Дизайн на матрицата за прогресивно щамповане: където повечето инженери се забиват

Какво представлява дизайнът на матрицата за прогресивно щамповане

И такакакво е прогресивна матрица, точно? Прогресивната матрица е единичен инструмент, съдържащ множество станции, подредени в последователност, всяка от които извършва специфична операция на формоване-пробиване, изрязване, огъване, щамповане или подрязване-върху метална лента, докато се придвижва с една дължина на стъпка за ход на пресата. Лентата се захранва от намотка, движи се през станциите и готовата част излиза на крайната станция. Дизайнът на матрицата за прогресивно щамповане е инженерната дисциплина, фокусирана върху планирането на тази последователност на станциите, оформлението на лентата и геометрията на инструмента, така че всяка операция се основава на последната без премахване на детайла от лентата до отрязването.

Представете си част, която се нуждае от пробиване на шест отвора, оформяне на две чупки и подрязване на външен профил. Вместо да обработва тази част на отделни машини, прогресивната матрица обработва цялата в един непрекъснат цикъл на пресоване. Лентата действа както като суровина, така и като носител на части, което елиминира ръчните прехвърляния и поддържа кратки времена на цикъла.

Определяне на дизайна на матрицата за прогресивно щамповане

В основата си прогресивният дизайн на матрицата решава проблем с последователността: как разделяте завършената част на отделни стъпки на формоване, подреждате тези стъпки между станциите и поддържате лентата стабилна през цялото време? Всяка станция изпълнява една задача-или малка група от свързани задачи-, докато лентата се индексира напред. Детайлът остава свързан с носача, докато последната станция не го отдели. Този подход позволява прогресивно щамповане за създаване на сложни геометрии със скорости, които инструментите за една-операция просто не могат да достигнат.

Как прогресивните матрици се различават от комбинираните и трансферните матрици

Инженерите често претеглят три вида матрици, когато планират програма за щамповане. Разликите се свеждат до това как детайлът се движи през процеса и какво ниво на сложност поддържа всеки метод.

Сложното щамповане извършва всички операции на рязане едновременно с един ход на пресата, което го прави ефективно за по-прости плоски части като шайби или електрически ламинации. Трансферните матрици, от друга страна, отделят заготовката от лентата рано и я преместват между независими станции с помощта на механични пръсти-по-добро прилягане, когато дълбокото изтегляне или големият размер на частта прави пренасянето на лентата непрактично.

Защо прогресивният дизайн на щампи има значение за-производство в големи обеми

Икономическият аргумент за прогресивните инструменти за щанцоване е ясен: търгувате с по-високи първоначални разходи за инструмент за драматично по-ниски разходи за-част в мащаб. Тъй като множество операции се извършват в рамките на един комплект матрици, вие премахвате обработката на части между машините, намалявате труда и минимизирате работата-в-инвентара на процеса. Повторяемостта остава стегната, тъй като всяка част следва идентичната последователност на станцията при контролирани условия на пресоване.

За производствени инженери, насочени към годишни обеми в стотици хиляди или милиони, прогресивното щамповане често представлява пътя с най-ниски общи разходи-особено когато дизайнът на частта е стабилен и вторичните операции могат да бъдат проектирани изцяло извън процеса.

Това предимство в разходите обаче се материализира само когато геометрията на частта наистина отговаря на процеса. Не всяка форма може да измине лента през десет станции, без да загуби стабилност-и тази оценка е мястото, където повечето дизайнерски проекти или набират скорост, или спират.

Анализ на геометрията на частта и осъществимост на DFM

Всекидизайн на матрица за щампованезапочва с отпечатък на част-и геометрията на този отпечатък ви казва дали един прогресивен подход ще успее или ще се провали. Инженерите не просто гледат формата и предполагат. Те прилагат систематичен набор от критерии за проектиране за технологичност, за да определят дали частта може да остане върху лента, да се оформя правилно през станциите и да поддържа толеранси, без да изисква скъпа допълнителна работа.

Оценяване на геометрията на частта за пригодност на прогресивната матрица

Когато за първи път оценявате печат за пригодност на прогресивната матрица, вие задавате няколко критични въпроса. Може ли частта да остане прикрепена към носеща лента през всички етапи на формоване, без да губи стабилност? Има ли достатъчно материал между елементите за поддържане на структурната цялост в секциите на матрицата? Допустимите отклонения изискват ли нещо извън това, което могат да постигнат-операциите в матрицата?

Тази оценка се ръководи от специфични критерии на DFM. Диаметрите на отворите трябва да са най-малко един път по-голям от дебелината на материала, а отворите трябва да са на минимум два пъти дебелината на материала от който и да е ръб или оформен елемент, за да се предотврати изкривяване. Вътрешните радиуси на огъване трябва да са равни или да надвишават дебелината на материала, за да се избегне напукване. Симетрията има значение, защото балансираните части следват по-предвидимо през лентата. Съотношенията на дълбочината на изчертаване-към-диаметъра определят дали дадена форма може да се появи в една станция или трябва да се постави на етапи. А ориентацията на посоката на зърното спрямо осите на огъване влияе пряко върху риска от счупване-огъванията, перпендикулярни на посоката на валцоване, се представят най-добре.

Как сложността на функциите води до броя на станциите

Ето къде дизайнът на матрицата за метално щамповане става интересен. Всяка отделна характеристика от ваша страна-всеки отвор, извивка, форма, прорез или изрязване-потенциално изисква собствена станция. Но това не е проста връзка-към-един.

Близки -дупки за близост, например, не винаги могат да бъдат пробити в една и съща станция. Ако два отвора са твърде близо един до друг, пробиването и на двата едновременно отслабва секцията на матрицата между тях и рискува издърпване на плужека или отклонение на поансона. Разделянето им на две станции решава структурния проблем. По същия начин, огъване в близост до пробита дупка се нуждае от грижа за последователността: първо пробивате, след това огъвате на по-късна станция, тъй като огъването в близост до току-що пробита дупка изкривява геометрията на отвора.

За сложни части опитни инженери често проектират в една или двеслепи станции-празни позиции, запазени за бъдещи модификации, ако детайлът не бъде щампован с правилни размери по време на изпробването. Това е практична предпазна мярка, която избягва скъпата преработка на завършена матрица за щамповане.

Червени знамена за осъществимост и модификации на дизайна

Не всяка част принадлежи към матрицата за прогресивно щамповане. Някои геометрични характеристики сигнализират за проблеми рано и улавянето им, преди да се ангажирате с дизайн, спестява значително време и разходи. Внимавайте за тези често срещани червени знамена:

• Дълбоки изтегляния, надвишаващи границите на формоспособност на материала-когато съотношенията на дълбочината на изтегляне-към-диаметър надхвърлят това, което могат да постигнат единични или стъпаловидни станции, матрицата за трансфер често става по-стабилният избор
• Изключително тесни толеранси, които надвишават капацитета на матрицата, налагайки вторично шлайфане, машинна обработка или инспекционни операции, които отричат ​​предимството на скоростта
• Асиметрични характеристики, създаващи небалансирани странични сили върху лентата, което води до блуждаене на лентата и прогресивно неправилно регистриране между станциите
• Дебелите материали ограничават плътността на станцията-по-големият размер изисква по-големи разстояния-до-щампи, по-големи секции на матрицата и повече тонаж, което физически разпръсква станциите една от друга и увеличава дължината на матрицата
• Голям размер на частта спрямо ширината на лентата, което прави задържането на носача нестабилно през множество етапи на формоване

Когато забележите тези проблеми, правилният ход не винаги е да изоставите прогресивната концепция. Често препоръчването на модификации на дизайна на части-добавяне на релефен вдлъбнатина, облекчаване на не-критичен толеранс, коригиране на местоположението на елемента с половин милиметър-преобразува гранична част в такава, която е напълно прогресивна-удобна за умиране. Най-добрите програми за щамповане третират DFM като цикъл на сътрудничество между дизайнера на части и инженера на матрицата, а не като еднопосочно-предаване.

