сталі. Для сталевих штампувальних штампів, які, як очікується, витримають-великі обсяги виробництва, термічна обробка не є кроком для прапорця. Це єдиний процес, який визначає, чи окупляться ваші інвестиції в інструмент для штампування та матрицю, чи вони передчасно вийдуть з ладу.

Якість термічної обробки безпосередньо визначає термін служби матриці. Відхилення температури аустенізації на 50 градусів за Фаренгейтом або пропущений цикл відпустки може різко скоротити термін служби інструменту, незалежно від того, наскільки точно була оброблена матриця.

Повна послідовність термічної обробки штампів для листового металу виконується в певному порядку, і пропуск або прискорення будь-якого етапу призводить до невдачі:

1. Зняти стреспісля грубої обробки для зняття залишкових напруг перед загартуванням.
2. Розігрітипоступово, щоб зменшити ризик термічного удару.
3. Аустенітизуватипри правильній температурі для розчинення карбідів і рівномірного утворення аустеніту.
4. Гасітьвикористовуючи відповідне середовище (повітря, газ, масло або соляна ванна) на основі марки сталі та розміру профілю.
5. Кріогенне лікування(необов'язково) для перетворення залишкового аустеніту для стабільності розмірів.
6. Вдача- подвійний або потрійний - для зняття напруги гасіння та досягнення оптимального балансу твердості-міцкості.
7. Остаточний помелпісля завершення термічного циклу.

Гартування та загартування штампових сталей правильно

Загартування перетворює кристалічну структуру сталі з відносно м’яких фаз на мартенсит - тверду, зносостійку-структуру, яка дає змогу мільйони разів різати та формувати листовий метал компонентами штампу. Процес починається з попереднього нагрівання, проходить через аустенітізацію і закінчується загартуванням.

Попередній нагрівзменшує температурний градієнт між поверхнею матриці та серцевиною. Інструментальні сталі мають низьку теплопровідність, тому надто швидке нагрівання створює внутрішню напругу, яка спричиняє розтріскування або деформацію. Для D2 стандартний діапазон попереднього нагріву становить1200–1250 градусів F (649–677 градусів), доки поперечний-зріз не досягне однорідної температури. Важкі штампові блоки потребують більшого часу вирівнювання, ніж тонкі пуансони.

Аустенітизуючийрозчиняє карбіди сплаву в сталевій матриці та перетворює структуру на аустеніт. Кожен сорт має своє критичне температурне вікно:

• D2- 1795–1875 градусів F (980–1025 градусів), при цьому 1850 градусів F часто використовується як практична ціль.
• A2- 1750–1800 градусів за Фаренгейтом (954–982 градуси), трохи нижче, ніж D2 через інший баланс сплаву.
• S7- 1700–1750 градусів за Фаренгейтом (927–954 градуси), тримати на нижчому рівні для збереження міцності.

Час замочування починається лише після того, як уся секція досягне цільової температури - зазвичай це 45–60 хвилин на дюйм товщини. Занадто низька температура або надто короткий час замочування залишає карбіди не розчиненими, знижуючи твердість і зносостійкість. Занадто високий або занадто довгий спричиняє укрупнення зерна, надмірний залишковий аустеніт і підвищений ризик розтріскування.

гасінняблокує тверду мартенситну структуру шляхом достатньо швидкого охолодження, щоб придушити утворення м’якої фази. D2 — це сталь, що гартується на повітрі-, тобто контрольоване повітряне охолодження або загартування під тиском газу забезпечує повну твердість із мінімальною деформацією -, що є головною перевагою для штампування сталевих компонентів зі складною геометрією. A2 також ефективно-твердіє на повітрі. S7 може використовувати загартування в маслі для більш важких секцій, де тільки повітряне охолодження не забезпечує достатньої твердості всієї серцевини.

Після загартування компонент матриці повинен охолонути приблизно до 120–150 градусів F (50–66 градусів) перед початком відпустки. На цьому етапі сталь надзвичайно тверда, але небезпечно крихка - свіжий мартенсит під високим внутрішнім напруженням. Відкладення загартування на ніч може призвести до спонтанного розтріскування, особливо у складних геометричних формах.

Цикли загартування для оптимальної міцності та твердості

Загартування повторно нагріває загартовану сталь до контрольованої температури, нижчої за критичний діапазон, знімаючи внутрішні напруги та перетворюючи крихкий як-загартований мартенсит на більш міцну та стабільнішу структуру. Без загартування виготовлення штампованого листового металу знищило б матрицю за кілька днів - краї могли б сколюватися, тріскатися або розколюватися під циклічним навантаженням преса.

