Прогресивна преса за щамповане: Неправилен размер, плащайте завинаги

Какво всъщност прави прогресивната преса за щамповане

когато чуеш "преса за прогресивно щамповане," изкушаващо е да си представим една машина, която удря метала във форма. Реалността е по-нюансирана. Това не е просто преса. Това е интегрирана система: преса за щамповане, прецизно-проектирана прогресивна матрица, линия за подаване на бобина и контролен пакет, всички работещи в синхрон, за да преобразуват плоска метална лента в завършени части при производствена скорост.

Определение за прогресивна преса за щамповане

И така, какво е прогресивна матрица и как се свързва с пресата, в която се намира? Прогресивната матрица е специализиран много{0}}инструмент, инсталиран в преса за щамповане. Метална бобина лента се подава в матрицата и напредва през последователност от станции с всеки удар на пресата. Всяка станция извършва специфична операция, независимо дали е изрязване, пробиване, огъване, формоване или коване. Докато лентата достигне крайната станция, завършена част се отделя от носещата лента и изпада готова за употреба.

Пресата за прогресивно щамповане е интегрирана производствена система, съчетаваща преса за прецизно щамповане, прогресивна матрица с много-станции, серво-задвижвано подаване на бобина и синхронизирани контроли за трансформиране на плоска метална лента в завършени части в една непрекъсната операция.

За разлика от обикновената преса за щамповане, която може да работи с щампи с един-удар или комбинирани инструменти, пресата, създадена за прогресивно щамповане, изисква три неща, които я отличават: прецизна повторяемост на движението на плъзгача щрих след щрих, постоянен контрол на височината на затваряне, така че всяка станция захваща лентата на правилната дълбочина, и точна синхронизация на подаването, така че лентата да се придвижва с правилната стъпка преди всеки щрих. Премахнете всеки един от тези елементи и допуските се променят, матриците се сриват или частите излизат погрешно.

Как пресата, матрицата и фуражът работят заедно

Представете си, че наблюдавате как системата работи. Ето как работи пресата за щамповане в прогресивна настройка:

• Намотката се развива от устройство за размотаване, преминава през устройство за изправяне, за да се премахне комплектът намотки, и влиза в подаващо устройство за серво ролка.
• Подаващото устройство придвижва напред лентата на фиксирано разстояние, наречено стъпка на подаване, синхронизирано точно с цикъла на удара на пресата.
• Насочващите щифтове в матрицата захващат предварително-пробити дупки в лентата, коригирайки всяка малка грешка при подаване и заключвайки позицията на лентата, преди работните станции да се захванат.
• Пресовият таран се спуска и всяка станция извършва своята работа едновременно на различни участъци от лентата.
• Бутонът се прибира, повдигачите повдигат лентата от долните детайли на матрицата и захранващото устройство придвижва лентата с още една стъпка за следващия ход.

Всеки компонент зависи от останалите. Пресата осигурява сила и профил на движение. Зарът определя какво се случва с метала на всяка станция. Системата за захранване контролира точността на прогресията. И контролният пакет ги свързва заедно, като следи тонажа, проверява позицията на подаване и спира пресата мигновено, ако сензор открие неправилно подаване или катарама на лентата. Прогресивното щамповане е успешно, защото тези елементи работят като едно цяло, а не като отделни машини, свързани заедно с болтове.

Тази перспектива на-системно ниво има значение, тъй като оразмеряването или уточняването на който и да е отделен компонент поотделно води до несъответствия. Матрица, проектирана без разбиране на характеристиките на деформация на пресата, ще се износва неравномерно. Система за подаване, избрана без отчитане на ширината на лентата и твърдостта на материала, ще доведе до позиционни грешки. Типът рамка на пресата, задвижващият механизъм и рейтингът на тонажа произтичат директно от това, което матрицата и материалът изискват, което е точно мястото, където изборът на преса започва да става интересен.

Сравнение на видове рамки на преси и задвижващи механизми

Рамката, която държи вашия прогресивен заропределя с колко отклонения ще се борите, колко бързо можете да бягате и колко дълго издържат вашите инструменти. Изберете грешен тип рамка или задвижваща система и ще преследвате проблеми с толерантността през целия живот на тази матрица. Две рамкови архитектури доминират в пейзажа на пресата за прогресивно щамповане и три задвижващи механизма се конкурират за работата вътре в тях.

C-Рамка срещу прави-Странични пресови рамки

AC{0}}frame (или gap-frame) преса осигурява отворен достъп от трите страни на зоната на матрицата, което я прави компактна и-рентабилна за по-лека прогресивна работа. Обикновено ще ги намерите в диапазона от 35 до 250 тона, работещи с по-малки прогресивни матрици с по-малко станции. Компромисът? Тази отворена "C" структурасе отклонява под ъгъл при натоварване, което означава, че пързалката може да се наклони леко с увеличаване на тонажа. За обикновени пробиващи и заглушаващи прогресиви това е управляемо. За тесен-допуск, образуващ се в широк матрица, това се превръща в проблем.

Пресите с прави{0}}страни елиминират това ъглово отклонение с вертикални колони, поддържащи короната от двете страни. Геометрията блокира пътя на плъзгане, поддържайки го успореден на опората, независимо къде се концентрира натоварването. За приложения с прогресивна преса, изискващи постоянно качество на частта в 10, 20 или дори 30+ станции, тази твърдост не-подлежи на обсъждане.

Структурната разлика се проявява най-ясно в начина, по който всяка рамка се справя с извън{0}}централното натоварване. Прогресивните матрици рядко разпределят силата равномерно. Станциите за формиране удрят по-силно от станциите за пробиване и често са групирани към задната част на матрицата. Рамката с права-страна с широко разстояние на свързване поставя голяма част от натоварването между точките на свързване, намалявайки конзолните сили, които се опитват да наклонят плъзгача.

Когато машина за прогресивно щамповане изисква дължина на леглото над 1,5 метра отляво-на-надясно, производителите обикновено преминават към дизайн с две-точково свързване. След като матрицата се простира над 2 метра отпред-към-отзад, четири-точковото натискане става практичен избор. Тези четири точки на окачване разпределят натоварването при формоване по-равномерно и устояват на усукващите сили, които прогресивните матрици с много станции генерират в работната им обвивка.

Механични, серво и хидравлични задвижващи системи

Задвижващият механизъм определя как плъзгачът се движи през хода си и този профил на движение има директни последствия за това, което вашият прогресивен зар може да постигне при скорост.

Конвенционални механични задвижванияизползвайте електрически мотор, въртящ маховик, който прехвърля енергия през съединител към колянов вал или ексцентрична зъбна предавка. Плъзгачът следва фиксирано синусоидално движение: ускорява се през средата-ход и забавя близо до долната мъртва точка. Това е доказана, надеждна технология за прогресивна работа. Машина за щамповане с механична система с директно-задвижване предлага най-високи скорости и най-ниска загуба на енергия, докато вариантите с предавка осигуряват по-голям въртящ момент за по-дълбоки операции на формоване. Високоскоростните-механични преси могат да надхвърлят 1000 удара в минута за прогресивна-работа с малка стъпка.

Специализиран вариант, който си струва да се отбележи, е пресата за движение на връзката, която използва механизъм за превключване-връзка за промяна на кривата на скоростта на плъзгане. Вместо симетричното движение на стандартна манивела, пресата за движение на връзката произвежда по-бавна скорост на приближаване близо до долната мъртва точка, като същевременно поддържа висока скорост на връщане. Това дава повече време на престой за формоване, без да се жертва общата скорост на цикъла, което го прави популярно за прогресивни матрици, които комбинират пробиване с умерени операции на изтегляне.

Хидравлични задвижваниядоставя пълен тонаж във всяка точка на хода, не само близо до дъното. За прогресивни матрици, които включват станции за дълбоко{1}}изтегляне, изискващи сила рано и постоянно през дълъг работен прозорец, хидравличните преси запълват ниша. Ограничението? Скорост на цикъла. Хидравличните системи са значително по-бавни от механичните алтернативи, така че са запазени за прогресивни приложения, където дълбочината на теглене надвишава изискванията за скорост.

Защо серво пресите променят това, което могат да постигнат прогресивните матрици

Серво{0}}механичните преси представляват най-значимата еволюция в прогресивната технология за пресоване на матрици от десетилетия. Те заменят спирачния модул-съединител-на маховика със серво мотори с висок-въртящ момент, задвижващи директно коляновия вал. Резултатът: напълно програмируемо движение на плъзгача при всяко движение.

Какво означава това на практика? Помислете за прогресивна матрица както с деликатни станции за пробиване, така и с агресивни станции за формоване. При конвенционална механична преса всяка станция вижда една и съща крива на скоростта. Серво пресата ви позволява да програмирате плъзгача да се движи бързо по време на приближаване, да забавите през зоната на формоване за по-добър поток на материала и намалено пружиниране, след което да ускорите отново при обратен ход.Производството може да се удвоипри работа с прогресивни матрици с профили на половин-движение, които елиминират ненужното движение на плъзгача.