Разбира се, потвърждаването на осъществимостта е само първият етап. Истинското инженерно предизвикателство започва, когато преведете тази геометрия в лентово оформление-като решите точно как тече материалът, къде се приземява всяка операция и как станциите се последователно събират, за да образуват цялостна част, без да изкривяват това, което е било преди.

Разработване на оформление на лента и последователност на станции

Оформлението на лентата е мястото, където процесът на прогресивно щамповане или се събира, или се разпада. Това е главният план, който определя как суровите бобини се трансформират в завършени части-станция по станция, такт по удар. Всяко решение относно размера на матрицата, избора на преса, цената на материала и точността на размерите произтича директно от този единствен документ. Направете го правилно и ще имате стабилна, високо{4}}скоростна производствена система. Сгрешите и ще преследвате проблеми през всяка следваща фаза на изграждането.

Основи на оформлението на лентата и използване на материала

Три числа определят оформлението на лентата на най-основното ниво: ширина на лентата, стъпка (разстоянието, което лентата напредва за ход) и процент на използване на материала. Инженерите определят ширината на лентата, като добавят максималния размер на детайла в посоката на подаване, плюс носещия материал от едната или двете страни, плюс минималните ширини на моста между ръба на детайла и ръба на лентата. Аобщо правилозадава минимална дебелина на моста от 1,25 до 1,5 пъти дебелината на материала-достатъчно тънък, за да спести материал, достатъчно дебел, за да предотврати усукване на скрап и блокиране на матрицата.

Стъпката се изчислява по подобен начин: дължината на частта в посоката на подаване плюс моста между последователните части. Целта за добре-проектирана прогресивна инструментална екипировка е използване на материала над 75%, което означава, че по-малко от една четвърт от бобината става скрап. Постигането на тази цел често означава оценяване на ъглово влагане, много-редови оформления или обръщане на ориентацията на частта върху лентата, за да се затворят празнините между празните профили.

Посоката на зърното добавя още едно ограничение. Металната лента има посока на търкаляне, а завоите, ориентирани успоредно на зърното, са по-склонни към напукване. Където е възможно, оформлението ориентира критичните оси на огъване, перпендикулярни на посоката на зърното. Когато дадена част има завои в множество посоки, вие давате приоритет на най-тежкото огъване или най-тесния радиус за благоприятно подравняване на зърната.

Логика на последователността на станцията и ред на работа

Защо последователността на операциите е толкова важна? Тъй като формоването на метал в грешен ред изкривява характеристиките, завършени в по-ранни станции. Представете си, че пробивате прецизен отвор и след това огъвате фланеца точно до него-огъването разтяга материала и издърпва този отвор извън кръга. Подредете правилно операциите (първо пробийте, след това огънете надолу) и ще избегнете напълно изкривяването.

Типична последователност на станции за много-функционална част в прогресивни матрици следва тази логика:

1. Насочващи отвори и прорези в носача{0}}установяват регистрация и проследяване на лентата от първия ход
2. Вътрешен пиърсинг-пробийте всички дупки и слотове, докато лентата е все още плоска, преди каквото и да е формоване да изкриви околния материал
3. Операции с копие и форма-частични разфасовки, които създават уши или жалузи, последвани от първоначални огъвания
4. Операции за изчертаване-по-дълбоки форми, които изтеглят материал, разположени на множество станции, ако дълбочината го изисква
5. Окончателното подрязване и отрязването-отделят завършената част от носача като последна операция

Отрязването винаги е последно, защото носещата лента трябва физически да държи частта през всяка предходна станция. Пилотните дупки са на първо място, защото всяка следваща станция разчита на пилоти, за да регистрират точно лентата. Това не е произволно-а инженерната логика поддържа тесни позиционни толеранси в това, което може да бъде осем, десет или дори двадесет позиции на инструменталната част на етапа.

Балансиране на силите в цялата лента

Ето един фактор, който много инженери пренебрегват по време на разработването на оформлението: баланс на силите. Всяко пробиване, всяка формираща станция и всяка операция за заглушаване генерира сила на определено място по ширината на лентата. Ако тези сили се концентрират от едната страна, плъзгачът на пресата се накланя настрани-, причинявайки неравномерно износване, разместване на поансона и ускорено разграждане на матрицата.

Списание MetalFormingописва това като проблем с "преобръщащия момент": изчислявате силата на всяка станция и я умножавате по нейното разстояние от централната линия на пресата. Сумата от тези моменти трябва да се доближава до нула. Когато това не стане, дизайнерът на матрицата може да измести оформлението на лентата извън-центъра спрямо плъзгача на пресата или да приложи ъгли на срязване, за да избере щанци, за да размести върховете на силата и да намали дисбаланса.

Асиметричните части правят това особено предизвикателство. Част с елементи, групирани от едната страна, естествено създава небалансирани сили на рязане. Решенията включват изпълнение на две части, огледално разположени през централната линия на лентата (дву-редово обърнато оформление), добавяне на фиктивни станции с изравняващи удари от светлата страна или стратегическа последователност на тежки-операции за рязане една срещу друга. Целта винаги е една и съща: балансирайте страничните сили, така че лентата да върви направо и матрицата да работи без преждевременно износване.

Със заключени-станции в оформлението на лентата, оптимизирано използване на материала, балансирани сили-следващата критична променлива е как матрицата взаимодейства със самия материал. Различните сплави изискват фундаментално различни хлабини, натиск и стратегии за компенсация, които променят формата на инструмента отвътре навън.

Хлабина на матрицата и-специфични настройки на дизайна на материала

Перфектно подреденото оформление на лентата не означава нищо, ако хлабината-до-щампа не е подходяща за материала, който режете. Хлабината-пролуката между режещия ръб на поансона и режещия ръб на бутона на матрицата, изразена като процент от дебелината на материала за всяка страна-контролира качеството на ръба, издръжливостта на инструмента и дори това дали охлювите остават в матрицата или вакуумът-прилепва обратно към прибиращия се поансон. И все пак разрешението не е едно универсално число. Той се измества значително въз основа на сплавта, разположена върху повърхността на матрицата.

Избор на хлабина на матрицата и нейното влияние върху качеството на ръбовете

Когато ударът влезе в материала, той не реже чисто като нож. Той инициира счупване както от ръба на поансона, така и от ръба на матрицата. Правилната хлабина гарантира, че тези линии на счупване се срещат в средата, създавайки ръб на детайла с чиста лента за срязване и минимални грапавини. Твърде стегнати и получавате вторично срязване-двоен-вид на рязане-заедно с драстично по-високи сили на удар и ускорено износване на инструмента. Твърде хлабаво и прекомерно преобръщане и образуване на грапавини по ръба на частта, плюс охлювът може да се наклони и издърпа обратно с удара.

Общото индустриално правило започва от приблизително 10% от дебелината на материала на страна, но изследванията показват, че увеличаването до 11-20% за определени материали значително удължава живота на инструмента, без значително да влошава качеството на ръба. Истинският отговор зависи от вида на материала и твърдостта. Ето какво обикновено уточняват опитни инженери на матрици за метално щамповане:

Обърнете внимание на диапазона. Приложенията за прогресивно щамповане на алуминий могат да се разминат с по-тесни хлабини в меката температура, тъй като алуминият се счупва чисто при по-ниско напрежение на срязване. Прогресивното щамповане от месинг и медните части с прогресивно щамповане използват най-малките хлабини от всички обичайни материали-до 6% на страна в закалени условия-защото медните сплави се срязват с минимално разпространение на пукнатини и осигуряват отлично покритие на ръбовете. Прогресивното щамповане на въглеродна стомана е по средата, докато класовете от неръждаема стомана и висока -якост се насочват към широкия край на спектъра, за да управляват по-високата си устойчивост на рязане.