Подвійний відпуск є стандартною практикою для-холодної штампової сталі. Перший цикл знімає основну частину напруги гасіння та починає стабілізувати мікроструктуру. Охолодження до кімнатної температури між циклами дозволяє будь-якому утриманому аустеніту перетворюватися на свіжий мартенсит, який другий відпуск потім стабілізується. Для критично важливих штампів для сталевого листового штампування або калібрів, які вимагають стабільності розмірів, потрійний відпуск забезпечує додаткову гарантію.

Температура відпуску визначає остаточний баланс твердості та в'язкості:

Для більшості компонентів матриці для штампування, які виробляються масово, високотемпературний-подвійний відпуск при 900–960 градусів F забезпечує безпечніший баланс. Ви жертвуєте 1-2 HRC порівняно з низьким-температурним відпуском, але отримуєте значно кращу стабільність розмірів і стійкість до розтріскування – властивості, які мають набагато більше значення, коли матриця зазнає мільйонів ударів протягом терміну служби.

Ось практичний висновок: недостатньо{0}}загартована матриця (надто агресивно загартована або занадто низько аустенітизована) передчасно зношується, оскільки ріжучі кромки недостатньо тверді, щоб протистояти стиранню заготовки. Над-загартована матриця (недопрацьована або загартована занадто холодно) сколюється та тріскається, оскільки вона не може поглинати енергію удару кожного удару преса. Метою є вузьке вікно між - достатньо міцним, щоб протистояти зносу, достатньо міцним, щоб поглинати удари -, а належне загартування — це те, як ви туди постійно приземляєтеся.

Зняття напруги для запобігання викривленню розмірів

Зняття стресу – це часто-етап, про який не звертають уваги, який запобігає дорогій переробці. Груба механічна обробка створює залишкові напруги в штамповому блоці від сил різання, виділення тепла та нерівномірного видалення матеріалу. Якщо ви затвердите блок без попереднього зняття цих напруг, вони неконтрольовано вивільняться під час аустенітного-циклу загартування, деформуючи матрицю понад допустимі межі. Результатом є компонент, який більше не підходить, і потребує повторної-обробки або утилізації - після того, як ви вже інвестували в повний цикл термічної обробки.

Процес зняття напруги нагріває грубо-оброблений компонент до субкритичної температури (зазвичай 1050–1200 градусів F / 565–650 градусів для більшості інструментальних сталей), утримує його достатньо довго, щоб напруга рівномірно послабилася, а потім повільно охолоджує в печі. Ні гасіння, ні фазового перетворення - лише контрольована теплова релаксація. Деталь виходить із стабільними розмірами та готовою до загартування з передбачуваним мінімальним викривленням.

Коли знімати стрес:

• Після важкої грубої обробки (особливо асиметричного видалення матеріалу з великих блоків).
• Ремонт компонентів матриці після зварювання.
• Перед остаточною термічною обробкою великих або геометрично складних компонентів штампів.
• Після агресивного шліфування на загартованих поверхнях - низько-зняття напруги при температурі на 25-50 градусів F нижче кінцевої температури відпустки запобігає поширенню тріщин під час шліфування.

Кріогенна обробка представляє протилежний кінець температурного спектру. При охолодженні загартованої сталі приблизно до -196 градусів (-321 градус F) залишковий аустеніт – м’яка, нестабільна фаза, захоплена під час загартування – перетворюється на мартенсит. Це покращує стабільність розмірів з часом (відсутність повільної трансформації, що спричиняє зміни розміру під час експлуатації) і може підвищити стійкість до зношування.Кріогенне лікуванняє найбільш актуальним для точних штампів, пуансонів, калібрів та інструментів для різання, де відхилення розмірів є неприйнятним. Для-форм для штампування листового металу загального призначення правильний подвійний відпуск часто забезпечує достатню стабільність без додаткових витрат і складності кріогенної обробки.

Термічний цикл завершується, коли компонент матриці виходить загартований, стабільний і має цільову твердість -, готовий до останнього проходу шліфування, яке приводить усі поверхні до специфікації. Будь-яке шліфування після термічної обробки повинно проводитися з використанням легких проходів, відповідної охолоджуючої рідини та контрольованого видалення запасу, щоб уникнути пошкодження від повторного нагрівання, яке скасовує ретельну металургію, у яку ви щойно інвестували.

Крок 6 Зберіть і вирівняйте всі компоненти матриці

Ваші компоненти матриці тепер загартовані, відпущені та відшліфовані до остаточних розмірів. Кожен із них є прецизійною частиною окремо. Збірка – це те, де ці окремі частини стають функціонуючою системою - і де недбала робота може скасувати кожну годину механічної та термічної обробки, яка їй передувала. Зміщений направляючий штифт, неправильна висота закривання або недостатньо{4}}попередньо натягнута пружина не просто призводять до пошкодження деталей. Це пошкоджує саму матрицю, іноді неможливо відремонтувати. Правильне складання штампів для металевого штампування відбувається за продуманою послідовністю, яка перевіряє підгонку та вирівнювання на кожному етапі до того, як прес запуститься.