Серво технологията също позволява профили на движение, които преди бяха просто невъзможни:

• Половин движениенамалява дължината на хода за плитка прогресивна работа, като драматично увеличава SPM.
• Свободно движение (сечене)удря материала многократно в долната мъртва точка в рамките на един цикъл, намалявайки или елиминирайки отскока без добавяне на матрици.
• Вибрационно движениеподдържа дълбоко изтегляне в прогресивни матрици, като потенциално намалява броя на необходимите формоващи станции.

Динамичното балансиране става критично при високи скорости, независимо от типа на задвижването. С нарастването на скоростта на хода възвратно-постъпателната маса на плъзгача генерира вибрации, които могат да повлияят на точността на подаване и да ускорят износването. Високо{2}}скоростните машини за прогресивно щамповане включват системи за противотежест, механични или пневматични, които компенсират тези инерционни сили и позволяват на пресата да поддържа прецизност при повишени SPM.

Изборът между тип рамка и задвижваща система не се прави изолирано. То произтича директно от това, което матрицата изисква: колко станции, колко сложно е формоването, какви допуски изисква завършената част и какви производствени обеми оправдават инвестицията. Тези изисквания на матрицата, от своя страна, се проследяват обратно към материала, който се щампова, и силите, които всяка станция трябва да генерира.

Основи на дизайна на прогресивни матрици, които стимулират изискванията на пресата

Всяко решение, взето върху проектния чертеж на матрицата за прогресивно щамповане, се превежда директно в спецификация на пресата. Повече станции означават по-дълго легло. Сложните формиращи станции означават повече тонаж. По-стегнатите пилоти означават по-прецизна система за подаване. Зарът не съществува независимо от пресата, която го управлява. То диктува какво трябва да предостави тази преса.

Последователност на оформлението на станцията и ред на работа

Когато инженерите изготвят матрица за прогресивно щамповане, последователността от операции следва логика, вкоренена в поведението на материала. Обикновено първо пробивате и нарязвате, докато лентата е все още плоска и стабилна. Формоването и огъването идват по-късно, след като заобикалящият материал е бил отрязан, за да позволи поток на метала. Крайната станция отделя готовата част от носещата лента.

Ето типичната последователност на станции за представителен програмен матрица:

1. Пробиване на пилотни отвори и вътрешни елементи (пробиване, нарязване)
2. Изрежете релефни процепи и очертайте секции, за да освободите материал за по-късно формоване
3. Извършвайте операции по огъване, рисуване или щамповане
4. Добавете коване или оформяне за точност на размерите
5. Отрежете или отделете готовата част от носещата лента

Това не е произволно. Пробиването преди формоване предотвратява изкривяването на отвора. Talan Products отбелязва, че понякога пиърсингът трябва да се извърши след формоване, когато изискванията за толерантност на специфични характеристики правят щанцоването на пост-формата единственият начин за задържане на позиция. Празни станции могат също да се появят между сложни операции, за да осигурят структурна здравина за вложките на матрицата или да осигурят място за специални механизми.

Защо броят на станциите има значение за избора на пресата? Всяка станция добавя дължина към зарчето. 12-позиционна настройка на прогресивни инструменти за щанцоване се нуждае от опора и легло, които да поемат този отпечатък с свободно място. Всяка активна станция също допринася за кумулативния тонажен товар. Повече станции, удрящи едновременно в долната мъртва точка, означава, че пресата трябва да се справи със сумата от всички тези пикови сили, без да се отклонява извън приемливите граници.

Оформление на лентата и дизайн на носещата лента

Оформлението на лентата е в основата на прогресивния дизайн на матрицата за щамповане. Той определя ориентацията на частта върху материала, разстоянието между станциите, използването на материала и конфигурацията на носача, която държи всичко заедно по време на подаване.

Две ключови измерения определят лентата: ширина и стъпка. Широчината на лентата обхваща заготовката на детайла, носещия материал на единия или двата ръба и всички скрап мостове между съседни части. Стъпката е разстоянието, което лентата напредва за ход, и директно задава дължината на подаване, която вашето подаващо устройство за серво ролка трябва да доставя с всеки цикъл.

Дизайнът на носещата лента варира в зависимост от геометрията на детайла и изискванията за формоване:

• Крайни носачи (единични или двустранни)минават по едната или двете страни на лентата. Двустранният носач предлага превъзходна стабилност и позиционна точност, особено за тънки материали под 0,2 mm. Носачите с един-ръб отговарят на части с огъване в единия край.
• Централни носачипрокарайте през средата на лентата, свързвайки части от двете страни. Те работят добре за симетрични огъващи се части и намаляват брака в сравнение с носачите за ръбове.
• Разтегливи уеб носителивключват гъвкави раздели, които позволяват на отделните части да се движат вертикално през станции за формоване и чертане, без да нарушават съседните прогресии.

A твърд носителработи за основно рязане и огъване, където лентата остава плоска навсякъде. Но когато матриците за прогресивно щамповане включват дълбоко формоване или изтегляне на множество станции, носачът трябва да се огъне, без да счупи или издърпа съседните части от позиция. Лошо проектираният носач може да причини пълна повреда на инструмента, така че инженерите често проверяват дизайна чрез софтуер за симулация или ръчни техники за рязане с восък-, преди да се ангажират с инструментална стомана.

Използването на материали е постоянен натиск при планирането на оформлението на лентата. Накланянето на части, влагането на заготовки или изборът на по-тесни носачи може да увеличи използването от 65% до 75% или повече. Но всеки спечелен процент трябва да се претегли спрямо стабилността на лентата по време на подаване и технологичността на получената прог матрица.

Разположение на пилота за позиционна точност

Пилотите са това, което поддържа прогресивните матрици в производството на точни части в продължение на милиони цикли. Без тях незначителните грешки при подаване се натрупват от станция на станция и позиционният дрейф унищожава допуските.

Стандартният подход: пробийте пилотни дупки на първата станция, след това задействайте пилотните щифтове, като започнете от втората станция. Тези щифтове влизат в предварително пробитите отвори точно преди работните щанци да докоснат лентата, коригирайки всяка остатъчна грешка при позициониране от захранващата система. За по-дълги прогресивни матрици пилотите обикновено се поставят на всеки две до три станции, за да се предотврати натрупването на кумулативна грешка по дължината на лентата.

Поставянето на пилотен отвор повдига практически въпрос. Трябва ли да използвате собствените дупки на частта като пилотни референции или да пробиете специални дупки в носача? Използването на отвори за части спестява материал, но рискува удължаване на елементи, които се нуждаят от тесни допуски. Специалните пилотни отвори в зоната за скрап на носача запазват целостта на частта за сметка на малко по-широка лента.

Прецизността на вашия пилотен ангажимент се свързва директно с изискванията на захранващата система. По-малките разстояния между пилот-до-отвора изискват захранващата система да доставя лентата в рамките на по-тесен позиционен прозорец при всяко движение. Ако вашите прогресивни матрици се нуждаят от позиционна точност под +/-0,05 mm през 15 или повече станции, захранващата система и пилотната стратегия трябва да бъдат проектирани като съвпадаща двойка, а не да се определят независимо.

Ширината на лентата, разстоянието на стъпката, броят на станциите и типът носач са каскадни в спецификациите на пресата. По-широката лента се нуждае от по-широк отвор за подаване. По-дългата стъпка при висока скорост изисква по-бързо ускорение на подаването. Повече станции изискват повече дължина на леглото. И силите, генерирани във всички тези станции, удрящи лентата едновременно, определят дали 200-тонна или 400-тонна преса принадлежи към тази матрица. Тези изчисления на силата заслужават собствен внимателен анализ.

Как свойствата на материала влияят на производителността на пресата и матрицата

Ширината на лентата, стъпката и броят на станциите ви казват колко голяма трябва да бъде пресата. Но материалът, преминаващ през тази матрица, ви казва колко силно трябва да удря пресата, колко бързо може да се движи и колко станции за формоване ще ви трябват, преди частта да излезе правилна. Изберете преса, базирана само на геометрията на матрицата, и ще подцените тонажа, ще ускорите износването на инструмента или ще произведете части, които излизат извън допустимите граници в момента, в който напуснат матрицата.

Как якостта на опън и дебелината влияят на тонажа

Всяка операция по прогресивно щамповане на метал започва с фундаментална връзка: силата, необходима за рязане, формоване или изчертаване на метални скали, както с дебелината на материала, така и с неговата устойчивост на деформация. За заготовка и пробиване формулата е проста: периметър, умножен по дебелина, умножен по якост на срязване. За рисуване и оформяне,крайната якост на опън замества якостта на срязванезащото материалът е в напрежение, а не се срязва.