Една пренебрегвана последица от избора на клирънс: задържане на охлюв. По-тесният клирънс създава охлюв, който пасва плътно в бутона на матрицата, което всъщност помага да се задържи на място. Отворете хлабината и охлювите седят по-хлабаво в джоба, увеличавайки риска да се върнат обратно върху лицето на удара. Дизайнерите се противопоставят на това с функции за задържане на охлюви-ъглови релефи в стените на бутона на матрицата или вакуумни канали под режещата повърхност.

Проектиране за неръждаема стомана и-сплави с висока якост

Прогресивното щамповане от неръждаема стомана представлява различен набор от инженерни предизвикателства, които се вълнуват през всеки аспект на матрицата. Материалът-се втвърдява бързо по време на формоването, което означава, че всеки следващ удар леко увеличава здравината на зоната около деформираната област. Силите на удар са с 40-60% по-високи от еквивалентната-дебелина на мека стомана. Износването на инструмента се ускорява-особено при пробивни удари, които контактуват многократно със закалената зона на ръба.

Проектираните контрамерки за прогресивно метално щамповане в класове от неръждаема стомана и AHSS включват:

• Увеличена хлабина на матрицата (15-20%+ на страна) за намаляване на силата на рязане и забавяне на натъртването
• По-силен натиск на пружината на оголвача, за да се осигури положителен контрол на лентата срещу увеличената сила на оголване от работа-втвърден материал, захващащ поансона
• Карбидни или PM вложки от инструментална стомана за щанци и бутони за матрици в станции с високо-износване, заместващи конвенционалните D2, където производствените обеми оправдават разходите
• Повърхностни покрития (TiN, TiCN или AlCrN) на поансони за намаляване на износването на лепило и надраскване при приложения от неръждаема стомана
• Намалена плътност на станциите-раздалечаване на станциите, за да поемат по-големи секции на матрицата и по-тежки резервни плочи, необходими за устойчивост на по-големи сили на рязане

Нетният ефект? Прогресивна матрица, проектирана за неръждаема стомана 304, ще бъде физически по-голяма, ще изисква повече тонаж и ще изисква по-честа поддръжка от тази, създадена за същата геометрия на част от мека стомана. Това не са дребни корекции-те фундаментално променят формата на матрицата.

Стратегии за възнаграждение за Springback по материал

Всеки метал се огъва малко по-далеч от мястото, където остава. Когато поансонът се прибира, детайлът се връща обратно към първоначалното си плоско състояние с количество, определено от съотношението на границата на провлачване към модула на еластичност. Материалите с висока -якост пружинират повече, защото имат по-висока граница на провлачване спрямо своята твърдост. Алуминият пружинира по-малко в абсолютно изражение, но е по-сложен, тъй като по-ниският му модул означава, че процентът на еластично възстановяване може да бъде непредсказуем при различните температури на сплавта.

Инженерите компенсират, като използват три основни стратегии:

• Свръхогъване-проектиране на геометрията на поансона така, че да се огъва над целевия ъгъл, така че детайлът да се отпусне обратно до номиналния. Част, която изисква огъване на 90{3}}градуса от стомана с висока якост, може да се нуждае от щанцоване на 87 или 85 градуса, в зависимост от измереното пружинно връщане на сплавта.
• Изграждане на дъно (коване на зоната на огъване)-прилагане на достатъчно тонаж за пластично деформиране на материала през цялата му дебелина при върха на огъване, което елиминира еластичния слой за възстановяване. Това работи добре за прогресивно щамповане на въглеродна стомана, но изисква значително по-голяма пресова сила.
• Стъпалообразно огъване през множество станции-като се прави огъване на 90-градуса на две или три стъпки, като всяка степен е леко надвита. Това разпределя деформацията на формоване и дава по-предсказуеми резултати при материали с висока степен на втвърдяване.

За мека стомана и месинг емпиричните правила за компенсация, натрупани в продължение на десетилетия опит-в цеховете, обикновено дават точни резултати. Навеждаш се над 1-3 градуса и си близо. Но за неръждаема стомана, класове AHSS и алуминиеви сплави с висока{7}}якост тези правила се нарушават. Пружината става нелинейна и чувствителна към вариациите на партидата на материала. Това е мястото, където софтуерът за симулация на формоване печели своите -FEA-базирани модели, които предвиждат пружинно връщане въз основа на действителни криви напрежение-деформация, а не на приближения от наръчника.

Практическият извод: изборът на материал не променя само сплавта, която поръчвате от сервизния център. Той променя хлабините, тонажа на пресата, инструменталните материали, компенсацията на огъване и интервалите на поддръжка в цялата матрица. И това влияние на материала се простира отвъд вложките за рязане и формоване-то пряко засяга начина, по който лентата се пренася, направлява и регистрира от станция на станция.

Стратегия за проектиране на превозвач и поставяне на пилоти

Лентовите носачи и направляващите щифтове рядко привличат вниманието, което заслужават в дискусиите за прогресивни матрици-но все пак тези два елемента определят дали наборът матрици за щамповане произвежда части в рамките на толеранса или генерира скрап от пълната кутия. Носачът държи частта през всеки етап на формоване. Пилотите го позиционират с микрон-точност на ниво на всяка станция. Заедно те образуват невидимата инфраструктура, която кара матриците за прогресивно щамповане да функционират като прецизни инструменти, а не като инструменти с тъпа сила.

Видове лентови носители и критерии за избор

Носачът е частта от лентов материал, която свързва всяка проявяваща част с намотката, докато се движи през матрицата. Той е жертвен-изхвърлян като скрап след отрязване-но дизайнът му управлява стабилността на лентата, използването на материала и свободата на формоване на всяка станция. Три основни конфигурации покриват повечето приложения на инструменти за прогресивно щамповане:

A централен носачминава мрежа от материал надолу по средата на лентата, като част от елементите са оформени от двете страни. Аедностраничен носач-прикрепя частта към материала на единия ръб на лентата, оставяйки другите три страни достъпни за рязане и формоване. Адвоен (дву-страничен) носачзадържа материала върху двата ръба на лентата, окачвайки частта между тях.

Всеки тип отговаря на различни геометрии на части и изисквания на процеса. Изборът зависи от това как изглежда частта, колко формоване изисква и как силите се разпределят по ширината на лентата.

Как избирате? Започнете с геометрията на детайла и изискванията за срязване. Симетричните части с умерено формоване често се сдвояват естествено с централните носачи-мрежата осигурява балансирана опора и опростява проследяването на лентата. Но когато част изисква дълбоко формоване или изтегляне, aразтеглив уеб носителконфигурацията става необходима, за да позволи на метала да тече свободно, без да нарушава разстоянието между последователните части. Двойните носачи превъзхождат тук, защото те закотвят двете страни на лентата, предотвратявайки силното изкривяване и усукване, което иначе би довело до тежко едностранно формоване.

Едностраничните -носачи максимизират достъпа до материала, но идват с компромис: асиметричното закрепване генерира неравномерни сили на отстраняване, които могат да издърпат лентата настрани. В матрица за щамповане на ламарина, работеща с 200+ удара в минута, дори лек страничен дрейф се образува бързо. Инженерите, използващи едно-странични носачи, обикновено добавят вторични направляващи релси или стабилизиращи елементи, за да противодействат на тази тенденция.

Силата на носителя също има значение. Лентата трябва да издържа на силата на подаване във всички станции без изкривяване или разкъсване-приблизително 10% от общото тегло на лентата, умножено по броя на прогресиите, според органите за проектиране на матрици за щамповане. Не съществува универсална формула за оразмеряване на носача, така че опитни дизайнери разчитат на вида на материала, дебелината и тежестта на операциите по формоване, за да зададат ширината и геометрията на лентата.