Встановлення напрямних штифтів і перевірка паралельності

Направляючі штифти є основою вирівнювання будь-якого штампа. Вони зберігають верхню та нижню половини в ідеальному збігу під час кожного ходу, поглинаючи бічні сили, які інакше відштовхнули б пуансон-від центру відносно отвору матриці. Як правильно підібрати їх-не обговорюється.

Стандартна конфігурація використовує aпресова посадка (посадка з натягом)в одному черевику - зазвичай нижня - і aковзання через загартовані втулкиу протилежному взутті. Прес-фітинг постійно фіксує штифт у положенні без руху. Втулки забезпечують керований хід із достатнім зазором (зазвичай 0,005-0,012 мм) для плавного циклічного руху без бокового люфту. Під час встановлення злегка змастіть втулки спеціальним маслом для матриці, щоб запобігти задиранню під час перших ходів.

Перед встановленням будь-яких інших металевих штампувальних компонентів перевірте перпендикулярність направляючого штифта. Розташуйте циферблатний індикатор на магнітній основі навпроти штифта та проведіть по всій довжині. Прийнятне биття становить 0,01 мм або менше по робочій довжині. Будь-яка кутова помилка тут збільшується на хід - штифт, який нахиляється на 0,02 мм до поверхні черевика, перетворюється на 0,04-0,06 мм зміщення при повному розширенні ходу, достатнього для пошкодження ріжучих країв або виникнення нерівномірного зсуву.

Установивши та перевіривши шпильки, посуньте верхній черевик на напрямні. Він повинен рухатися плавно з нульовим відчутним бічним люфтом. Якщо сталося заклинювання, перевірте, чи немає задирок на отворі втулки або невеликого зміщення між центрами направляючих штифтів, яке змушує черевики зміщуватися паралельно. Ніколи не опускайте верхній черевик із силою - кріплення означає, що щось не так, і натискання через нього пошкоджує втулку та штифт.

Паралельність верхньої та нижньої поверхонь взуття завершує перевірку вирівнювання. Покладіть паралельну планку з прецизійним шліфуванням на нижній черевик і проведіть циферблатним індикатором по поверхні верхнього черевика в закритому положенні. Відхилення має бути в межах 0,0005 дюйма на дюйм ширини матриці. Перш ніж продовжити, виправте будь-які відхилення легким притиранням поверхні черевика або регулюванням розташування прокладок.

Налаштування висоти закриття матриці та попереднього натягу пружини

Висота закриття матриці — це загальна висота зібраної матриці в її повністю закритому положенні. Цей розмір має бути в межах доступної висоти матриці-преса - відстані від лицьової частини циліндра до верхньої частини валика в нижній мертвій точці мінус товщина валика. Звучить просто, але плутанина між нимивисота натискання та висота закриттязавдає реальної шкоди. Якщо матриця зависока для діапазону регулювання преса, рамка розтягується, а з’єднання стискаються під дією надмірної сили. Якщо він занадто короткий, матриця ніколи не закривається повністю, і частини виходять неповними.

Виміряйте висоту закриття, коли матриця повністю закрита, використовуючи м’яку прокладку (прокладка на товщину матеріалу) між гранями пуансона та матриці. Загальна висота стека - включно з будь-якими стояками або паралелями, розміщеними під башмаком матриці -, є висотою закриття матриці. Переконайтеся, що це значення знаходиться між мінімальною та максимальною висотою преса-, перш ніж прикручувати що-небудь.

Далі йде попереднє натяг пружини. Незалежно від того, використовуєте ви спіральні пружини, уретанові накладки чи балони з азотом, правило те саме: пружини мають стискатися лише на 15-25% своєї вільної довжини під час повного ходу. Перевищення цього діапазону викликає втомне руйнування - пружини тріскаються, газові балони втрачають тиск, а уретанові колодки приймають постійне схоплення. Виміряйте вільну довжину кожної пружини, обчисліть стиснуту довжину на закритій висоті та переконайтеся, що ступінь стиснення знаходиться в безпечних межах. Якщо пружина при закритті стискається більше ніж на 25%, це означає, що пружина занадто коротка, або потрібно відрегулювати висоту затвора.

Для штампів, що працюють у прогресивних операціях, нерівномірне попереднє натяг пружини на пластині знімача спричиняє нахил під час подачі стрічки, що призводить до неправильної подачі та пошкодження пілотного механізму. Переконайтеся, що всі пружинні гнізда мають однакову глибину та що пружини мають однакові характеристики - змішування розмірів пружин від різних постачальників є поширеною помилкою, якої можна уникнути.

