Структура на матрицата за щамповане: Качеството на скритата система, задвижваща част

Какво всъщност означава структурата на матрицата за щамповане

Когато инженерите питат "какво е матрица в производството", отговорът обикновено спира до проста дефиниция: прецизен инструмент, който реже или формира ламарина. Този отговор е непълен. Щамповата матрица е инструмент, да, но структурата на матрицата за щамповане е проектираната система, която прави този инструмент надежден, повторяем и способен да оцелее след милиони цикли на пресоване.

Структурата на матрицата за щамповане се отнася до организираното механично сглобяване на горни и долни компоненти - плочи, поансони, водачи и устройства за отстраняване -, подредени да поддържат подравняване, разпределят силата и контролират потока на материала, докато металният лист се реже, формира или оформя под тонажа на пресата.

Мислете за това по следния начин: един удар може да изреже дупка. Но структурата около тази щанца определя дали дупката е кръгла или овална, дали щанцата издържа 50 000 удара или 5 милиона и дали пресата работи с 200 удара в минута или пълзи с 40. Разликата е важна. Матрицата за щамповане е инструмент. Неговата структура е проектирана система от взаимозависими части, работещи съвместно.

Определяне на структурата на матрицата за щамповане

Всяка матрица за щамповане се разделя на две основни половини. Горният модул се прикрепя към пресовия цилиндър и се движи вертикално с всеки ход. Долният модул се монтира към опорната плоча и остава фиксиран. Между тези половини всички вътрешни компоненти са подредени с една цел: да доставят контролирана сила на точно място върху металната лента, като същевременно поддържат всичко подравнено в рамките на хилядни от инча.

Горният модул носи поансоните, опорните плочи и горната плоча. Долният възел съдържа блока на матрицата, водещите стълбове и структурната основа, наречена обувка на матрицата. Свързва ги водеща система - закалени щифтове и втулки -, която гарантира, че двете половини се срещат в перфектна връзка при всеки един ход. Това е в основата си операцията по щамповане: две прецизно-съвпадащи половини, които се променят под тонажа, като структурата диктува резултата.

Защо структурата е по-важна от отделните части

Повечето препратки третират матриците и компонентите за щамповане като изолирани елементи в списък с части. Този подход пропуска смисъла. Ударът не означава нищо без опорна плоча, защитаваща горната плоча над него. Блокът за матрица е безполезен без твърда обувка за матрица, предотвратяваща деформация под него. Водещите щифтове не служат за нищо, ако са поставени без оглед на центъра на натиска на рязане.

Решенията за структурно проектиране се отразяват на всеки показател за производителност, който има значение - живот на матрицата, точност на размерите на готовите части, интервали на поддръжка и постижима производствена скорост. Щампова матрица с по-малки водещи щифтове ще загуби подравняване при натоварване, създавайки неравности и преждевременно износване на поансона. Един с недостатъчно твърда обувка ще отклони средния-ход, променяйки ефективните хлабини и влошавайки качеството на рязане с течение на времето.

Тази статия възприема подход-на системно инженерство. Вместо да каталогизира матриците за щамповане като колекции от отделни части, всеки раздел изследва как структурните избори създават - или разрушават - условията за последователно, високо-качествено производство.

Пълна таксономия на структурните компоненти

Да знаеш, че структурата има значение, е едно. Знаейки точно коекомпоненти на матрицата за щампованезаемат всяка позиция - и защо съществуват там - е това, което разделя функционалното разбиране от теоретичното. Всяка част от сглобката има причина да съществува. Премахнете го или не го спецификирайте и нещо надолу по веригата се проваля.

Вместо плосък списък с части, представете си матрицата като две подредени подсистеми, всяка със специфична йерархия на отговорност. Всеки щамповащ компонент или разпределя сила, поддържа подравняване или контролира поведението на материала. Ето как тези подсистеми се разпадат.