Стратегия за поставяне на пилотния щифт за точност на станцията

Пилотите са шлифовани стоманени щифтове, монтирани в горната матрица, които се спускат в предварително -пробити отвори в лентата, преди други инструменти да захванат материала. Тяхната работа е проста, но критична: принудете лентата да заеме точната X-Y позиция, преди да започне щанцоването или формоването. Без тях неточността-на подаващата ролка ще се натрупва от станция на станция, докато позиционните грешки надхвърлят толерансите на частите.

Мислете за това по този начин-подаващото устройство осигурява грубо позициониране, придвижвайки лентата до приблизително местоположение. След това пилотите извършват фина корекция, като физически натискат лентата в истинската й теоретична позиция с всеки удар на натискане. Този цикъл „груб-след-фин“ нулира позиционната грешка във всяка станция, което е начинът, по който матриците за прогресивно щамповане поддържат толеранси от +/-0,05 mm или по-добри при десет или повече последователни операции.

Ефективното назначаване на пилот следва няколко инженерни правила:

• Честота:Поставете пилоти във всяка станция за максимална точност. При по-дълги матрици, където цената е проблем, всяка друга станция е приемлива за не-критични междинни операции-но всички станции за формоване и крайно подрязване се нуждаят от специални пилоти.
• Разстояние:Разположете пилотните щифтове толкова раздалечени един от друг по ширината на лентата, колкото позволява геометрията. По-широкото разстояние осигурява по-голям ъглов контрол, предотвратявайки въртенето на лентата (завъртане), което близко{1}}пилотите не могат да открият или коригират.
• Преди формирането:Пилотите трябва да захванат лентата, преди каквито и да е инструменти за формоване да докоснат материала. Операциите по формоване могат да изкривят направляващите отвори, ако се появят твърде близо, така че локализирайте критичните направляващи нагоре по течението (в посоката на подаване) на тежки завои, изтегляния или щампи, които биха могли да деформират регистрационните отвори.
• Последователност на годежа:Пилотният връх влиза в лентата първи, последван от фиксиращия диаметър.Захранващите ролки трябва да освободят лентата, преди да се зацепи фиксиращият диаметър на пилота-в противен случай захранващото устройство се бори с пилота, огъвайки щифта, удължавайки отвора и влошавайки точността с времето.

Оразмеряването на пилота е също толкова важно. Разстоянието между диаметъра на направляващия и направляващия отвор обикновено е от 0,0005 до 0,001 инча, в зависимост от дебелината на материала и твърдостта на лентата. По-малката хлабина подобрява позиционната точност, но увеличава риска от залепване, ако лентата не е идеално плоска. По-дебелите материали понасят по-плътни пилотни прилягания, тъй като лентата е устойчива на деформация; по-тънките фолиа се нуждаят от малко повече разстояние, за да се избегне образуването на вдлъбнатини около пилотния отвор по време на захващане.

Управление на стека на толерантността-нагоре в станциите

Ето основното предизвикателство на всяка матрица за щамповане, комплект с множество станции: всяка операция въвежда потенциал за малки позиционни отклонения. Пробит отвор в станция 3 може да е с 0,02 mm извън номиналното. Огъване в станция 7 добавя още 0,01 mm изместване. До станция 12 тези грешки могат да се натрупват-освен ако регистрационната система на зарчето активно не прекъсне веригата.

Пилотите постигат това чрез нулиране на лентата до абсолютна позиция във всяка точка на захващане. Кумулативната грешка от механичната луфт-ролка за подаване, термичното разширение на лентата и еластичното връщане след формоване се нулира всеки път, когато пилотният щифт стъпи. Ето защо прогресивните матрици могат да поддържат толеранси от -до-отличителни черти от +/-0,05 до +/-0,10 mm дори в части, изискващи петнадесет или повече станции - грешката никога не получава възможност да се усложни отвъд еднократно увеличение на стъпката.

Няколко фактора определят колко тесни всъщност са тези постижими толеранси:

• Разстояние от-до-отвор:Всяка хилядна от инча разстояние между пилота и отвора представлява потенциално изместване на лентата. Разстояние от 0,001 инча означава, че лентата може да се намира навсякъде в зона с диаметър 0,001 инча на тази станция. Характеристиките, формирани в тази станция, наследяват тази несигурност.
• Разстояние от пилота до функцията:Колкото по-далеч се намира образуваната характеристика от най-близкия пилот, толкова по-голяма ъглова грешка усилва позиционното отклонение. Характеристика на 50 mm от пилота с грешка на въртене на лентата от 0,01 - градуса измества приблизително 0,009 mm - малко, но значимо, когато толерансите са тесни.
• Дебелина и твърдост на лентата:По-дебелите ленти издържат на отклонение между пилотните точки, поддържайки праволинейността по цялата ширина на матрицата. Тънкият материал от фолио може да се извива или да се люлее между опорите, позволявайки на средните-елементи да се изместват спрямо пилотните ръбове.
• Топлинни ефекти при скорост:Високо{0}}скоростното прогресивно щамповане генерира топлина от триене, която разширява лентата постепенно между станциите. При дълги щампи, работещи с 400+ удара в минута, топлинният растеж дори от няколко микрона на стъпка добавя измеримо позиционно отклонение-нещо, което пилотната корекция обработва автоматично, но което дизайнерите трябва да отчетат при оразмеряването на направляващия отвор.

Практическата насока за проектиране: ако две характеристики на една и съща част трябва да поддържат тясна позиционна връзка, формирайте ги в една и съща станция или в съседни станции, споделящи една и съща пилотна двойка. Разпространяването на строго толерирани характеристики в отдалечени станции умножава променливите, които могат да доведат до грешка-дори когато пилотите коригират на всяка стъпка.

Дизайнът на превозвача и стратегията за пилотиране заедно формират гръбнака на управлението на лентата. Но след като тези компоненти на матрицата за щамповане са определени, възниква различен въпрос: има ли пресата достатъчно капацитет, за да управлява всички тези станции едновременно? Изчисляването на общата необходима сила за напълно заредена прогресивна матрица-и съпоставянето й с правилната преса-е следващото инженерно препятствие, което разделя концепцията за изграждане от-готовия за производство инструмент.

Изчисления на тонажа и избор на преса

Можете да имате безупречно оформление на лентата, перфектни хлабини и идеално разположение на пилота-но ако пресата за прогресивно щамповане не може да достави достатъчно сила, за да задвижи всички тези станции едновременно, нищо от това няма значение. Изчисляването на тонажа е мястото, където дизайнът на матрицата се среща с физическата реалност и подценяването му е един от най-бързите пътища за задръстване на пресата, счупени щанци и блокирано производство.

Изчисляване на силите на рязане и формоване на станция

Всяка станция в прогресивен зар изисква сила независимо. Пиърсинг станцията се нуждае от достатъчно тонаж, за да среже дупките си. Станцията за огъване се нуждае от сила, за да деформира пластично материала. Станцията за изтегляне се нуждае от сила, за да разтегне стените на корпуса. Изчислявате всяка отделно, като използвате формули, съответстващи на типа операция.

За заготовка и пробиване-всяка операция, която срязва материал-основната формула е ясна:

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

За отвор с диаметър 2 инча в мека стомана с дебелина 0,060 инча (якост на срязване ~25 тона/ин²), това е: (2 x 3,1416) x 0,060 x 25=9.4 тона. Умножете тази логика върху всяка пробита функция в станцията и ще получите режещото натоварване на станцията.