Послідовність складання від башмака до пластини знімача

Складання матриці відбувається за логікою знизу-вгору, назовні-. Спочатку ви встановлюєте вирівнювання (направляюча система), потім монтуєте робочі компоненти (штамповий блок, пуансони) і, нарешті, встановлюєте вторинні системи (стриппер, пружини, направляючі). Поспішне проходження цих кроків або перескакування послідовності призводить до помилок, які ускладнюються протягом терміну служби матриці.

Ось повна послідовність складання штампів:

1. Очистіть усі компоненти- знежирте поверхні, видаліть пакувальні мастила та перевірте кожну частину при хорошому освітленні на наявність тріщин, задирок або пошкоджень під час транспортування.
2. Встановіть напрямні штифти в нижній черевик- запрессуйте в розвернуті отвори, перевірте перпендикулярність за допомогою індикатора.
3. Закріпіть блок матриці на нижньому черевику- затягніть плечові болти хрестоподібно, щоб запобігти деформації. Переконайтеся, що грань матриці паралельна башмаку в межах специфікації.
4. Встановіть напрямні втулки у верхній черевик- підтвердити плавне ковзання на напрямних штифтах.
5. Встановіть тримач пуансона та пуансони на верхній черевик- переконайтеся, що кожен пуансон концентрично вирівняний із відповідним отвором матриці, повільно закриваючи матрицю та перевіряючи однорідність зазору.
6. Встановіть опорну пластину- положення між головками перфоратора та верхньою частиною черевика, щоб розподілити силу удару та запобігти відбиткам ударів у м’якому матеріалі черевика.
7. Встановіть пластину знімача з пружинами- встановити попередній натяг пружини в діапазоні стиску 15-25%; підтвердити рівномірний тиск смуги на поверхні пластини.
8. Встановіть пілоти, локатори та компоненти подачі- для прогресивних штампів переконайтеся, що пілоти точно залучають смуговий матеріал із запланованим кроком подачі.
9. Перевірте всі зазори за допомогою прокладки- slide material-прокладка товщини між кожним пуансоном і отвором матриці для підтвердження легкого рівномірного опору без зв’язування.
10. Виконайте повільний ручний цикл (сухий хід)- дюймів матриця закрилася без матеріалу, прослуховуючи контакт, подряпини чи зв’язування в будь-якій точці ходу.

Для прогресивних штампувальних штампів це також місце встановленняобійти виїмки- невеликі рельєфні вирізи у матриці, які дозволяють смузі просуватися вперед, навіть коли направляючий штифт усе ще частково зачеплений. Негативні та позитивні обхідні виїмки в матрицях для штампування листового металу виконують ту саму основну функцію, але відрізняються за геометрією. Негативний обхід має полегшений кут входу, який штовхає смужку вбік, коли вона просувається, тоді як позитивний обвід забезпечує підняту напрямну поверхню. Обидва типи запобігають викривленню смуги та поломці направляючої під час подачі, особливо на вищих швидкостях пресування, коли момент подачі стає критичним.

Навіть при ретельному підборі послідовності в магазинах, які покладаються на досвід, а не на вимірювання, залишаються певні помилки при складанні. Ось найпоширеніші збої та їх причини:

• Невідповідні напрямні штифти- викликає задирання між втулками та штифтами, збільшуючи тертя, доки матриця не зафіксується в-ході. Прогресивне пошкодження руйнує як втулку, так і поверхню штифта.
• Неправильна висота закриття (плашка занадто висока для преса)- створює надмірний тоннаж, який перевантажує раму преса, ламає пуансони та може тріснути башмак матриці.
• Недостатній тиск пружини знімача- дозволяє листовому металу чіплятися за пуансон під час зворотного ходу, протягуючи куски назад через матрицю та заклинюючи наступні ходи.
• Нерівномірний момент затягування болтів на кріпленні матриці- створює нахил на поверхні матриці, що створює не-рівномірний зазор, утворюючи конічний зсув з одного боку та надмірні задирки з іншого.
• Відсутня або неправильно встановлена ​​підкладка- дозволяє головкам пробивати м’яку башмачну сталь, поступово втрачаючи концентричність і збільшуючи зазор понад допуск.

Якщо вимірювати, кожну з цих помилок можна виявити перед першим робочим ударом -. 30 хвилин, витрачених на підмітання індикаторів і перевірку опору прокладок, економлять дні пошуку несправностей і тижні очікування на заміну компонентів.