Помислете какво означава това на практика. Лента от ниско-въглеродна стомана с дебелина 1,0 mm и якост на срязване около 25 тона/in² се нуждае от много по-малко сила на пробиване от лента от неръждаема стомана с дебелина 1,0 mm при 40+ тона/in². Прекарайте и двете през едно и също 12-позиционно прогресивно оформление на матрицата и неръждаемата версия изисква приблизително 60% повече тонаж на пресата за идентичната геометрия. Тази разлика се натрупва във всяка активна станция, която удря едновременно долната мъртва точка.

Дебелината усилва ефекта. Удвояването на дебелината на материала от 0,5 mm на 1,0 mm не просто удвоява необходимата сила. Той удвоява площта на срязване при операции на рязане и увеличава огъващия момент при операции на формоване. Стоманите с висока -якост в диапазона от 1,5 до 3,0 mm могат да изтласкат изискванията за тонаж към територия, където само преси с права-страна с подходящи енергийни резерви могат да се справят с натоварването без задръстване при BDC.

Ето защо материалите за прогресивно щамповане трябва да бъдат определени рано в процеса на проектиране. Изборът на материал преминава каскадно в изчисления на тонажа, които каскадно преминават в избор на преса, което определя капиталовата инвестиция за цялата производствена клетка.

Работно втвърдяване в множество станции за формоване

Ето къде прогресивното щамповане става трудно в сравнение с формоването на една-станция. Когато металът се деформира пластично, той става по-твърд и по-малко пластичен. Това е работно втвърдяване и се случва на всяка формовъчна станция в прогресивна матрица. Лентата, която влиза в станция 8, не е същият материал, който е влязъл в станция 1. Тя е била пробита, огъната, частично изтеглена и всяка деформация е повишила нейната граница на провлачване, като същевременно е намалила оставащата й формоспособност.

Защо това има значение за дизайна на пресата и матрицата? Всяка следваща формираща станция среща по-твърд материал, който изисква повече сила за оформяне. Инженерите трябва да отчетат това кумулативно втвърдяване, когато изчисляват тонажа-по-станция. Подценявайте го и вашите крайни станции за формоване или напукват материала, или изискват повече сила, отколкото пресата може да достави в този момент от хода.

Различните сплави реагират много различно на повтаряща се деформация:

• Ниско{0}}въглеродна стоманаwork-се втвърдява умерено и запазва разумна пластичност при многобройни удари при формоване, което го прави прощаващ при приложения за прогресивно щамповане на въглеродна стомана.
• Неръждаема стомана (особено аустенитни класове като 304 и 316)работа-втвърдява агресивно. Неговата граница на провлачване може почти да се удвои след значителна студена работа, а склонността към стържене се увеличава, когато повърхността се втвърди, което изисква специални покрития или -стратегии за смазване в процеса.
• Мед и месингработят-втвърдяват се с умерени скорости, но започват с относително ниска якост на опън, така че остават формовани през повече станции, преди да достигнат лимита си.
• Стомани с висока-якост (HSLA, двуфазна-)започнете с ограничена пластичност и се втвърдете бързо, което означава, че инженерите трябва внимателно да разпределят деформацията в повече станции с по-малко работа на удар.

За трудни сплави прогресивните матрици понякога включват функции за междинно-облекчаване на напрежението или използват поетапно преначертаване с минимална деформация на стъпка, за да поддържат кумулативното напрежение в безопасни граници. Алтернативата е напукване, което означава скрап, престой и ремонт на матрицата.

Пружинно поведение и компенсация на станцията

Всеки огънат или оформен елемент иска да изскочи обратно към първоначалната си плоска форма, когато пресата се прибира. Степента на пружиниране варира драстично между материалите и пряко определя как трябва да бъдат проектирани формиращите станции.

Ниско{0}}въглеродната стомана пружинира скромно, може би 1 до 3 градуса при типичен завой. Можете да компенсирате, като леко прегънете и частта се отпусне в спецификация. Алуминиевите сплави пружинират повече, обикновено от 3 до 5 градуса, поради по-ниския им модул на еластичност спрямо границата на провлачване. Стоманите с висока -якост са най-лошите нарушители, като ъглите на пружиниране достигат от 5 до 10 градуса или повече в зависимост от радиуса на огъване и класа на материала.

В прогресивната матрица компенсацията на пружинното връщане се случва на ниво инструмент. Инженерите проектират формиращи щанци и кухини на матрицата с изчислени ъгли на прегъване, така че частта да се отпусне в целевата геометрия. Симулационни-подходи, както е описано вSpringback най-добри практики от FormingWorld, използвайте прогнозно моделиране, за да определите точната необходима компенсация, преди инструменталната стомана да бъде нарязана. Получаването на тази грешка означава, че частите излизат извън толеранса и корекцията често изисква повторно изрязване на вложките на матрицата.

Алуминият с прогресивно щамповане представлява уникално предизвикателство отвъд само пружинното връщане. Тенденцията на алуминия към надраскване означава, че повърхностите на матрицата трябва да бъдат полирани до огледални покрития, смазването трябва да се контролира внимателно и скоростите на пресата често трябва да се намалят, за да се предотврати надраскване на повърхността. Комбинацията от висока еластичност, ниски граници на формоспособност и чувствителност към стърчане означава, че алуминиевите прогресивни матрици обикновено изискват повече станции за постигане на същата геометрия, която стоманата може да произведе с по-малко удари.

Таблицата изяснява едно нещо: изборът на материал не е просто дизайнерско решение. Това е решение за оразмеряване на пресата, решение за живот на инструмента и решение за скорост на производство, всички обвити в едно. Преса за прогресивно щамповане, подходяща за въглеродна стомана, може да бъде опасно по-малка за същата геометрия на детайла от неръждаема или -стомана с висока якост. А алуминиевата версия на същата тази част, макар и да изисква по-малко сила, може да се нуждае от повече станции и по-бавни скорости на цикъла, за да се избегнат повърхностни дефекти и да се задържат размерите.

Тези поведения на материала се вписват директно в начина, по който изчислявате общия тонаж на пресата. Изискванията за сила на всяка станция зависят не само от геометрията, но и от това как тази конкретна сплав реагира на рязане, огъване и формоване в този момент от нейното пътуване-втвърдяване през матрицата.

Изчисляване на тонажа и оразмеряване на пресата за прогресивни матрици

Свойствата на материала ви казват колко силно удря всяка станция. Но познаването на отделните сили не е достатъчно. Трябва да ги сумирате, да отчетете всичко, което се случва едновременно в зарчето, и след това да съпоставите тази обща сума с правилната спецификация на пресата. Сбъркайте това изчисление дори с 15 до 20 процента и или ще задръстите пресата в долната мъртва точка, или ще я износите години преди планираното. Това е мястото, където прогресивното щамповане на метал преминава от инженерна концепция към решение за капиталова инвестиция.

Метод-по-станция за изчисляване на силата

Процесът започва при оформлението на лентата. Всяка станция, която работи върху материала, генерира измерима сила и трябва да изчислите всяка отделно, преди да ги комбинирате. Ето как работи математиката за всеки тип операция:

Бланкиране и пробиване:Това са срязващи операции. Формулата е ясна:

Необходим тонаж=Периметър (ин.) x Дебелина на материала (in.) x Якост на срязване (тонове/in²)

Представете си, че пробивате дупка с диаметър 0,5-инча в 0,060-инчова мека стомана с якост на срязване от 25 тона/ин². Периметърът е 1,57 инча, така че силата на пробиване е равна на 1,57 x 0,060 x 25=2.36 тона за този единичен удар. Станция с шест дупки? Умножете съответно. Прогресивна матрица за щамповане с 10 пиърсинг станции, всяка от които носи подобни натоварвания, добавя бързо.

Огъване и формоване:Изчисленията на силата за огъване зависят от дължината на огъване, дебелината на материала, ширината на отвора на матрицата и якостта на опън на материала. V-огъване, избърсване и огъване с въздух следват различни формули, но всички те се мащабират с дебелина на квадрат и здравина на материала. По-сложни геометрии като щамповане или оребряване изискват емпирични данни или оценки,-базирани на симулация.

Чертеж:За станциите за теглене крайната якост на опън замества якостта на срязване при изчислението, тъй като стените на корпуса са в напрежение. Формулата става: Периметър х Дебелина х Максимална якост на опън. Коефициентът на намаляване на изтеглянето и налягането на държача на заготовката се добавят към общата сума. Плиткото изтегляне на чашата при 30% намаление се държи по различен начин от дълбокото изтегляне при 45% намаление, както по отношение на силата, така и по отношение на това къде тази сила се прилага в рамките на удара.

Отвъд основните операции на формоване, трябва да уловите сили, които са лесни за пренебрегване:

• Натиск на пружинния стрипер (силата, която държи лентата плоска срещу лицето на матрицата)
• Сили на щифта за повдигане на лентата
• Сили на азотната подложка при формоване на станции
• Странични-действия, управлявани от камера
• Натоварвания на фреза за скрап в станции за рязане на носача
• Празни подложки за държачи в станции за изтегляне

Както отбелязва експертът по щамповане Денис Кател, трябва да записвате натоварването за всяка отделна станция, включително скелетния скрап, носителя на лентата, пробиването на пилотни отвори и окончателното рязане на скрап от мрежата. Пропуснете някое от тях и вашето цялостно подценява реалността. За сложни матрици за щамповане с 15 или повече прогресии, цветно{3}}кодирано оформление на лентата помага да се гарантира, че нищо не се промъква през пукнатините.