Операциите за формиране използват различно свойство. Изтеглянето и огъването поставят материала под напрежение, а не на срязване, така чеизчислението замества крайната якост на опън (UTS)за якост на срязване. Силата на станцията за огъване зависи от дължината на огъване, дебелината на материала, ширината на отвора на матрицата и свойствата на опън на материала. Всяка станция получава собствено изчисление-без преки пътища, без осредняване.

Общ тонаж на пресата и коефициенти на безопасност

Ето подробностите, които много инженери пропускат: общият необходим тонаж за прогресивна щанцова преса е сумата от всички сили на станцията, възникнали при един ход на пресата-не само най-тежката станция. Всеки удар, всяка форма, всяка пружина и всяка подложка упражнява сила едновременно в долната мъртва точка. Трябва да отчетете всички тях:

• Сила на пробиване-всички дупки, слотове и прорези, пробити в този удар
• Заглушаващи сили-прорези в носача, операции за подрязване и окончателно изрязване
• Сили на огъване-всички формовъчни станции са включени по време на хода
• Изтеглящи сили-оформяне на чаша или черупка плюс натиск върху подложката на празния държач
• Сечени сили-локализирани станции с високо-налягане за щамповане или оразмеряване
• Налягане на пружината на стрифера-кумулативната сила на всички пружини на стрипера и цилиндрите с азот, компресирани по време на хода
• Натиск на повдигащия щифт-пружина-натоварени щифтове, които повдигат лентата между ударите
• Задвижваната гърбица задейства-които и да е страничен-механизъм за действие, задействан по време на цикъла на ход

Сумирайте всичко, след което добавете коефициент на безопасност от 20-30% над изчислената обща сума. Тази граница покрива вариациите на свойствата на материала между партидите на бобини, прогресивното затъпяване на щанцата между циклите на заточване и динамичната сила на щракане, която възниква по време на заготовката. Прескочи-през-внезапното освобождаване на енергия, когато поансонът се счупи през материала - създава импулсно натоварване, което превишава за момент статичната сила на рязане. Преса с размер твърде близък до теоретичния минимум ще почувства това като разтърсващ шок в долната част на всеки ход, ускорявайки износването на лагера и намалявайки живота на матрицата.

Критерии за избор на преса извън тонажа

Капацитетът на тонажа сам по себе си не квалифицира машината за прогресивно щамповане за работата. Няколко механични параметъра също трябва да съответстват на физическите изисквания на матрицата:

• Размер на леглото:Леглото на пресата трябва да поеме отпечатъка на матрицата с място за затягане. Преса за щамповане с подходящ тонаж, но с по-малко легло, концентрира натоварването върху по-малка площ, причинявайки локализирано отклонение, което влошава качеството на частта.
• Височина на затваряне:Разстоянието между лицето на слайда и повърхността на леглото в долната мъртва точка трябва да надвишава затворената височина на матрицата. Задайте височината на затваряне твърде стегнато по време на настройката и рискувате да смачкате матрицата; твърде хлабави и формиращите станции няма да достигнат до пълното дъно.
• Дължина на хода:Трябва да е достатъчно за най-дълбоко изтегляне или най-висока форма в матрицата, плюс хлабина за повдигачите на ленти за повдигане на материала за подаване.
• Рейтинг на скоростта:Операциите с прогресивна матрица с голям-обем се изпълняват при 200 до 600+ удара в минута. Пресата с прогресивна матрица трябва да бъде класифицирана за непрекъснат цикъл при тези скорости без натрупване на топлина в лагерите, съединителя или спирачката. Преса, проектирана за периодична работа, ще прегрее и ще загуби стабилност на размерите при продължително високо-скоростно производство.

Енергията е често-пренебрегваният спътник на тонажа. Една преса може да има достатъчно пикова сила, но недостатъчна енергия на маховика, за да поддържа тази сила през работната част на хода-особено за операции на чертане, които ангажират материал високо в цикъла на хода. Недостатъчната енергия е често срещана причина за блокиране на пресата в долната мъртва точка, където маховикът се забавя под скоростта, необходима за завършване на работата. Винаги проверявайте както тонажа, така и наличната енергия при вашите целеви удари в минута.

Изборът на пресата се заключва в производствения плик-скорост, сила и физическо работно пространство. Но в рамките на тази обвивка самите компоненти на матрицата определят колко време работи инструментът между спиранията за поддръжка. Материалите, избрани за щанци, бутони за матрици и износващи се плочи, диктуват дали ще заточвате на всеки 50 000 удара или надхвърляте милион.

Избор на материал за матрица и планиране на поддръжката

Прогресивният инструмент и матрицата са толкова издръжливи, колкото и материалите в тях. Можете да оптимизирате всяка последователност на станциите и да направите всяко изчисление на хлабината, но ако поансоните и бутоните на матрицата са изработени от грешна марка стомана, ще дърпате матрицата за заточване твърде често-или по-лошо, заменяйки напукани вложки по време на-работа. Изборът на стоманена матрица за щамповане е решението, което превръща вашето дизайнерско намерение в действителна дълготрайност на производството, измерена в удари между сервизните интервали.

Класове инструментална стомана за прогресивни компоненти на матрици

Дизайнът на инструменталната екипировка за матрици включва съпоставяне на материала на всеки компонент с неговия доминиращ режим на отказ. Ще се износи ли перфораторът постепенно от абразия? Ще се счупи ли при многократно въздействие? Ще се деформира ли при продължително натоварване на натиск? Отговорът определя коя степен принадлежи към тази станция.

Ето практическата йерархия, от общо-предназначение до екстремно-задължение:

Гледайте на това като на компромис между цена-с-живот.A2 осигурява балансирано решениекогато износването, деформацията и ударът допринасят за деградацията на инструмента, без да има ясно доминиращ механизъм. Това е солидна стойност по подразбиране за матрици, работещи с умерени производствени обеми, където множество станции изпитват смесени условия на натоварване.

D2 се намесва, когато производственият обем нараства и износването на ръбовете се превръща в ограничаващ фактор. Високото му съдържание на хромен карбид поддържа остри режещи ръбове при дълги работи-но след като се появят отчупвания или напуквания, по-ниската якост на D2 означава, че е време да преминете към нещо по-{4}}устойчиво на удар като S7 или да преминете към M2, където както износването, така и натоварването на натиск допринасят за повреда.

Високоскоростните -стомани M2 и M4 заемат горния слой за приложения на щанцова стомана за ковано щамповане. Те поддържат геометрията на ръба при многократно натоварване на натиск, което би деформирало D2, което ги прави идеални за щанцоване във високо-скоростни прогресивни матрици, работещи с 300+ удара в минута. Компромисът е обработваемостта-тези степени са по-трудни за смилане и изискват по-внимателна термична обработка за постигане на постоянни резултати.

Когато твърдосплавните пластини оправдават цената си

Прогресивните карбидни щамповани щанци представляват върха на стълбата за издръжливост-и върха на ценовата листа. Твърдосплавен поансон или бутон за матрица може да струва 5 до 10 пъти повече от неговия еквивалент D2. Кога тази инвестиция има смисъл?

Икономическият кросоувър зависи от три фактора:

• Обем на производство:Когато годишните обеми надхвърлят 5-10 милиона удара, удълженият живот на карбида между заточванията (често 10 пъти по-дълъг от инструменталната стомана) намалява общите разходи за престой достатъчно, за да компенсира по-високата първоначална инвестиция
• Материал на детайла:Абразивните материали като ламинации от силиконова стомана, неръждаема стомана и лентови материали с покритие ускоряват драстично износването на инструменталната стомана. Карбидът се противопоставя на тази абразия много по-ефективно, поддържайки състоянието на ръба, където D2 ще се нуждае от повторно заточване на всеки 50 000-100 000 удара
• Чувствителност на толерантност:Частите с строги изисквания към размерите се възползват от стабилността на размерите на карбида-по-малкото износване означава по-малко отклонение между циклите на поддръжка, което означава по-малко части извън--толерантност по време на продължителни работи

Едно важно предупреждение: карбидът е крехък. Издържа прекрасно на износване, но се напуква при удар или странично натоварване. Както отбелязват експертите по прогресивен дизайн на матрици, "карбидът е като бетон и ще се разпадне, преди да се износи." Това означава, че карбидът работи най-добре в станции за пробиване и заглушаване с добре-насочени щанци и минимална странична сила-а не при формоване на станции, където натоварванията извън-ос са често срещани. Проектантите трябва да осигурят подходяща дължина на насочване на поансона и да премахнат всяко несъосност, което би могло да-натовари странично карбидната вложка.