Повністю зібрана матриця, що стоїть на столі, ще не є виробничим інструментом. Він стає єдиним лише після того, як через нього проходить реальний матеріал, вимірюється результат і виправляються неминучі розбіжності між задумом проекту та фізичною реальністю. У цьому процесі перевірки - die tryout - збірка або перевіряє себе, або виявляє, що потребує коригування.

Крок 7. Випробуйте штамп і налаштуйте якість виробництва

Повністю зібрана матриця, яка знаходиться в пресі, ще не доведена. Доки через нього не подається реальний матеріал і результат не пройде перевірку, інструменти є гіпотезою -, а не інструментом виробництва. Випробування штампів — це процес методичної перевірки цієї гіпотези, починаючи з низьким-ризиком ударів і переходячи до повних умов виробництва, одночасно діагностуючи та виправляючи всі недоліки. Поспішаючи на цьому етапі, щоб дотриматися терміну, магазини в кінцевому підсумку відправляють погано штамповані металеві деталі або знищують інструменти під час третього виробництва.

Випробування є повторюваним за своєю природою. Плануйте кілька циклів звернення, вимірювання, коригування та повторного-попадання. Магазини, які розглядають випробування як один прохід, постійно стикаються з виробничими збоями, аварійним ремонтом матриці та втратою якості, які коштують набагато дорожче, ніж додатковий день ретельної перевірки.

Перехід від паперу до матеріалів виробництва

Прогресивний підхід до перших ударів мінімізує ризик для кубика, одночасно виявляючи проблеми на ранніх стадіях. Подумайте про це як про контрольовану ескалацію:

1. Паперові хіти- закрийте матрицю на аркуші паперу чи картону на зниженій швидкості преса. Відбиток показує, чи всі удари торкаються рівномірно, чи правильна висота закривання та чи заважає будь-який компонент раніше, ніж повинен. Без металу, без ризику пошкодження інструменту.
2. Удари з м'якого матеріалу (алюміній або мідь)- проведіть кілька штрихів по м’якому тонкому аркушу. Алюміній легко деформується, тому він піддає проблеми вирівнювання, неповного формування та проблем із зазором, не піддаючи загартовані пуансони повному навантаженню різання. Перевірте частини з м’якого-матеріалу на зсув і симетрію.
3. Виготовлення матеріалу на повільній швидкості- подати фактичний виробничий-аркуш у прес для штампування зі зниженою швидкістю (одно-тактовий режим). Негайно перевірте кожну металеву штамповану частину на наявність задирок, точність розмірів, стан краю та дефекти поверхні.
4. Швидкість виробництва із завантаженою стрічкою- раз повільно-швидкісні деталі пройшли перевірку, наростайте до цільової кількості ходів за хвилину. Деякі проблеми - неправильне подавання, висмикування слимака, накопичення тепла - з’являються лише під час виробництва.

якНотатки журналу MetalForming, перша завершена деталь із повністю нарізної прогресивної матриці може не відразу відповідати вимогам до розмірів. Штампувальникам часто доводиться виконувати кілька деталей із повністю завантаженою смугою, перш ніж матриця закріпиться для отримання хорошого результату, тому що початкові удари можуть залишити прес-циліндр розвантаженим у місцях, які потребують повного натягу смуги для правильного формування.

Виявлення та виправлення поширених проблем зі штампом

Кожна спроба щось відкриває - питання полягає в тому, чи можете ви прочитати те, що розповідають вам частини. Кожен дефект на металевій штампованій деталі пов’язаний із певною першопричиною у матриці, і кожна основна причина має цілеспрямоване усунення. Ось найпоширеніші пробні дефекти, зіставлені з їх походженням і виправленнями:

Задирки заслуговують на особливу увагу, тому що вони є найчастішою знахідкою при спробі. Згідно з галузевим аналізом дефектів, задирки утворюються, коли зони руйнування пуансона та матриці не стикаються чітко - через неправильний зазор, зношені ріжучі кромки, погане вирівнювання або зміну товщини матеріалу. Якщо висота задирок перевищує 10% товщини заготівлі, матриця потребує втручання перед початком виробництва. Підтримка належного зазору та гострих країв є основним контролем, а моніторинг висоти задирок під час виробництва забезпечує завчасне попередження, перш ніж деталі виходять за межі специфікації.

Корекція пружинного повернення часто вимагає найбільшої кількості ітерацій. Високоміцні-матеріали та нержавіюча сталь агресивно відскакують, і кут компенсації не завжди можна передбачити лише за допомогою розрахунку. Очікуйте два-три цикли коригування - злегка перегинайте, виміряйте, відрегулюйте, -повторно - до того, як сформовані елементи стабільно утримають цільовий кут.