Сумиране на едновременни пикови натоварвания

Ето критичната точка, която спъва по-малко опитните инженери: не всяка станция достига своя пик на сила в един и същи момент от хода на пресата. Пиърсинг станциите достигат своя връх в началото на разреза, в момента, в който ударът пробие. Формиращите станции достигат пик в различни точки в зависимост от геометрията. Теглещите станции изграждат сила прогресивно и може да достигнат връх доста преди долната мъртва точка.

Консервативният подход и безопасният подход сумират пиковите сили от всички станции, сякаш се появяват едновременно. На практика зашеметяващите дължини на поансона чрез срязване на режещите поансони могат да разпределят натоварването върху няколко градуса въртене на манивелата, намалявайки моментния пик. Но за целите на оразмеряването на пресата, вие изчислявате най-лошия случай: всяка станция при максимално натоварване в един и същи момент.

След като получите тази сума, приложете граница на безопасност. Общата инженерна практика обикновено добавя 20 до 30 процента над изчислената обща сума. Този марж отчита няколко променливи-от реалния свят:

• Износването на инструмента увеличава силите на рязане с течение на времето (тъпите щанци се нуждаят от повече сила от острите)
• Вариация на свойствата на материала от намотка на намотка
• Температурни ефекти върху здравината на материала по време на-работа с висока скорост
• Неотчетени вторични сили от манипулиране и насочване на лентата

Щампова матрица, проектирана за 85 тона изчислено пиково натоварване, трябва да работи в преса, предназначена за поне 105 до 110 тона. Целта е да се работи с приблизително 60 до 75 процента от капацитета на пресата по време на нормално производство. Постоянната работа с капацитет над 80 процента ускорява износването на лагерите, умората на рамката и влошаването на наклоните, като същевременно намалява наличния прозорец за вариации на процеса.

Съответствие на спецификациите на пресата с изискванията за матрицата

Тонажът е основното число, но това далеч не е единствената спецификация, която определя дали пресата отговаря на вашата матрица. Ето какво хваща хората неподготвени: една преса може да има правилния рейтинг на тонажа, но все пак да е грешна за работата поради позиция на удара, енергийни ограничения или несъответствие на размерите.

Рейтинг на тонажа спрямо позицията на удара.Механична преса го доставяноминален тонаж на определено разстояние над долната мъртва точка (BDC). Пресите без{1}}зъбни колела под 45 тона обикновено се движат на 1/32 инча от BDC. По-големите зъбни преси осигуряват пълен капацитет при 1/16 до 3/16 инча от BDC. Ако вашата операция по щамповане изисква пикова сила в точка, по-висока от хода на пресата, може да нямате тонажа, който смятате, че имате. Операциите по чертане, които изискват продължителна сила за по-дълъг работен прозорец, са особено податливи на това несъответствие.

Енергия срещу тонаж.Това разграничение спъва дори опитни отбори. Можете да имате преса с достатъчен тонаж, но с недостатъчна енергия, което е често срещана причина за задръстване на пресата в BDC. Енергията се съхранява в маховика и се освобождава по време на работната част от хода. Ако необходимата работа надвишава наличната енергия на маховика при дадена скорост, моторът не може да възстанови достатъчно енергия между ударите и пресата спира. Изчисляването на енергийните изисквания (сила, умножена по работното разстояние на всяка станция) е съществената втора стъпка след изчисляването на тонажа.

Освен тонажа и енергията, инженерите трябва да оценят пълен набор от параметри на размерите и производителността, за да потвърдят съвместимостта между пресата и матрицата:

• Височина на затваряне:Разстоянието от повърхността на опората до челото на плъзгача при BDC, с регулиране при максимално горно положение. Трябва да поеме общата височина на купчината матрици (долна матрица + горна матрица + всякакви поддържащи плочи).
• Диапазон на регулиране на плъзгача:Позволява фина-настройка на височината на затваряне за набиране на размерите на детайла. Обикновено 3 до 6 инча при средни преси. Недостатъчните граници на регулиране ограничават гъвкавостта на настройката на матрицата.
• Дължина на хода:Трябва да надвишава максималната дълбочина на детайла плюс свободно пространство за повдигане и подаване на лентата. Част с 25 mm дълбочина на изтегляне може да се нуждае от 75+ mm ход, за да изчисти повдигачите и да позволи прогресиране на подаването.
• Размери на леглото и опората:Трябва да поеме отпечатъка на матрицата с пространство за скоби, улеи за скрап и водачи за подаване. Стандартната практика изисква матрицата да се натоварва в рамките на две-трети от площта на леглото за правилно разпределение на деформацията.
• Модел на дупка за опора:Местата на T-слота или отворите с резба трябва да съответстват на изискванията за затягане на матрицата.
• Удари в минута (SPM):Трябва да отговаря на целите за производствен обем въз основа на годишното търсене и наличното време за работа. Щампа, произвеждаща 1000 части на час при 60 SPM, може да се нуждае от преса, способна на 100+ SPM, за да поеме времето за подаване и да осигури резерв за време на престой.
• Прозорец за захранване (налични градуси):Частта от въртене на манивелата, по време на която лентата може да се придвижи. По-дългите дължини на подаване при по-високи скорости изискват по-широк прозорец за подаване, което директно ограничава постижимото SPM.
• Паралелизъм и повторяемост на слайдовете:За прогресивни щамповани щампи, изискващи допуски под +/-0,05 mm, пресата трябва да поддържа успоредност в рамките на микрометри под натоварване, ход след ход.

Една точка, която си струва да се подчертае: големият тонаж на пресата винаги е по-добър от по-малкия. Една маломерна преса, работеща близо до капацитета, създава каскада от проблеми. Лагерите се износват по-бързо. Деформацията на рамката се увеличава, променяйки хлабините на матрицата и ускорявайки износването на поансона. Енергийните ограничения причиняват ограничения на скоростта, които убиват производителността. Животът на Die пада, защото цялата система работи под напрежение, което не е проектирана да поддържа.

За разлика от това преса, работеща с 60 процента капацитет, се отклонява по-малко, генерира по-малко топлина, поддържа по-строг паралелизъм на плъзгачите и ви дава място за вариации на материала или бъдещи модификации на матрицата, които добавят станции. Разликата в капиталовите разходи между 150-тонна и 200-тонна преса е скромна в сравнение с кумулативните разходи за преждевременно повторно шлайфане на матрицата, непланиран престой и съкратен живот на пресата, които идват от работа на ръба на капацитета.

Вкъщи? Изчислете консервативно, добавете щедро марж и проверете изискванията за тонаж и енергия спрямо кривата на мощността на пресата при действителната работна височина, която вашата матрица изисква. Тези изчисления определят прага за вашата инвестиция, но те все още не отчитат колко бързо можете да управлявате системата. Скоростта на производство въвежда свои собствени ограничения, които взаимодействат с всичко по-горе.

Компромиси между честотата на хода и сложността на частта

Вие сте оразмерили правилно пресата за тонаж и енергия. Матрицата пасва на опората. Материалът е уточнен. Всичко се проверява на хартия. Но ето въпросът, който определя разходите ви за-част за живота на този инструмент: колко бързо можете да го управлявате? Процесът на прогресивно щамповане в крайна сметка се управлява от най-бавната връзка в цикъла и тази връзка се променя в зависимост от геометрията на детайла, поведението на лентата и колко интелигентно е конфигуриран вашият профил на движение.

Какво определя максималната честота на ударите

Ударите в минута не са едно число, което търсите в спецификационния лист и пускате вечно. Това е резултат от няколко конкуриращи се физически ограничения, а най-строгите определят тавана за цялата ви линия. Ето какво ограничава постижимата скорост при високоскоростно прогресивно щамповане:

• Дължина на подаване на ход.Лентата трябва да се придвижи на пълно разстояние, да намали скоростта и да се намести на позиция, преди плъзгачът да достигне работната зона. По-дългата стъпка означава повече линейно движение на цикъл, което изисква или по-бързо ускорение на подаването, или по-малко удари в минута. За да преобразувате скоростта на захранващото оборудване в SPM, разделете линейната способност на оборудването (в инчове в секунда) на разстоянието на прогресия.
• Частична височина на повдигане.След всеки удар повдигачите повдигат лентата от долните детайли на матрицата, така че да може да се придвижва свободно. По-дълбоките форми или по-високите характеристики на матрицата изискват по-високо повдигане, коетоконсумира повече градуси на въртене на манивелатаза да се изчисти лентата и да се установи отново. Намаляването на височината на повдигане чрез разпределяне на формообразуването между повече станции е един от най-ефективните начини за увеличаване на скоростта.
• Сила на носещата лента.При високи скорости лентата изпитва значителни инерционни натоварвания по време на ускорение и забавяне. Слабият носач може да се огъне, разтегне или свие, причинявайки неправилно подаване. Части с ограничена зона на свързване между прогресиите може да се нуждаят от препроектиране на носача, за да поддържат динамичните сили на високо-скоростното подаване.
• Чувствителност на скоростта на деформация на материала.Някои сплави се държат по различен начин, когато се образуват при висока скорост. Ефектите-от скоростта на деформация могат да увеличат силите на формоване или да променят поведението при счупване, ограничавайки колко бързо могат да работят станциите за формоване без напукване на материала.
• В-време за реакция на сензора.Детекторите за неправилно подаване, сензорите-за части и мониторите за тонаж се нуждаят от време, за да разчетат и сигнализират контрола на пресата. Ако времето за реакция на сензора надвишава наличния прозорец между ударите, трябва или да намалите скоростта, или да приемете риска да бягате незащитени.