Интервали на поддръжка и дизайн за обслужване

Поддръжката на матрицата за щамповане не е просто заточване по график-а как матрицата е била проектирана да бъде обслужвана на първо място. Матрица, която изисква пълно разглобяване, за да замени един износен поансон, струва много повече при престой, отколкото тази, проектирана за модулен достъп.

Ключовият дизайн-за-принципите за обслужване включват:

• Разделени вложки:Счупване на бутони на матрицата и рязане на стомани на отделни сегменти, а не на монолитни плочи. Когато един режещ ръб се износи, сменяте само тази вложка-а не цялата секция на матрицата.
• Бързо{0}}сменяеми държачи на перфоратори:Системи за задържане, които позволяват отделни поансони да бъдат отстранени и подменени, без да се нарушават съседните инструменти. Сферичните-заключващи или клинообразни-държачи за ключалка правят това пет-минутна операция вместо едночасово-възстановяване.
• Дизайн на блока на петата:Прецизни петни блокове и водещи ключове, които принуждават горната и долната половина на матрицата да се подравнят точно по време на повторното сглобяване, елиминирайки риска от човешка грешка, причиняваща разместване на -на- матрицата след поддръжка.
• Документирани подложки:Максимални граници на подложки, отбелязани на монтажните чертежи на щампите, предотвратяващи прекомерно-подгъване, което може да причини смущения при перфориране на устройства за отстраняване или други компоненти.

Опитни доставчици на прогресивни матрици катоИЧЕНинженерстват тази достъпност за поддръжка директно в техните дизайни на матрици от концептуалната фаза-поддържайки дълго-производство с предвидими сервизни интервали и мащабируемо планиране на поддръжката за големи-обемни метални части. Когато матрицата е проектирана така, че операторът на пресата или техникът в инструменталната зала да може да сменя износващите се компоненти без специализирани умения, вие защитавате времето за непрекъсната работа на производството, независимо от променливостта на работната сила.

Практическата реалност при поддръжката на матрицата за щамповане е следната: матрица, работеща с един милион удара годишно с вложки D2, може да се нуждае от заточване на всеки 150 000-250 000 удара. Надстройте критичните станции до карбид и този интервал се простира до 1000000+ удара. Но честотата на заточване е само една променлива. Дизайнът трябва също така да отчита колко бързо можете да върнете матрицата обратно в пресата, след като бъде изтеглена – и тази скорост идва от обмислена модулна конструкция, а не само от по-добра стомана.

Изборът на материал и планирането на експлоатационната способност определят колко дълго работи матрицата и колко бързо се възстановява. Но дори и най-добрите материали не могат да компенсират-пропуските на етапа на проектиране, които създават модели на хронични повреди-неправилно подаване, издърпване на охлюв, счупване на щанца и проблеми с несъответствието на станцията, които продължават да се повтарят, независимо колко пъти заточвате или сменяте компоненти.

Често срещани грешки в дизайна и предотвратяване на първопричината

Повечето ръководства за отстраняване на неизправности се фокусират върху това какво да правите, след като прогресивната матрица започне да се проваля в производството. Това е обратно. По-голямата част от хроничните прогресивни проблеми с щамповането на матрицата-неправилно подаване, издърпване на плужек, счупване на щанца, отклонение на размерите-могат да бъдат проследени до решения, взети по време на фазата на проектиране, много преди матрицата изобщо да види пресата. Поправянето им след изграждането на инструмента означава скъпо преработване, производствени забавяния и компрометиран живот на матрицата. Предотвратяването им по време на проектирането не струва почти нищо.

Ако вашата матрица продължава да дава неправилно запалване при един и същ режим на повреда, серия след серия, основната причина вероятно не е износване или грешка на оператора. Това е празнина в дизайна, която никакво изостряне или настройка няма да премахне.

Неправилно подаване и грешки при прогресиране на лентата

Неправилно подаване,-при което лентата не успява да се придвижи на правилната стъпка преди циклите на пресата-е едно от най-честите производствени прекъсвания при щамповане на инструменти и матрици. Когато това се случи, ударите попадат на грешното място, пилотите се задействат извън-центъра и получените части са скрап. Още по-лошо, сериозно неправилно подаване може да забие удари в бутоните на матрицата, причинявайки хиляди долари щети на инструментите с един удар.

Какво причинява неправилно подаване? Обикновено една от четирите пропуска-на фаза на проектиране:

• Недостатъчна продължителност на ангажиране на пилота:Ако пилотните щифтове не се спуснат достатъчно навътре в лентата, преди инструментите за рязане или формоване да докоснат материала, лентата не е напълно регистрирана, когато операцията започне. Корекцията е проектиране на по-дълго зацепване на върха на пилота-обикновено 1,5x минимум дебелина на материала-и проверка дали времето за освобождаване на подаването позволява на пилотите да седнат напълно, преди други инструменти да се задействат.
• Прекомерна извивка на лентата от асиметрични операции:Когато големи количества материал се отстранят от едната страна на лентата,вътрешните напрежения на бобината се освобождават неравномерно, карайки превозвача да се наведе странично. В продължение на хиляди цикли този прогресивен камбър дърпа лентата срещу водачи и пилоти, създавайки съпротивление при подаване и евентуално неправилно подаване. Проектираните контрамерки включват добавяне на операции за балансиране на подстригване от противоположната страна или преминаване към конфигурация с двоен носач, която разпределя напрежението симетрично.
• Недостатъчна височина на повдигача:Между ходовете на натискане, пружинно{0}}повдигащи щифтове повдигат лентата над повърхността на матрицата, така че да може да се придвижва свободно. Ако височината на повдигача е твърде ниска, оформените елементи или извитите надолу-езичета се плъзгат през лицето на матрицата по време на подаване. Лентата се колебае, фидерът превишава прозореца си за време и следващият удар хваща лентата извън позиция. Дизайнерите трябва да изчислят височината на повдигача въз основа на най-дълбоката надолу форма в матрицата плюс граница на хлабина-не само дебелината на материала.
• Дължината на подаване надвишава точността на подаване на пресата:По-дългите разстояния на стъпката усилват механичната неточност на серво или въздушни захранващи устройства. Подаващо устройство, оценено на +/-0,05 mm точност, произвежда два пъти по-голяма абсолютна грешка при стъпка от 50 mm спрямо стъпка от 25 mm. Когато дизайнът изисква дълги разстояния на прогресия, по-късите подавания с по-висок брой станции често дават по-стабилни резултати от по-малко станции с агресивна дължина на стъпката.

Всеки от тези проблеми може да бъде предотвратен с подходящо внимание при проектирането. Общата нишка? Всички те произтичат от подценяването на това как лентата се държи динамично при производствена скорост-нещо, което изглежда добре в CAD или по време на изпробване на бавна-скорост, но се влошава бързо при 200+ удара в минута.