Компоненти на горния монтаж

Горната половина се движи с пресата. Неговата задача е да достави тонаж към детайла чрез верига от компоненти, всеки от които защитава този над него:

• джолан- Свързва горния възел към пресовия бункер. Без него матрицата няма механична връзка с движещата сила. Неправилно монтираната дръжка води до несъосност преди ходът дори да започне.
• Горна плоча- Разпределя силата на удара в целия горен модул. Мислете за това като за структурен таван. Ако са с малък размер, локализираните концентрации на напрежение се развиват директно над щанците.
• Поддържаща плоча- Закалена стоманена плоча, разположена между главите на перфоратора и по-меката горна плоча. Над приблизително 30 тона сила на рязане, щанцовите глави ще се вградят в незакалена стомана с течение на времето. Поддържащата плоча предотвратява този ефект на изникване на гъби. Пропуснете го върху матрица с голям-тонаж и ще видите, че главите на удара потъват в горната плоча в рамките на хиляди удари.
• Щанцова плоча (фиксатор)- Осигурява и прецизно локализира всеки удар в правилната му X-Y позиция. Фиксаторите за матрици се предлагат в стилове с топче-заключване, рамо и-глава, като всеки предлага различни методи за задържане. Разхлабената щанцова плоча означава, че поансоните могат да се изместят странично под натоварване -, което води до не-срезове в центъра и счупени инструменти.
• Удари- Инструментите за рязане или формоване, които влизат в контакт с детайла. Предлага се в кръгли, продълговати, квадратни и потребителски профили. Геометрията на носа им определя формата на елемента в завършената част.
• Пилоти- Малки заострени щифтове, които влизат в предварително пробити отвори, за да локализират лентата преди всяка операция. Без пилоти регистрацията на лентата се премества от станция на станция в прогресивни щанци и размерите-на-функция излизат извън допустимите граници.

Компоненти на долния монтаж

Долната половина остава неподвижна. Неговата роля е да приема сили на рязане, да осигурява геометрията на съединяване за щанци и да дава на целия комплект твърда основа:

• Die обувка- Структурната основа на целия инструмент. Всеки друг долен компонент се монтира към него. Обувките за матрици обикновено се правят от стомана, въпреки че алуминият се използва там, където поглъщането на удара и намаляването на теглото имат значение. Дебелината на обувката на матрицата зависи от очаквания тонаж - операцията по изсичане изисква значително по-голяма маса от обикновеното огъване. Малката обувка за матрица отклонява средния-ход, променяйки-на-разстоянието на матрицата по периметъра на рязане.
• Блок за матрица- Съдържа режещите кухини или профилите за формоване, които се свързват с горните поансони. Отворът на щанцовия блок е изместен малко по-голям от поансона - обикновено 5 до 10 процента от дебелината на материала на страна -, създавайки контролирана зона на счупване, където всъщност се случва рязането.
• Водещи стълбове и втулки- Прецизно{1}}шлифовани компоненти, произведени с допустими отклонения0,0001 инчакоито подравняват горната и долната половина на всеки удар. Предлагат се като фрикционни (обикновена бронзова втулка) или тип сачмени-лагери. Те трябва да се захванат, преди да се приложи каквато и да е сила на рязане, за да се предотврати странично изместване под натоварване.
• Плоча за отстраняване- Отстранява листовия материал от щанците по време на обратния ход. Без него лентата се повдига с ударите, блокира подаването и поврежда части.

Функционални връзки между компонентите

Тези части на матрицата за щамповане не работят изолирано. Те образуват-носеща верига с ясна йерархия. Обувката на матрицата поддържа всичко в долния модул - ако се отклони, всеки компонент над нея губи своята позиционна референция. Поддържащата плоча защитава всичко в горния модул - ако липсва или е твърде тънка, горната плоча се разгражда и цялата горна половина губи стабилност на размерите с течение на времето.

Ще забележите, че логиката следва последователен модел: всеки структурен слой или абсорбира силата, насочена надолу, или поддържа позиция за слоя до него. Разбирането на тези връзки прави отстраняването на неизправности много по-интуитивно. Когато една матрица произвежда грапавини, след като е работила добре седмици наред, първопричината рядко е самата поансонна машина. Обикновено това е структурен компонент - износени втулки, отклоняваща обувка или повредена опорна плоча -, които са позволили на системата да излезе от центровка.

С всеки компонент на матрицата, съпоставен с неговата функция и режим на повреда, следващият въпрос става практичен: как всъщност се държи целият този възел по време на един ход на пресата? Отговорът разкрива защо последователността и времето - не само изборът на компонент - определят дали матрицата произвежда добри части или скрап.

Как функционира структурата на матрицата по време на цикъла на щамповане

Списък с части ви казва какво има в матрицата. Процесът на щамповане ви казва какво всъщност правят тези части при натоварване и движение. Всеки компонент се задейства в точна последователност и тази последователност не е произволна - тя е проектирана така, че подравняването винаги се установява преди да се приложи сила и материалът винаги се контролира, преди да бъде освободен. Ето как един ход на натискане се разгръща като координирано механично събитие.