Досягнення постійної якості деталей за допомогою ітерації

Одна хороша частина не підтверджує результат. Постійна якість у серії зразків із 30-50 послідовних металевих штампованих деталей підтверджує стабільність інструменту. Виміряйте критичні розміри на перших-деталях виробу за допомогою штангенциркулів, вимірювальних приладів або обладнання ШМ щодо допусків друку деталей. Варіації гусениці по всьому циклу - якщо положення отвору відхиляється на 0,05 мм протягом 30 ударів, щось зношується або зміщується, навіть якщо окремі деталі все ще проходять перевірку.

Основні вимірювання під час тестової перевірки:

• Висота задирок- перевірте нижче максимальної позначки (часто 0,05-0,10 мм для металевих деталей із точним штампуванням).
• Розміри від-до-об’єкта- підтвердити, що відстань між отворами, відстань до країв і місця згину відповідають допустимим нормам друку.
• Кути згину- виміряйте транспортиром або оптичним компаратором після повного відновлення еластичності.
• площинність- перевірити порожні частини на пластині за допомогою щупів; набір котушки або залишкова напруга можуть зігнути плоскі частини.
• Стан поверхні- перевірте на наявність подряпин, подряпин або відбитків, які вказують на проблеми з контактом інструменту.

Коли всі розміри зберігаються в серії зразків, задокументуйте параметри преса - тоннаж, висоту затвора, довжину подачі, швидкість і налаштування мастила. Вони стануть вашою основою для запуску виробництва та майбутніх налаштувань штампів на тій самій машині для штампування металу. Будь-яке відхилення від цих налаштувань під час виробництва є відправною точкою для усунення несправностей, коли якість дрейфує.

Випробування також є моментом для підтвердження потужності преса під фактичним навантаженням. У багатьох цехах виконується зупинка-блок-зчитування свинцю з матрицею з повною різьбою -, перевіряючи, чи зазор преса чи відхиляється під дією реальних сил, створюваних усіма активними станціями одночасно. Якщо прес прогинається, циліндра має трохи опуститися, щоб зберегти правильну глибину формування та якість різу, особливо на більш товстих або -високоміцних штампованих металевих деталях.

Штамповані деталі, що проходять перевірку, послідовно відзначають перехід від розробки інструментів до готовності до виробництва. Але готовність до виробництва — це не фінішна пряма -, це початкова точка постійного технічного обслуговування, яка визначає, чи справді цей штамп витримає мільйони ударів, для яких ви його розробили.

Крок 8. Обслуговуйте свій кубик і знайте, коли перейти на аутсорсинг

Послідовні деталі, що скочуються з преса під час випробування, відчуваються як фінішна пряма. Насправді вони знаменують початок набагато довшої гонки. Штамп для металевого штампування, виготовлений із інструментальної сталі преміум-класу та з точністю-обробленої до мікронних допусків, все одно погіршуватиме штрих за штрихом - тупість ріжучих кромок, зношення напрямних штифтів, втома пружин і відхилення від вирівнювання. Різниця між матрицею, яка витримує мільйони ударів, і матрицею, яка виходить з ладу після 200 000, зводиться до дисциплінованого,-запланованого технічного обслуговування, яке виконується до появи дефектів у виробничих деталях.

Встановлення графіків заточування та інтервалів перевірок

Ефективне технічне обслуговування пов’язане безпосередньо з кількістю звернень, а не лише з календарними датами. Матриця, яка виконує 50 000 ударів на тиждень, зношується швидше, ніж один цикл 5, 000 - очевидно, але багато цехів усе ще за замовчуванням проводять щотижневі перевірки незалежно від фактичної інтенсивності виробництва. Процес виробництва штампування винагороджує планування-на основі доказів: відстежуйте свій лічильник звернень, реєструйте тенденції задирів і дозволяйте даним повідомляти вам, коли термін обслуговування.

Практичною відправною точкою для індивідуального металевого штампувального штампа в середньому-серійному виробництві є перевірка заточування кожні 50 000-150 000 звернень, залежно від твердості матеріалу та марки інструментальної сталі. Нержавіюча сталь і високоміцні матеріали прискорюють знос крайок, скорочуючи інтервали. Більш м’які матеріали, такі як алюміній і латунь, розширюють їх. Налаштуйте звідти на основі того, що ви спостерігаєте під час перевірок.