Предотвратяване на издърпване на охлюв и счупване на удар

Дърпането на охлюв е измамно разрушително. Единичен изваден охлюв-перфориран-диск от скрап, който прилепва към прибиращия се поансон и-влиза отново в лентата-може да повреди всяка станция надолу по веригата с едно натискане. Той вдлъбва повърхностите на частите, напуква, образувайки удари и задръства между режещите ръбове. При високоскоростно прогресивно щамповане на матрица, работещо при 300+ SPM, има нулево време за реакция на оператора, преди повредата да премине каскадно през цялата матрица.

Защо охлювите дърпат? Основната причина е вакуумът. Когато поансонът срязва материала, цевта леко се извива, задържайки въздух между вдлъбнатата повърхност на щанцата и плоската повърхност на поансона. По време на изтеглянето този запечатан джоб създава засмукване, което повдига охлюва от бутона на матрицата. Тежките смазочни материали увеличават уплътняващия ефект, а по-големите хлабини при рязане създават уплътнения, малко по-малки от отвора на матрицата-като елиминират намесата, която иначе би ги задържала.

Проектирайте -фазови контрамерки, които предотвратяват издърпването на охлюв, преди да започне:

• Геометрия на задържане на охлюв в бутоните на матрицата:Обработването на малки ъглови прорези или бодли в стените на бутона на матрицата създава неравности по периметъра на охлюва, които го притискат на място. Обратно{1}}бутон с конусовидна матрица-, където отворът се стеснява леко към изхода-задържа гилзите в компресия. Необходими са само 0,0005 до 0,001 инча конус; прекомерната конусност може да разцепи бутона.
• Вентилационни канали в поансони:Малък проходен{0}}отвор, пробит в центъра на поансона, позволява на уловения въздух да излезе по време на изтегляне, нарушавайки вакуумното уплътнение. Тази проста модификация елиминира изцяло всмукателния механизъм при по-големи щанци.
• Подходящи съотношения на клирънс:По-плътното разстояние води до охлюви, които натискат-се вписват в бутона на зарчето, физически ги заключвайки на място. Когато конструкцията на матрицата изисква по-големи хлабини поради причини, свързани с качеството на ръба или живота на инструмента, функциите за задържане на щуцера стават задължителни, а не по избор.
• Модификации на лицето с удар:Шлифоването на лек купол, напречен -жлеб или стъпало върху челната част на щанцата нарушава плоското уплътнение, което създава вакуум. Пружинно-натоварените ежекторни щифтове в по-големите поансони физически изтласкват охлювите от лицето по време на прибиране.

Счупването на перфоратора има собствен набор от първопричини-на етапа на проектиране. Най-често срещаните: малки напречни-сечения на щанци. Устойчивостта на поансона на силата на отстраняване зависи от площта и дължината на напречното-сечение. Дългите, тънки поансони-тези със съотношение на дължина-към-диаметър, надвишаващо 8:1-са изключително уязвими на изкълчване под натоварването на отстраняване, което възниква, когато материалът захване поансона по време на изтегляне. Проектирането на адекватна дължина на насочване на щанцата (поддържано в пластината за отстраняване) и поддържането на съотношенията дължина-към диаметър под критичните прагове предотвратява напълно този режим на повреда.

Страничното натоварване от неправилно центриране е друг убиец на удари. Ако поансонът не влезе в бутона на матрицата идеално концентрично, възникват странични сили, които щракват поансони с малък-диаметър или стружки от карбидни вложки. Корекцията на дизайна осигурява адекватно зацепване на водещия щифт и прецизен отвор на направляващия отвор на демонтиращата плоча-проблеми, които са евтини за предотвратяване, но скъпи за диагностициране след факта.

Несъответствие на станцията и кумулативна грешка

Когато прогресивните щамповани щампи показват постепенно отклонение на размерите или непоследователни позиции на елементите, основната причина често е неправилно подравняване на станцията-състояние, при което горната и долната половина на матрицата не поддържат перфектна регистрация при натоварване. Това може да бъде статично (матрицата е изградена леко) или динамична (матрицата се отклонява по време на всеки удар и пружинира обратно, като моделът на деформация се измества с износването на компонентите).

Превантивни мерки-на етапа на проектиране, които контролират несъответствието:

• Подходящо оразмеряване и разположение на водещия щифт:Водещите щифтове трябва да бъдат оразмерени за общата странична сила, на която ще издържат, а не просто да бъдат монтирани към стандартните каталожни размери. Поставете ги толкова далеч един от друг, колкото геометрията на матрицата позволява-по-широкото разстояние се противопоставя на ъгловото несъответствие по-ефективно от по-големите щифтове, поставени близо един до друг.
• Подходяща твърдост на матрицата:Дебелината на обувката трябва да съответства на тонажа и обхвата. Тънките обувки се огъват под натоварване, което води до изместване на външните станции спрямо централните станции. Основно правило: минималната дебелина на обувката се равнява на 1,5 пъти най-дългия неподдържан участък, разделен на 6, но валидирането на FEA е по-надеждно от правилата за сложни матрици.
• Разрешения за термично разширение за-високоскоростни операции:При 400+ удара в минута нагряването чрез триене разширява компонентите на матрицата диференциално. Стоманата се разширява с приблизително 12 микрона на метър на градус Целзий. 600 mm дълга матрица, която се нагрява, може да нарасне с 30-50 микрона по дължината си-достатъчно, за да измести центровката на външната станция извън толеранса. Дизайнерите се съобразяват с това с лек просвет в некритичните функции за локализиране, като същевременно поддържат твърда регистрация в критичните базови точки.
• Резервно позициониране на ключа за повтарящо се подравняване на матрицата:Прецизно заточени шпонки между секциите на матрицата и обувките принуждават компонентите да заемат точна позиция по време на монтажа. Когато матрицата се изтегли за поддръжка и се сглоби отново, тези ключове елиминират възможността за човешка грешка при пренастройването-всяко повторно изграждане произвежда същата регистрация като оригиналното сглобяване.

Съвременният прогресивен софтуер за проектиране на матрици позволява симулация на FEA на деформация на матрицата при пълно производствено натоварване, предсказвайки точно къде и колко структурата на матрицата ще се огъне, преди да бъде отрязан единичен блок от стомана. Тази възможност трансформира несъответствието от пробно откритие в изчисление-на фаза на проектиране. Инженерите могат да добавят усилващи ребра, да увеличат дебелината на обувката в критичните зони или да преместят водещите щифтове, за да противодействат на предвиденото отклонение-всичко това в CAD модела, при нулеви разходи за материали.

Работните потоци за валидиране на CAD/CAE улавят тези проблеми рано чрез симулиране на целия ход на пресата: сили на щанцоване, задействане на стрипера, натоварвания при формоване и техния комбиниран ефект върху структурата на матрицата. Софтуерът за прогресивен дизайн на матрици маркира станции, където отклонението надвишава-дефинираните от потребителя прагове, което позволява на дизайнерите да повторят, преди да се ангажират с конструирането на инструменти. Този основан на симулация-подход представлява фундаментална промяна от традиционния цикъл „създай го, опитай го, поправи го“, който коства седмици време за изпробване и хиляди преработки.

Предотвратяването на грешки на етапа на проектиране е най-разходно{0}}ефективната налична стратегия за качество. Но дори една перфектно проектирана матрица трябва да бъде изградена от доставчик с възможност да изпълни този дизайн с пълна прецизност-и поддържан от екип, който разбира инженерното намерение зад всяка функция. Тази връзка между качеството на дизайна и възможностите на доставчика е това, което в крайна сметка определя дали една прогресивна програма за матрици доставя последователни части в продължение на милиони цикли или се превръща в хроничен проблем с поддръжката.