1. Започва спускане на овен- Бутонът на пресата задвижва горния модул надолу. Все още не съществува режеща сила; системата е в свободно пътуване.
2. Водещите стълбове зацепват втулките- Преди нещо да влезе в контакт с детайла, водещите щифтове влизат в съответните си втулки и фиксират горната и долната половина в центровка в рамките на 0,0001 инча.
3. Стриперът влиза в контакт с материала на лентата- Пружинно-плочата за отстраняване достига до ламарината и го притиска плоско към блока на матрицата, предотвратявайки повдигане или изкривяване по време на рязане.
4. Ударите проникват в материала- При потвърдено подравняване и стабилен материал, щанци влизат в листа. Дълбочината на проникване обикновено е 30 до 40 процента от дебелината на материала, преди да започне счупването.
5. Получава се отделяне или формоване на материала- Контролираната фрактура се разпространява от ръба на поансона до ръба на матрицата през хлабината или материалът се влива в образуващи се кухини.
6. Изхвърляне на скрап- Изрязаните охлюви преминават през отвора на блока на матрицата и падат свободно през релефните канали в обувката на матрицата.
7. Стриппер задържа материала по време на изтегляне на щанца- Докато цилиндърът се движи назад, пластината за отстраняване остава притисната към лентата, предотвратявайки повдигането й с прибиращите се поансони.
8. Рам се връща в горната мъртва точка- Лентата може свободно да премине към следващата позиция и цикълът се повтаря.

Последователността на годежа от спускането на овен до материалния контакт

Обърнете внимание на логиката, вложена в стъпки две до четири. Водещите стълбове се захващат първи, контактите за оголване - втори, а ударите - трети. Това не е случайно - това е основният инженерен принцип зад всяка операция по щамповане. Ако поансоните са в контакт с материала, преди водачите да са установили подравняване, дори няколко хилядни от страничното отклонение ще доведе до неравномерно пространство около среза. Едната страна би показала прекомерни грапавини, докато противоположната страна би показала преобръщане. Структурата налага правилна последователност чрез физическа геометрия: водещите стълбове винаги са по-дълги от поансоните, а стриперите винаги стърчат под върховете на поансона в покой.

Силов поток през структурата на матрицата

Представете си, че пресата доставя 50 тона в долната част на хода. Тази сила не се появява просто на върха на удара -, тя се движи през структурна верига. От бункерът тонажът преминава през стеблото в горната плоча, разпространява се през опорната плоча, концентрира се чрез отделни удари в материала, прехвърля се в блока на матрицата, разпръсква се през обувката на матрицата и накрая се смила в опората на пресата.

Всеки елемент в тази верига трябва да издържа на деформация при своя дял от натоварването. Анеправилно подравнен ударгенерирането на небалансирани хоризонтални сили - дори отместване от 0,0015 инча може да доведе до разлика в силата, надвишаваща 175 фунта върху един-инчов отвор - ще се опита да избута компонентите на матрицата настрани. Структурната реакция трябва да поеме тези странични натоварвания чрез направляващи щифтове, блокове на петата и монтаж на компоненти, без да позволява позиционно изместване. Това е, което отличава твърдия процес на метално щамповане от небрежния: всеки структурен елемент е оразмерен не само за вертикална компресия, но и за страничните сили, които рязането и формоването неизбежно генерират.

Функция за връщане и отстраняване

Върнатата половина от процеса на матрицата получава по-малко внимание, отколкото заслужава. Тъй като поансоните се отдръпват от материала, триенето и еластичното пружиниране карат лентата да захваща повърхностите на поансона. Без активна функция за оголване, листът се повдига от блока на матрицата, възниква неправилно подаване при следващото придвижване и следващият ход се блъска в неправилно позициониран материал.

Пружинните-очистители решават това, като поддържат натиск надолу върху лентата по време на изтеглянето на перфоратора. Необходимата сила на оголване може да се изчисли: дължината на срязване, умножена по дебелината на материала, умножена по приблизително3500 psiдава минималната сила, която трябва да доставят пружините на стрипера. Твърде малко сила и лентата се повдига. Твърде голямо и ненужно натоварване се добавя към цикъла на пресоване, увеличавайки износването на пружините и монтажния хардуер.