Връзката е ясна: по-прости части с кратка прогресия, плитки характеристики и здрави носачи могат да работят при много високи SPM. Сложните геометрии с дълбоки форми, дълги дължини на подаване и деликатни носачи намаляват скоростта. Малък електрически конектор може да работи при 800 до 1200 SPM на високо-скоростна механична преса, докато автомобилна скоба с множество завои и стъпка от 75 mm може да достигне 60 до 80 SPM на същата тонажна рамка.

Профилиране на скоростта на серво пресата за сложни части

Конвенционалните механични преси предлагат една крива на движение: синусоидалната траектория, продиктувана от геометрията на манивела. Всяка част от удара се движи със скорост, определена от ъгъла на манивелата, и не можете да забавите процеса на формоване, без да забавите целия цикъл. Серво пресите напълно нарушават това ограничение.

С програмируемо движение на плъзгача можете да изпълнявате приближаващите и връщащите се части от хода с максимална скорост, докато забавяте през зоната на формоване, където материалният поток се нуждае от време. Това означава, че прогресивен процес на щамповане, който би достигнал максимум при 40 SPM на механична преса (тъй като формоващите станции се нуждаят от време на престой), може да постигне 60 или 70 SPM на серво преса. Скоростта на формоване остава в границите на материала, докато не-работните части на хода се движат толкова бързо, колкото позволява задвижването.

Серво технологията предлага специфични режими на движение, които отключват увеличения на скоростта за различни сценарии:

• Режим на махалоизползва частично завъртане, а не цели 360 градуса, елиминирайки загубата на ход на манивела за плитка прогресивна работа. катопоказва проучване на профила на движение, колкото по-късо е махалото, толкова по-висока е скоростта на производство, но това също компресира захранващия прозорец, което изисква по-бързо захранващо оборудване.
• Променлива скорост чрез ходпозволява на плъзгача да пълзи с 10% от максималната скорост през критична изтегляща станция, като същевременно изпълнява връщането с пълна скорост, запазвайки качеството на частта, без да жертва общото време на цикъла.
• Много{0}}профили за попадениенанесете два или три контролирани удара в долната мъртва точка в рамките на един цикъл на пресоване, намалявайки отскока без добавяне на матрици или забавяне на линията.

Едно практическо основно правило от оптимизацията на серво пресата: стремете се към действителна производителност на 90% или повече от програмирания максимум. Ако работите значително под този праг, самият профил на движение се нуждае от редизайн, вместо просто да намалите скоростта на натискане. Настройката на ъгъла на подаване, намаляването на височината на щранга и минимизирането на формиращите прозорци са всички лостове, които трябва да дръпнете, преди да приемете по-бавна скорост. Дългосрочните прогресивни програми за щамповане оправдават инвестицията във времето за оптимизиране на профилите, защото дори 10% SPM печалба води до значителни икономии на разходи за милиони цикли.

Оптимизация за смяна на матрицата с принципите на SMED

Скоростта по време на производство разказва само половината от историята. За магазини, работещи с няколко номера на части през една и съща преса, времето за смяна между матриците директно подкопава общата ефективност на оборудването. Преса, произвеждаща 500 части в минута, не означава нищо, ако не работи четири часа между смяната на матрицата.

Ето къдеSMED (Едно-минутна размяна на матрици)принципите трансформират прогресивната икономика. Въпреки името, SMED цели време за смяна под десет минути, а не буквално една минута. Методологията разделя задачите за настройка на външни дейности (извършвани, докато пресата все още изпълнява предишната работа) и вътрешни дейности (възможни само при спряна преса), след което систематично преобразува вътрешните задачи във външни.

За прогресивно щамповане практическото изпълнение на SMED включва:

• Стандартизирани височини на затварянепрез комплекти матрици, така че настройката на пресата да не се променя между заданията
• Бързо{0}}сменяеми системи за укрепванес подвижни или хидравлични колички за матрици, които предварително-поставят следващата матрица извън пресата и я плъзгат на място за по-малко от минута
• Унифицирани системи за затяганеизползване на хидравлични или пневматични скоби със стандартизирани места на слотовете, елиминирайки ръчното затягане-нагоре
• Предварително{0}}настройка на бобината и подаванетотака че новият материал е нанизан и готов преди пресата да спре
• Визуално управление и организация на работното мястогарантирайки, че всеки инструмент, подложка и конектор има определено място, достъпно без търсене

Производственото въздействие е измеримо. Магазин, преобразуващ от 2-часови смени към 10-минутни промени, печели грубо 110 минути продуктивно време за работа на смяна на матрицата. При три смени на смяна това са над пет допълнителни часа производство на части на ден. За програми с голям обем това директно намалява разходите за част, тъй като пресата прекарва повече от наличните си часове в изработка на части, вместо да чака настройка.

SMED също така позволява по-малки партиди без наказание. Традиционните магазини за дълга{1}}смяна не позволяват честа смяна на матрици, което води до свръхпроизводство и излишък от запаси. Бързото превключване прави жизнеспособно да работи точно това, което е необходимо, когато е необходимо, привеждайки в съответствие прогресивното производство на матрици с потока на икономично производство.

Оптимизирането на скоростта, независимо дали чрез профилиране на движението или намаляване на превключването, в крайна сметка зависи от това колко добре пресата комуникира с всичко около нея. Системата за подаване трябва да отговаря на команди за скорост с под-милисекунда точност. Сензорите трябва да откриват проблеми в рамките на наличния прозорец за реакция. И цялата клетка трябва да работи без постоянна човешка намеса, за да оправдае инвестицията в по-високи скорости на цикъла.

Интегриране на автоматизация и модерни системи за захранване

Преса за прогресивно щамповане, работеща с 400 удара в минута, оставя приблизително 150 милисекунди между ударите. В този прозорец лентата трябва да напредне, да се намести на позиция и всеки сензор трябва да потвърди, че системата е безопасна за следващия удар. Никой човек не може да наблюдава това. Пресата трябва да мисли сама и го прави чрез многопластова автоматизирана архитектура, която трансформира самостоятелна машина в производствена клетка, способна да изгасва-светлини.

Серво захранващи системи и точност на подаването

Системата за подаване на щамповане е може би най-критичната периферия на линията. Работата му звучи проста: придвижвайте лентата с точно програмираното разстояние на стъпка, всеки един удар, независимо от промяната на скоростта или поведението на материала. На практика постигането на тази повторяемост при производствени темпове изисква прецизно инженерство.

Три технологии за захранване обслужват прогресивни приложения:

• Серво подаване на ролкаизползвайте серво{0}}мотор-ролки, които захващат лентата и я придвижват напред на програмирано разстояние. Те предлагат най-добра точност (обикновено +/-0,025 mm или по-добра), най-бързо ускорение и най-широк обхват на настройка. Повечето съвременни прогресивни линии ги използват.
• Въздушно захранванеизползвайте пневматични цилиндри, за да придвижите напред челюстта на захващащото устройство. Те са прости, евтини и подходящи за по-къси дължини на подаване при умерени скорости. Точността е по-ниска от серво системите.
• Захващащи устройства (механични)използвайте cam-задвижвани механизми за фиксирани разстояния на прогресия. Бърз и надежден за специализирани високо-скоростни приложения, но негъвкав, когато превключването изисква различни дължини на подаването.

Точността на подаването не зависи само от самия механизъм. Времето за-пускане на емисия играе решаваща роля. Къде в хода на пресата захранващите ролки се затварят определя дали допълнителен материал ще бъде уловен между матрицата и захранващото устройство. Ако ролката се затвори в долната мъртва точка, докато повдигачите на матрицата за щамповане все още повдигат лентата, допълнителният материал, издърпан през това повдигане, създава състояние на претоварване. Резултатът? Прекалено дълги прогресии, повреда на пилота и скрап. Правилното време за затваряне отчита разстоянието от пода-до-матриката, височината на хода на повдигача и скоростта на пресата, за да предотвратите този капан.