Ось що перевіряти під час кожного інтервалу технічного обслуговування:

• Стан ріжучої кромки- перевірте наявність округлень, відколів, мікро-тріщин і висоти задирок на зразках деталей, витягнутих безпосередньо перед вимкненням.
• Знос направляючої цапфи та втулки- відчуйте розхитаність, прислухайтеся до ненормального шуму під час їзди та подряпин чи подряпин на поверхні шпильок.
• Весняна втома- виміряти вільну довжину порівняно з оригінальною специфікацією; замініть будь-яку пружину, яка втратила більше 10% своєї вільної довжини або має видимі тріщини.
• Дрейф вирівнювання- проведіть циферблатним індикатором по верхній і нижній гранях матриці в закритому положенні; відхилення понад 0,01 мм вказує на зсув кріплення або знос напрямної.
• Безпека застібки- перевірте всі кріпильні болти, штифти та фіксатори на предмет ослаблення, спричиненого циклічною вібрацією.
• Шляхи евакуації брухту- очищає накопичення слимаків, шматків і сміття, які накопичуються в порожнинах матриці та жолобах між циклами.
• Доставка мастила- підтвердити, що мастило досягає всіх запланованих точок нанесення без закупорювання або сухих плям.

Правильна техніка заточування має таке ж значення, як і час. Поверхневе шліфування поверхні пуансона та матриці рівномірно зберігає вихідну геометрію та співвідношення зазору. Видаліть стільки матеріалу, скільки потрібно, щоб відновити чисту ріжучу кромку - зазвичай 0,05-0,10 мм за цикл заточування. Після шліфування відрегулюйте висоту закриття на таку ж величину, щоб підтримувати правильне закриття матриці. Пропуск цього регулювання поступово відкриває зазор із кожним заточуванням, зрештою створюючи ті самі проблеми із задирками, які ви намагалися усунути.

якЖурнал MetalFormingпідкреслює, що магазини повинні відстежувати витрати на обслуговування окремо від витрат на ремонт. Профілактичне обслуговування зберігає поточний стан матриці. Ремонт відновлює щось вже зламане. Коли ці двоє об’єднують разом, керівництво бачить завищені витрати на «технічне обслуговування» та тисне на команду, щоб скоротити планове обслуговування - це абсолютно неправильна відповідь. Збільшення обсягу планової технічної роботи має відповідати зменшенню аварійних ремонтів і прихованих витрат на простої.

Розпізнавання, коли матриця потребує переробки чи заміни

Загострення та заміна компонентів справляються з нормальним зносом. Але коли та сама станція продовжує виходити з ладу невдовзі після обслуговування або відхилення розмірів повертається протягом кількох тисяч звернень після перевіреного налаштування, планове технічне обслуговування досягло своєї межі. Ці закономірності вказують на глибші проблеми - накопичену зміну зазору по всій матриці, структурну втому черевика або фундаментальний недолік конструкції, який не можна виправити жодним шліфуванням.

Слідкуйте за цими тригерами ескалації в процесі виробництва металевого штампування:

• Повторювані задирки або відхилення розмірів навіть після перевіреної заточування та корекції вирівнювання.
• Відколювання або тріщини на ріжучих кромках, а не поступове заокруглення - це вказує на перевантаження або втому матеріалу, що перевищує те, що стосується загострення.
• Заміна направляючого штифта або втулки потрібна більше двох разів на рік на виробничій матриці.
• Кумулятивне заточування видалило достатньо матеріалу (зазвичай 3-5 мм загалом), що діапазон регулювання висоти закриття вичерпано.
• Допуски на деталі зменшилися через технічні зміни, і існуюча геометрія матриці більше не може підтримувати нові специфікації.

Коли з’являються ці ознаки, необхідно прийняти рішення між відновленням (відновленням зношених секцій і відновленням вирівнювання) і повною заміною. Костюми для ремонту гинуть там, де черевик, напрямні та загальна конструкція залишаються здоровими, але робочі компоненти перевищили термін служби. Заміна є правильним рішенням, коли структурна цілісність порушена, коли сукупні витрати на доопрацювання наближаються до вартості нового-збирання або коли обсяг виробництва потребує інструментів, здатних виконувати точне штампування автомобільного-класу.

Коли співпрацювати з професійним виробником штампів

Багато магазинів ефективно виконують заточування, заміну пружин і основні компоненти-вдома. Це працює для простих штампів і помірних обсягів виробництва. Але є чітка межа, де-власні можливості закінчуються, і професійні металеві штампувальники з усіма інженерними ресурсами стають кращим шляхом.

Корисне запитання щодо огляду компанії штампів для металевих штампів, яке можна задати будь-якому потенційному партнеру: чи охоплюють вони весь робочий процес від техніко-економічного обґрунтування до перевірки виробництва чи лише окремі етапи обробки? Ця різниця має значення, оскільки матриця, яка неодноразово виходить з ладу, часто потребує повторного перегляду всього процесу -, а не лише повторної-обробки окремого компонента.