Избор на партньор за прогресивен матрица за масово производство

Прогресивният зар е толкова добър, колкото е добър магазинът, който го прави. Можете да посочите всяка хлабина, да подредите перфектно всяка станция и да изберете идеални инструментални стомани-но ако на доставчика липсва прецизно оборудване, познания за материалите или дисциплина на процеса, за да изпълни този дизайн с пълна прецизност, ще прекарате месеци в изпробване, преследвайки проблеми, които никога не е трябвало да съществуват. За производствените инженери и екипите за доставки, които се снабдяват с матрици за прогресивно щамповане, изборът на доставчик не е решение за покупка. Това е инженерно решение с преки последици за качеството на частите, времето за непрекъсната работа и общите разходи за програмата.

Какво да оцените при доставчик на прогресивни матрици

Не всички производители на прогресивни матрици работят на едно и също ниво на възможности и изпипаният уебсайт не гарантира прецизност в цеха. Когато оценявате потенциални партньори за услуги за прогресивно щамповане на метал, съсредоточете се върху критерии, които разкриват действителна техническа дълбочина, а не пълномощия на повърхностно-ниво:

• В-способност за собствен дизайн и симулация:Доставчикът изпълнява ли FEA-базирана симулация на формоване и оптимизиране на оформлението на лентата вътрешно, или възлага дизайна и просто обработва модела на някой друг? Магазини, които притежават пълния дизайн-за-изграждане на цикъл, улавят проблемите по-бързо и повтарят по-ефективно по време на изпробването.
• Снабдяване с инструментална стомана и контрол на термичната обработка:Попитайте откъде доставят D2, M2 и твърдосплавни вложки и дали топлинната обработка се извършва-вътрешно или с подизпълнител. Непоследователната топлинна обработка е водеща причина за преждевременна повреда на щанцата-доставчици, които контролират този процес директно, произвеждат по-надеждни инструменти.
• Пробна наличност в пресата:Специална пробна преса позволява на доставчика да потвърди производителността на матрицата при реалистични условия преди изпращане. Без такъв вие приемате недоказан инструмент и поемате целия риск от изпробване във вашето съоръжение.
• Опит с типове целеви материали:Експерт доставчик по щамповани меки стомани може да се затрудни с неръждаема стомана или сплави с висока{0}}якост, които изискват различни хлабини, покрития и изчисления на силата. Попитайте за примери за матрици, които са изградили за вашия конкретен материал и гама от габарити.
• Статус на сертифициране по ISO:Сертифицирането по ISO 9001 показва документирани системи за качество. За автомобилни програми, IATF 16949 сигнализира за възможност за документиране на ниво PPAP-и контрол на процеси.
• Отзивчивост на комуникацията по време на итерации на дизайна:Прогресивните програми за матрици включват множество прегледи на дизайна и инженерни промени, преди да започне рязане на стомана. Доставчик, който отнема една седмица, за да отговори на въпрос на DFM, ще ви струва месеци в рамките на пълната времева линия на програмата.

Тези критерии разделят специалистите по прецизни щанци и щамповане от магазините за обща работа. Доставчик, който е силен във всичките шест измерения, може да поеме собственост върху производителността на матрицата, вместо просто да доставя обработени компоненти и да се надява, че работят.

Съвпадение на сложността на дизайна на матрицата с възможностите на доставчика

Прогресивните матрици обхващат огромен диапазон на сложност. Проста матрица за заготовка с 4-станции с две операции на пробиване и срязване е фундаментално различно инженерно предизвикателство от комбинирана прогресивна матрица с 20 позиции с изтегляния, форми, нарязване в матрицата и селективно закаляване. Съпоставянето на правилното ниво на сложност с правилния доставчик предотвратява както надплащането, така и недостатъчното представяне.

Простите прогресивни матрици-които се справят с плоско изрязване, основно пробиване и директни огъвания-могат да бъдат изградени компетентно от широка гама доставчици на матрици и щамповани. Изискваните умения за изработване на инструменти са достъпни и циклите на изпробване обикновено са кратки. Но тъй като броят на станциите нараства, операциите по формиране се умножават и изискванията за толерантност се затягат, полето се стеснява. Сложните щанци изискват доставчици с опит в симулацията на дълбоко формоване, способност да предвиждат и компенсират изчислително пружинното връщане и металургични познания за избор на покрития и степени на вмъкване, които съответстват на специфичния профил на износване на всяка станция.

Вертикалният опит в индустрията има също толкова значение, колкото общите способности. Доставчик с десетилетия опит в автомобилното прогресивно щамповане на метали разбира изискванията на PPAP, допълнителните описания на GD&T и ритъма на валидиране на производството, който програмите от ниво 1 изискват. Доставчик, фокусиран върху конектори за електроника, предлага опит в микро-щамповането, тънко-фолийните материали и ултра-стегнатия контрол на стъпката. Инструментите за медицински устройства изискват документация за проследяване и стандарти за повърхностно покритие, които общите индустриални доставчици може да не поддържат. Когато оценявате услугите за прогресивно щамповане, попитайте конкретно за програмите, които са предоставили във вашата индустрия-не само за подобни геометрии на детайли, но и за подобни изисквания за система за качество и документация.

Дългосрочна{0}}готовност за производство и мащабируемост

Ето къде много решения за снабдяване се объркват: купувачът преценява дали доставчикът може да изгради матрицата, но не и дали самата матрица е проектирана за дългосрочна-жизнеспособност на производството. Една прогресивна щамповаща матрица, предназначена за много-години, много-милиони-услуги, се нуждае от повече от добра стомана и тесни хлабини. Той трябва да бъде проектиран за мащабируемост от първия ден.

Как изглежда скалируемостта в дизайна на матрицата? Комплектите резервни компоненти-дублират щанци, бутони за щанцоване и износващи се плочи, произведени заедно с оригиналната конструкция, така че резервните части са идентични по размери без повторна-обработка. Документирани процедури за поддръжка, които всяка квалифицирана инструментална зала може да следва, не само оригиналният строител. Валидирани параметри на процеса, записани по време на изпробване-оптимална скорост на пресоване, настройки на подаване, тип смазване и налягане на азотната пружина-така че матрицата да може да бъде преместена или дублирана без повтаряне на цикъла на разработка.

За производствените инженери и екипите за доставки, които се снабдяват с големи{0}}програми за прогресивно щамповане, тези функции за мащабируемост разделят матрица, която работи надеждно пет години от тази, която се превръща в хронично бреме за поддръжка след дванадесет месеца.

ИЧЕНе добър вариант за екипи, които се снабдяват с прогресивни щамповани щампи за големи-обемни метални части, изискващи ефективно много-станционно формоване, плътна повторяемост и мащабируемо масово производство-доставяне на матрици, проектирани за дългосрочна-производителност с вградена-обслужваемост и документирани параметри на процеса, които поддържат предвидимо планиране на поддръжката през удължени производствени жизнени цикли.

По-широкият принцип е валиден независимо от това кой доставчик изберете: третирайте прогресивното снабдяване с матрици като системно решение. Най-добрите резултати идват от партньори, които разбират, че изграждането на матрицата е само началото-поддържането й през милиони производствени цикли е това, което всъщност определя успеха на програмата. Попитайте как проектират достъпа за поддръжка, каква стратегия за резервни части препоръчват и как документират прозореца на процеса. Тези въпроси разкриват дали доставчикът мисли от гледна точка на доставени инструменти или доставени производствени възможности.

Прогресивното щамповане осигурява пълната си икономическа стойност само когато качеството на дизайна, експертизата на материалите и изпълнението на доставчика са в съответствие през целия жизнен цикъл на програмата. На инженерите, които се забиват, обикновено не им липсват познания-липсва им систематична рамка, която свързва решенията за геометрията на детайлите, за да премахне логиката на оформлението с избора на материал и възможностите на доставчика. Прилагайте тази рамка станция по станция и това, което изглежда като невероятно сложно инженерно предизвикателство, се превръща в поредица от добре-дефинирани, разрешими проблеми.