Натискът върху ролката има еднакво значение. Твърде малкото налягане причинява приплъзване и късо подаване, особено при дебели материали, които изискват повече сила за ускоряване. Твърде голям натиск огъва захранващата ролка, предизвиквайки ръбова вълна при широки намотки или извиване при тесен материал. Съвременните серво контролери за подаване компенсират автоматично, когато данните от сензора показват блуждаене на лентата или вариация на дебелината, регулирайки дължината на прогресията в реално време без намесата на оператора.

В-Die Sensing и Die Protection

Пускането на автоматична клетка за щамповане без защита на матрицата е като шофиране със скорост по магистрала без спирачки. В крайна сметка нещо се обърка и без сензори, които да спрат пресата в рамките на част от един ход, едно неправилно подаване може да унищожи хиляди долари в инструментални щанци, вложки на матрици и компоненти на пресата.

Цялостна система за защита на матрицата следи едновременно множество режими на повреда:

• Откриване на неправилно подаване:Сензорите проверяват, че лентата е напреднала до правилната позиция, преди пресата да се задейства. Прозорецът за откриване трябва да отчита действителната повторяемост на вашето захранващо устройство. катоотбелязват експертите по защита на матрицата, ако вашето захранващо устройство държи +/-0,005 инча, но сензорите са настроени да се задействат на +/-0,003 инча, неудобните спирания ще попречат на работата ви.
• Откриване на катарама на лентата:Сензорите за непрекъснато наблюдение проверяват дали лентата остава плоска между захранващото устройство и входа на матрицата. Изкривена лента, влизаща в матрицата, означава двойно-дебел удар, който може да напука удари или да пружинира рамката на пресата.
• Откриване на част{0}}извън:Фотоелектрични или сензори за близост потвърждават, че всяка готова част е изхвърлена от матрицата преди следващия удар. Заклещена част означава двойно попадение, което е един от най-бързите начини за унищожаване на секция на матрицата.
• Мониторинг на тонажа:Датчиците за натоварване в пресовите връзки проследяват характеристиките на силата удар по удар. Внезапен скок показва издърпване, счупен удар или неправилно подаване. Постепенна възходяща тенденция сигнализира за износване на инструмента, което се нуждае от внимание, преди да се превърне в повреда.
• Край-на-откриване на запаси:Сензорите откриват кога бобината е на път да се изтощи, като спират пресата, преди опашката на лентата да достигне активните станции.

Съвременните контролери,-базирани на резолвер, са достатъчно прецизни, за да наблюдават сензорните сигнали в рамките на една-трета от градуса на въртене на коляновия вал. Това има значение, защото някои задействания, като -изхвърлена въздушна част, прелитаща покрай фотоелектрически сензор, продължават по-малко от 10 милисекунди, независимо от скоростта на натискане. Подходът за най-добра-практика свързва монтирани-датчици чрез единична съединителна кутия и главен кабел, вместо отделни проводници, като елиминира грешките при свързване по време на настройката и предотвратява повреди при-втвърдяване на кабела от многократно навиване и развиване.

Премахване на скрап и работа без надзор

Всяка пиърсинг станция и операция по отрязване генерират скрап: охлюви от дупки, скелети за подстригване от заготовки и носещи платна от окончателно разделяне. Ако някой от този материал не излезе надеждно от матрицата, той се натрупва, пречи на следващия удар и причинява сривове. Управлението на охлюви е това, което разделя матрицата, която работи без надзор, от тази, която се нуждае от оператор, който стои с въздушен маркуч.

Стратегиите за премахване на скрап включват:

• Падане на гравитацията:Охлюви падат през отворите на матрицата в улеи под опората. Работи надеждно, когато геометрията на отвора и хлабината на матрицата позволяват чисто разделяне.
• Положително издухване на въздуха:Временните въздушни взривове изхвърлят части или охлюви, които не падат свободно. От съществено значение за обърнати-нагоре кухини или хоризонтални пътища за изхвърляне.
• Вакуумни системи:Издърпайте охлювите далеч от челата на поансона, предотвратявайки издърпването на охлюв (когато охлюв се вкопчва в поансона и -влиза отново в матрицата при следващия удар). Особено важно за тънки материали, където повърхностното напрежение задържа частици срещу повърхностите на инструмента.
• Механични ежектори:Пружинно-натоварените или гърбично-задвижвани щифтове положително избутват завършените части или скрап от матрицата при всеки ход.

Освен самата матрица, напълно автоматизирана клетка за прогресивно щамповане се интегрира със системи-на ниво завод за видимост на производството. Броячите на части проследяват изхода спрямо целите. Събирането на SPC данни улавя критични измерения на интервали за-контрол на процеса в реално време. Данните за сигнатурата на тонажа захранват алгоритми за предсказуема поддръжка, които маркират износването на инструмента, преди той да произведе скрап. А свързаността чрез OPC-UA или подобни протоколи позволява таблата за управление на производствения мониторинг да показват статус на пресата, OEE показатели и хронология на алармите от всяко място в мрежата на завода.

Ето пълния списък с компоненти за модерна автоматизирана клетка:

• Серво{0}}задвижвано подаване на намотка с автоматична компенсация на стъпката
• Машина за изправяне на рулони със задвижвани прищипващи ролки
• Контролер за защита на матрицата с тайминг, базиран-на резолвер
• Монитор на тонажа с-сигнатурен анализ на ход
• Сензорен масив от неправилно подаване, закопчаване и-извън
• Автоматична система за смазване (валяк или спрей)
• Конвейер за скрап или система за вакуумно събиране
• Конвейер за части или система-за сортиране на контейнери
• SPC измервателна станция (вградена или за вземане на проби)
• HMI,-свързан в мрежата с възможност за дистанционно наблюдение

Когато всички тези елементи работят заедно, резултатът е клетка, която поддържа истинска работа-изгасване, преминаваща през цели намотки без човешка намеса, спирайки само когато сензорите открият аномалия или намотката се изтощи. Автоматизацията не само увеличава производителността. Той защитава инвестицията в инструменти, поддържа последователност на качеството и генерира данните, необходими за непрекъснато оптимизиране на процеса.

Това ниво на интеграция повдига естествен въпрос. С всички тези налични възможности, как прогресивното щамповане се сравнява с други методи като трансферни матрици, комбинирани инструменти или многоплъзгащи машини? Отговорът зависи от геометрията на вашата част, изискванията за обем и изискванията за толерантност.

Прогресивен срещу трансфер срещу комбинирани методи за щамповане

Геометрията на частта, годишният обем и спецификациите на толеранса не само определят как оразмерявате пресата. Те определят дали прогресивният зар е правилният подход. Инженерите, които по подразбиране използват прогресивни инструменти за всеки проект, оставят пари на масата, когато трансферна матрица, комбиниран инструмент или многоплъзгаща машина биха обслужвали приложението по-добре. Обратно, изборът на по-прост метод за част, която наистина се нуждае от прогресивна способност, създава тесни места и главоболия с качеството, които се усложняват с годините на производство.

Ето как петте основни метода за щамповане се подреждат един срещу друг и кога всеки от тях печели своето място на пода.

Прогресивно срещу трансферно щамповане

И двата метода използват множество станции за последователно изграждане на детайли, но се различават фундаментално в това как детайлът се движи между тези станции. В прогресивната матрица частта остава свързана с носещата лента по време на целия процес, напредвайки с всеки удар на пресата до прекъсване на крайната станция. При щамповането на матрицата за трансфер частта се отделя от лентата рано (или започва като предварително изрязана заготовка) и се прехвърля механично между независими станции за матрица с помощта на хващачи, пръсти или роботизирани ръце.

Това разграничение движи всичко останало. Прогресивните щанци се отличават с малки-до-средни части, където геометрията позволява на детайла да остане прикрепен към носач. Помислете за електрически конектори, скоби, скоби и клеми. Лентата осигурява автоматично индексиране, елиминира обработката на части между станциите и позволява много високи скорости, защото нищо не трябва да хваща и премества свободна част.

Инструментите за трансферна преса стават необходими, когато частите са твърде големи, за да се подават от бобини, изискват дълбоки изтегляния, които надхвърлят това, което носещите ленти могат да поддържат, или изискват операции от множество ъгли, които биха били невъзможни със свързана лента. Големи автомобилни каросерии, дълбоко{1}}изтеглени чаши и структурни компоненти обикновено се насочват към системите за прехвърляне. Компромисът? По-бавни времена на цикъла и по-сложна обработка на материала. Щамповането на матрицата за трансфер обикновено работи с 15 до 40 удара в минута в сравнение със стотици SPM, възможни при прогресивна работа.

От гледна точка на разходите инструментите за прехвърляне всъщност могат да бъдат по-евтини на станция, тъй като всяка матрица е независима, а не интегрирана в единичен блок. Но инструментите за трансферна преса изискват допълнителна инвестиция в самата система за механичен трансфер, а разходите за-част са по-високи при еквивалентни обеми поради по-ниските скорости и повишената обработка.