Для команд, які переросли власні-потужності з виготовлення-штампів або потребують виробничого-інструменту для-великих{3}}контрактів, партнерство з повним-постачальником послуг усуває накладні витрати на координацію керування окремими постачальниками для проектування, обробки, термічної обробки та випробування. YICHEN, наприклад, пропонуєRFQ-готові індивідуальні рішення для штампуванняякі охоплюють техніко-економічний аналіз, симуляцію CAE, точну обробку, пробні запуски та остаточну перевірку - однаковий робочий процес, описаний у цьому посібнику, виконаний за єдиною системою якості. Такий інтегрований підхід особливо цінний для автомобільних штампувальних штампів та інших точних застосувань, де відстеження та частота-затвердження першого проходу безпосередньо впливають на терміни виробництва.

Незалежно від того, чи обслуговуєте ви штамп для металевого штампування-вдома чи співпрацюєте зі спеціалістом, принцип залишається незмінним: технічне обслуговування зберігає інвестиції, які ви зробили на кожному попередньому кроці. Відстежуйте кількість попадань, систематично перевіряйте, загострюйте, перш ніж краї вийдуть з ладу, і чесно посилюйте, коли рутинний догляд перестає працювати. Кубик, створений для того, щоб витримати мільйони ударів, може це зробити, лише якщо програма обслуговування, що стоїть за ним, однаково дисциплінована.

Поширені запитання про виготовлення матриці для штампування

1. Скільки часу займає виготовлення матриці для штампування з нуля?

Простий одно-штамп для заготовки зазвичай займає 4-8 тижнів від проектування до випробування, тоді як складний прогресивний штамп може потребувати 12-20 тижнів або більше. Терміни залежать від складності деталі, вибору матеріалу, методу обробки (ручна чи ЧПК/дротяна ерозія), циклів термічної обробки та кількості ітерацій випробувань, необхідних для досягнення незмінної якості деталей. Цехи з власними потужностями електроерозійної обробки дроту та ЧПК можуть значно скоротити часові рамки порівняно з тими, хто передає етапи обробки на аутсорсинг.

2. Яка найкраща інструментальна сталь для штампувальних штампів?

Немає єдиної найкращої інструментальної сталі - правильний вибір залежить від операції та обсягу виробництва. Інструментальна сталь D2 (54-61 HRC) чудово підходить для тривалого-гофрування та проколювання завдяки винятковій зносостійкості. A2 пропонує збалансоване поєднання твердості та міцності для середніх{11}}об’ємних штампів і довгих пуансонів. S7 забезпечує чудову ударостійкість для важких операцій штампування та згинання. Для надзвичайно великого-об’єму або застосування абразивних матеріалів твердосплавні вставки можуть подовжити термін служби матриці на 500-1000% порівняно з твердою інструментальною сталлю на окремих станціях.

3. Як обчислити зазор пуансона та матриці для штампування листового металу?

Зазор матриці на сторону дорівнює товщині матеріалу, помноженій на відсоток зазору. Для м’якої сталі використовуйте 5-10% на кожну сторону; для м’яких матеріалів, таких як алюміній, потрібно 5-7%, тоді як для більш твердих матеріалів, таких як нержавіюча сталь, потрібно 10-12% або більше. Наприклад, штампування м’якої сталі товщиною 1,5 мм із 8% на кожну сторону дає 0,12 мм зазору з кожного боку, що робить отвір матриці на 0,24 мм більшим, ніж пуансон загалом. Належний зазор забезпечує чисте вирівнювання зламу, мінімальний задирок і подовжений термін служби інструменту.

4. Що викликає надмірні задирки на штампованих деталях і як це виправити?

Надмірні задирки - підняті гострі краї, що перевищують 10% товщини матеріалу -, є результатом недостатнього зазору-до- матриці, тупих або зношених ріжучих країв або невідповідності між пуансоном і матрицею. Виправлення передбачає повторне -шліфування ріжучих кромок для відновлення гостроти, перевірку та регулювання зазору на кожну сторону відповідно до специфікацій матеріалу, а також перевірку вирівнювання напрямних штифтів і паралельності поверхні матриці. Контроль висоти задирок під час виробництва служить системою раннього попередження, яка запускає технічне обслуговування, перш ніж деталі вийдуть за межі специфікації.

5. Коли варто аутсорсингувати виготовлення штампів, а не будувати-вдома?

Якщо ваш проект перевищує -можливості власного обладнання -, особливо коли вам не вистачає дротяної електроерозії для складних профілів, потрібна симуляція CAE для перевірки проекту, потрібна документація PPAP-автомобільного класу або коли станції прогресивних штампів потребують перепроектування. Виробники штампів із повним-сервісом, як-от YICHEN, виконують техніко-економічний аналіз, моделювання, точну обробку, пробні запуски та перевірки в одній системі якості, усуваючи координацію-від кількох постачальників. Цей інтегрований підхід особливо цінний для великих-контрактів, де-відсоток схвалення першого проходу безпосередньо впливає на терміни виробництва.