Алтернативи за смесени и фини заготовки

Не всяка част се нуждае от последователни станции. Сложното щамповане извършва множество операции на рязане с един ход на пресата, произвеждайки завършена плоска част с едно натискане. Щампата едновременно изрязва външния профил и пробива вътрешни отвори, доставяйки части с отлична плоскост и концентричност, тъй като всички елементи се изрязват с едно движение една спрямо друга.

Ограничението? Сложните матрици работят само с плоска геометрия. Без огъване, без формоване, без рисуване. Те са идеални за шайби, заготовки за плоски клеми, прости уплътнения и всяка част, дефинирана изцяло от изрязания профил. За тези приложения комбинираното щамповане осигурява по-добра плоскост от прогресивните методи (тъй като няма напредване на лентата между операциите) при по-ниски разходи за инструменти. Но обемите трябва да оправдаят специалната матрица, а сложността бързо намалява.

Машините Fourslide и Multislide имат изцяло различен подход. Вместо сила на вертикално притискане, те използват четири или повече хоризонтални плъзгача на инструменти, за да огъват, оформят и режат тел или тясна лента от няколко посоки едновременно. Резултатът е сложни три{2}}измерни части, особено пружини, скоби и малки скоби, произведени при висока скорост с минимални разходи за инструменти. Прогресивното щамповане на медицинското устройство се справя с обемни прецизни контакти и EMI екрани, но за микро-формовани скоби и компоненти на базата на тел- под 50 mm многоплъзгащите машини често произвеждат същата геометрия по-бързо и по-евтино.

Финото бланкиране заема специализирана ниша. Използва преса с тройно-действие с изключително тесни луфтове-до-щампи и V-плоча с ударен пръстен, която фиксира материала по време на рязане. Резултатът е агладък, свободен от счупване ръб-по цялата дебелина на материала, нещо, което конвенционалното изрязване не може да постигне без вторична обработка. Зъбните колела, зъбните колела, компонентите на предпазните колани и частите на спирачната система обикновено използват фино заглушаване, когато качеството на ръба и точността на размерите са по-важни от скоростта на цикъла.

Избор на правилния метод за щамповане за вашето приложение

Рамката за вземане на решения се свежда до пет променливи. Съпоставете своята част с всяка една и правилният метод обикновено става очевиден:

• Размер и геометрия на частта:Малките-до-средни части с извивки и форми са подходящи за прогресивни щанци. Големи или дълбоко изтеглени части маршрут за прехвърляне. Само плоските-профили пасват на сложни матрици. Сложните 3D завои на тел или тесни-ленти предпочитат мултиплъзгача.
• Обем на производство:Прогресивното щамповане доминира над 50 000 части годишно, където амортизацията на инструментите намалява разходите за-част. Compound и multislide обслужват по-малки обеми-ценово ефективно. Финото изрязване оправдава разходите за инструменти при голям обем от прецизни компоненти.
• Изисквания за толерантност:Финото изрязване постига +/-0,025 mm върху елементите на рязане. Прогресивните матрици издържат +/-0,05 до +/-0,10 mm през оформените елементи. Трансферните инструменти постигат подобни допуски, но с по-големи обвивки на частите.
• Вид и дебелина на материала:По-дебелият материал (над 3 mm) и високо{1}}здравите материали са в полза на системите за прехвърляне поради по-високите изисквания за тонаж на станция. Тънките материали (0,1 до 1,0 mm) работят ефективно в прогресивни или многоплъзгащи настройки.
• Бюджет и график:Прогресивните инструменти за щанцоване струват повече първоначално от комбинираните или многоплъзгащите инструменти, но осигуряват най-ниските разходи за-част при обем. Инвестицията в инструменти за трансфер е сравнима с прогресивната, но носи допълнителни разходи за преса и автоматизация.

На практика изборът често се съпоставя с моделите на приложение в индустрията. Прогресивното щамповане на автомобилни компоненти доминира в производството на големи-обемни скоби, конектори, клемни ленти и трансмисионни компоненти, където годишните количества достигат милиони и чувствителността на-разхода на част е изключителна. Тези части обикновено са достатъчно малки, за да останат на носеща лента, достатъчно сложни, за да се нуждаят от 8 до 20+ станции, и се произвеждат в обеми, които амортизират разходите за инструменти в рамките на месеци.

Прогресивното щамповане на медицински устройства обслужва различен профил: прецизни контакти, радиочестотни екрани, съединителни щифтове и под-компоненти на импланти, където точността на размерите и повърхностното покритие са толкова важни, колкото и обемът. Тези приложения изискват тесни пилоти, фино-напредване на стъпката и често изискват съвместима-стая-обработка, но основният прогресивен подход остава идеален, защото частите са малки, геометрично сложни и са необходими в постоянни големи обеми.

Методите за прехвърляне твърдят, че прогресивните матрици не могат да достигнат територията: големи структурни щамповани, дълбоко-изтеглени корпуси и части, изискващи операции от различни ъгли на подход. Сложното щамповане запълва празнината за по-прости плоски части, където едно-тактовото производство надминава много-станционното прогресиране както по отношение на цената, така и на качеството.

Правилният метод не винаги е единият или другият. Някои производствени клетки комбинират прогресивни матрици за първоначално изрязване и формоване с трансферни системи за вторични операции за дълбоко{1}}изтегляне. Рамката за вземане на решения по-горе ви дава отправната точка, но истинският отговор идва от съпоставянето на вашата конкретна геометрия на детайла, прогноза за обем и изисквания за качество спрямо възможностите и икономичността на всеки подход. След като този избор бъде направен, въпросът се измества от кой метод към кой доставчик може да достави инструменталната екипировка и производствения капацитет, които вашата програма изисква.

Снабдяване с прогресивни матрици за щамповане за мащабируемо производство

Избирането на правилния метод за щамповане и конфигурация на пресата е само половината от уравнението. Другата половина? Решаване дали да внедрите тази възможност-вътре или да си партнирате с прогресивна компания за щамповане, която вече има инженерна дълбочина, производствен капацитет и качествена инфраструктура, за да достави инструменти, които работят от първия ден. Това решение оформя структурата на разходите ви, гъвкавостта на графика и оперативния риск за години.

Кога да инвестирате в преса вместо в партньорство с доставчик на матрици

Притежаването на преса за прогресивно щамповане има смисъл при определени условия: устойчиви годишни обеми, надхвърлящи милиони части в множество програми, вътрешен инженерен опит за поддържане на матрици и оптимизиране на процесите и наличност на капитал, който не натоварва паричния поток за други инициативи за растеж. Ако отговаряте и на трите критерия, собствеността върху пресата осигурява максимален контрол върху графика, качеството и разходите за-част.

Повечето компании не отговарят и на трите. И тук математиката става интересна.

Изчерпателният анализ на възвръщаемостта на инвестициите трябва да отчита нещо повече от покупната цена на пресата. катоРамката за вземане на решения за производство на BaySource Globalочертава, истинската цена на притежание включва капиталово оборудване, имущество и разходи за поддръжка, преносна цена на капитала (включително лихвени плащания), режийни разходи за управление на инвентара, персонал за работа и осигуряване на качеството и технологичен опит, необходим за поддържане на конкурентоспособността на системата. Производството по договор предлага гъвкавост при мащабиране на производството нагоре или надолу въз основа на колебанията в търсенето, без да носите тези фиксирани разходи по време на периоди на бедност.

За екипи, произвеждащи по-малко от 500 000 части годишно в ограничен брой части, партньорството с прогресивен доставчик на инструменти и матрици обикновено осигурява по-добра икономика. Избягвате капиталовите разходи, елиминирате необходимостта от специализирани оператори на преси и техници по поддръжка на матрици и получавате достъп до инженерни ресурси, чието вътрешно изграждане ще отнеме години. Компромисът е по-малък контрол на планирането и зависимост от капацитета и приоритетите на вашия доставчик.

Оценяване на доставчици на прогресивни матрици за-производство в големи обеми

Изборът на производител на прогресивни матрици е сред най-последователните решения за снабдяване, които производственият екип взема. Качеството, точността и последователността на вашия партньор за инструменти пряко влияят върху качеството на частите, общата цена на притежание и дългосрочната-конкурентоспособност. Подробна рамка за оценка от Eigen Engineering идентифицира осем ключови критерия, които разделят способните доставчици от рисковите.

Ето какво трябва да оцени вашият екип за обществени поръчки:

• Инженерни и дизайнерски способности:Може ли доставчикът да разработи персонализирани прогресивни дизайни на матрици от вашата геометрия на детайла, спецификации на материала и целеви обеми? Потърсете собствен-CAD/CAM, FEA симулация за анализ на формоване и опит в оптимизирането на оформлението на лентата.
• Материална експертиза:Доставчикът разбира ли как се държат различните сплави в множество формовъчни станции? Компенсацията-за втвърдяване при работа, предвиждането на отскока и предотвратяването на стърчане изискват специфични-познания за материала.
• Системи за качество и метрология:Уверете се, че доставчикът използва инспекция на CMM, оптично измерване и SPC документация, за да валидира допустимите отклонения на всеки етап. Сертификати като ISO 9001 установяват базова линия, но способността за проверка е по-важна от сертификата на стената.
• В-инсталации за изпробване и валидиране:Доставчик с пробни преси може да докаже, че матрицата работи, преди да бъде доставена до вашия етаж. Това елиминира седмици на отстраняване на грешки във вашето съоръжение и потвърждава, че производствените цели са постижими при реалистични работни условия.
• Производствен капацитет и надеждност на времето за доставка:Преценете дали доставчикът може да спази вашия график, без да компрометира качеството. Минали резултати по отношение на ангажиментите за доставка ви казват повече от обещанията по време на фазата на офериране.
• Поддръжка на матрицата и след{0}}продажбена поддръжка:Прогресивно износване на матрици. Ударите са тъпи, формиращите вложки се уморяват и хлабините се отварят в продължение на милиони цикли. Доставчик, който предлага поддръжка за текуща поддръжка, доставка на резервни компоненти и помощ при отстраняване на неизправности, защитава вашето време за работа.
• Мащабируемост и гъвкавост:Обемите ви ще се променят. Партньор на производителите на прогресивни матрици, който може да мащабира от пилотни количества до пълно масово производство и да адаптира инструментите към инженерните промени, осигурява много по--дългосрочна стойност от този с фиксирани възможности.
• Технологична компетентност:Оценете качеството на оборудването за ЦПУ и телена електроерозионна обработка, инструментите за цифрова симулация и желанието за приемане на усъвършенствани производствени методи, които подобряват точността на матрицата и намаляват времето за изпълнение.

За екипи, които се снабдяват с щанци за прогресивно щамповане, които изискват ефективно много-станционно формоване, строга повторяемост и мащабируемо масово производство, доставчици катоИЧЕНсъсредоточете се конкретно върху подпомагането на производствените инженери и екипите за доставки да преодолеят празнината между намерението за проектиране и обем-готовите инструменти. Техните услуги за прогресивно щамповане акцентират върху комбинацията от инженерна поддръжка и мащабируемост на производството, която изискват програмите с голям-обем.

Мащабиране от прототип до масово производство

Пътят от първите-мостри на статии до пълно-производството не е един скок. Това е поетапно развитие, при което всяка фаза утвърждава следващата. Бързане към масово производство на инструменти, преди дизайнът да бъде замразен, кактоПътна карта за мащабиране на MakerStageподчертава, е една от най-скъпите грешки в производството на хардуер. Ревизиите на матрицата на производствения етап струват 30 до 50 процента от оригиналния инструмент плюс седмици забавяне.

За прогресивно щамповане последователността на мащабиране обикновено следва този модел:

• Валидиране на прототип (1-50 части):Пробите, обработени с CNC или телени -EDM, потвърждават геометрията и пасването на частта. Все още няма инвестиция. Този етап отговаря дали дизайнът е правилен, преди да се ангажирате с инструменталната екипировка.
• Пилотно оборудване (50-5000 части):Опростена прогресивна матрица, понякога с по-малко станции или по-мека инструментална стомана, произвежда части за функционално тестване, валидиране на сглобяването и първоначална квалификация на клиента. Промените в дизайна все още са достъпни на този етап.
• Инструментална екипировка за производство (5,000+ части):Напълно закалени прогресивни щанци-с предназначение за производство, проектирани за целевата преса, материал и скорост на цикъла. В този момент дизайнът трябва да бъде замразен. Инженерните промени означават повторно изрязване на вложките на матрицата или възстановяване на станциите.

Критичният тригер за преминаване между етапите не е само обемът. Това е стабилност на дизайна. Доставчик на прогресивни щамповани щампи, с когото си струва да си партнирате, ще отблъсне, ако се опитате да поръчате производствени инструменти, преди да са валидирани допуските и дизайнът да е издържал функционално тестване. Това отблъскване защитава вашата инвестиция.

Когато оценявате производителите на прогресивни матрици за дългосрочни-програми, попитайте конкретно за техния работен процес от-до-производство. Могат ли да произвеждат примерни части от меки инструменти, да валидират размерите спрямо вашия печат, да повторят дизайна на станцията въз основа на резултатите от изпробването и след това да преминат към закалени производствени матрици, без да започват отначало? Тази приемственост елиминира грешките при превода, които се случват, когато прототипът и производствените инструменти идват от различни източници с различни инженерни интерпретации.

Общата цена на притежание за прогресивна програма за матрици надхвърля първоначалната оферта за инструменти. Вземете фактор в интервалите за поддръжка на матрицата, очакваната честота на повторно шлифоване, разходите за резервни поансони и вложки, очаквания живот на матрицата в общия брой удари и отзивчивостта на доставчика, когато нещо се нуждае от внимание в 2 часа сутринта във вторник. Прогресивна компания за щамповане, която предлага 10 процента по-малко предварителни цени, но не може да ви подкрепи, когато формовъчната вложка се спука по време на-извършване, ще ви струва много повече през целия живот на програмата, отколкото партньор, който цени дългосрочна-надеждност и я подкрепя с отзивчиво обслужване.

Често задавани въпроси за пресата за прогресивно щамповане

1. Каква е разликата между прогресивна матрица и трансферна матрица?

Прогресивна матрица поддържа детайла прикрепен към носеща лента през всички станции, като го придвижва напред с всеки ход на пресата до окончателното отрязване. Трансферна матрица отделя детайла рано и използва механични хващачи или роботизирани ръце, за да го премести между независими станции. Прогресивните щанци работят по-бързо (стотици SPM) и са подходящи за малки-до-средни части, докато матриците за прехвърляне се справят с по-големи части, дълбоко изтегляне и много-ъглови операции при по-ниски скорости (15-40 SPM). Прогресивните инструменти струват повече предварително, но осигуряват по-ниски разходи за част при големи обеми поради предимствата на скоростта и елиминираното боравене с части.

2. Как изчислявате тонажа, необходим за преса за прогресивно щамповане?

Изчислете силата за всяка станция поотделно: заготовката и пробиването използват периметър, умножен по дебелина, умножена по якост на срязване; огъването използва свойствата на материала и геометрията; чертежът използва крайна якост на опън. След това сумирайте всички пикови сили, като приемете едновременно задействане в долната мъртва точка. Добавете 20-30% запас на безопасност, за да отчетете износването на инструмента, вариацията на материала и температурните ефекти. Също така се уверете, че пресата има достатъчно енергия (капацитет на маховика) и че нейният тонаж се прилага при действителната работна височина, която вашата матрица изисква. Най-добрата практика е да работите на 60-75% от капацитета на пресата за дълголетие.

3. Какви материали работят най-добре за прогресивно щамповане?

Ниско-въглеродната стомана (1008, 1010) е най-прощаващият материал за прогресивно щамповане поради умереното закаляване при работа и предвидимото пружинно връщане. Медта и месингът предлагат висока способност за формоване при по-ниски изисквания за тонаж. Неръждаемата стомана работи добре, но изисква 1,5-1,8 пъти по-голям тонаж и изисква инструменти с покритие за предотвратяване на протриване. Алуминият се нуждае от полирани повърхности на матрицата, контролирано смазване и често повече формоващи станции поради високата еластичност. Високо{9}}якостните стомани (HSLA, двуфазни) изискват най-голям тонаж (2-3 пъти базовата линия) и внимателно разпределение на станциите, за да се избегне напукване поради ограничена пластичност.

4. Защо серво пресите са предпочитани за сложна работа с прогресивни матрици?

Серво пресите заменят неподвижния маховик-съединител-спирачка с програмируеми серво мотори, които позволяват променлива скорост на плъзгане в рамките на всеки ход. Това означава, че можете да забавите зоните за формиране за по-добър поток на материала и намалено пружиниране, докато работите бързо при приближаване и връщане. Практическите ползи включват удвояване на изхода с профили на половин-движение, елиминиране на пружиниращо връщане с профили с много-удари при BDC и позволяване на дълбоко изтегляне в прогресивни матрици с използване на вибрационно движение. Серво технологията позволява на сложните части да работят при по-висока ефективна SPM, без да надвишават ограниченията за формоване на материала, като директно намаляват разходите за-част.

5. Как избирате между C-рамка и права-странична преса за прогресивно щамповане?

C-рамкови преси (35-250 тона) са подходящи за по-лека прогресивна работа с по-малко станции и по-тънки материали. Те предлагат отворен три-странен достъп и по-ниска цена, но се отклоняват под ъгъл при натоварване, което ограничава възможността за толеранс. Пресите с права -страна (150-3,000+ тона) елиминират ъгловото отклонение с вертикални колони от двете страни, поддържайки успоредност на плъзгането независимо от разпределението на натоварването. За прогресивни щанци, надвишаващи 8-10 станции, изискващи толеранси под +/-0,05 mm, или работещи материали с дебелина над 1,5 mm, правите странични рамки с 2-точково или 4-точково окачване осигуряват твърдостта, необходима за постоянно качество на частта във всички станции.