Този процес на щамповане на ламарина - затягане, рязане, оголване, придвижване - се повтаря стотици пъти в минута във високо-прогресивни щанци. Структурната система не просто държи частите на място. Той организира синхронизирана механична последователност, където подравняването, силата и контролът на материала трябва да се извършват в точно правилния ред, всеки един удар. Когато тази последователност влошава - износените втулки забавят подравняването, отслабените пружини не успяват да задържат материала плосък - качеството на частта се разпада, въпреки че нито един отделен компонент не е видимо счупен.

Системата за водачи стои в горната част на тази последователност с добра причина. Неговият дизайн определя колко точно може да се изпълни целият цикъл, което повдига по-дълбок структурен въпрос: какъв тип направляваща система отговаря най-добре на изискванията за скорост, сила и прецизност на дадено приложение?

Водещи системи и прецизно подравняване под товар

Всеки структурен компонент в матрицата за щамповане зависи от една подсистема, която първо върши работата си: направляващата система. Той установява подравняване преди тонажните потоци, преди ударите да докоснат материала, преди да започне рязане или формоване. Объркайте направляващата система и всеки компонент надолу по веригата работи в компрометирано състояние - хлабините се изместват, поансоните се износват неравномерно и размерите на частта излизат извън допустимите граници.

Отговорността на направляващата система е измамно проста: поддържайте точна връзка между горната и долната половина на матрицата при динамични условия. „Динамичен“ е ключовата дума. Комплект матрици за щамповане, разположен на маса, винаги е подравнен. Едно въртене с 300 удара в минута в преса за щамповане, абсорбиране на-силите на рязане извън центъра и топлинното разширение, е съвсем различно предизвикателство. Структурните избори тук - тип щифт, разположение и контрол на толеранс - определят дали подравняването се задържа за милиони цикли или се влошава в рамките на седмици.

Водачи на сачмени{0}}лагери срещу водачи на обикновени втулки

Два типа направляващи системи доминират в дизайна на матрицата за щамповане и всеки отразява различен инженерен компромис-между прецизност, товароносимост, скорост и цена.

Фрикционни щифтове (обикновени бронзови водачи на втулки)използвайте щифт от закалена инструментална стомана, поставен в алуминиева-бронзова втулка, обикновено с хлабина около0,0005 инчамежду щифта и отвора на втулката. Материалът на втулката често съдържа графитни тапи за намаляване на триенето, а модулът изисква смазване с грес под високо-налягане. Тези системи са отлични там, където се очаква тежка странична тяга - големи операции по формоване, тежки матрици за изтегляне и приложения, при които страничните сили биха повредили по-деликатни лагерни възли. Тяхната товароносимост на единица напречно-сечение е по-висока от системите със сачмени-лагери, тъй като силата се разпределя по непрекъсната повърхност, а не върху точкови контакти.

Компромисът-? Фрикционните щифтове генерират топлина при по-високи скорости, ограничавайки скоростта на цикъла. Те също така затрудняват разделянето на матрицата - издърпването на горната обувка от голяма матрица с фрикционни щифтове рискува да повдигне модула и да огъне стълба. Магазините, работещи с тези системи на по-големи комплекти матрици за щампи, често разчитат на хидравлични сепаратори за матрици, за да поддържат обувките успоредни по време на разглобяване.

Водещи щифтове-за сачмени лагерикарайте върху закалени стоманени топки, поставени в алуминиева клетка. Щифтът-и-лагерният възел всъщност е с около 0,0002 инча по-голям от отвора на втулката - дизайнерска характеристика, която производителите наричат ​​„отрицателен наклон“, тъй като елиминира всички луфтове,-свързани с хлабината. Това предварително заредено прилягане осигурява по-плътно подравняване, отколкото могат да постигнат фрикционните системи, което прави водачите на сачмените-лагери стандарт за високо-скоростни прогресивни матрици, където хлабината-до-щанца трябва да остане постоянна при 200+ удара в минута.

Допълнителните предимства включват лесно отделяне на матрицата (без свързване чрез триене означава, че обувките се плъзгат свободно) и намалено генериране на топлина при скорост. Ограничението е толерантността на страничната сила - сачмените лагери пренасят страничните натоварвания чрез точков контакт, а силните извън-центърни сили могат да вдлъбнат сачмени релси или да счупят възлите на клетката. Щифтовете на сачмените-лагери никога не трябва да се смазват; само лекото масло поддържа тяхната функция, без да привлича отломки в сачмите.

Разположение на водещия щифт и център на натиск

Изборът между сачмен{0}}лагер и фрикционни водачи е само половината от проблема с дизайна на матрицата за метално щамповане. Къде да поставите тези щифтове има значение точно толкова, колкото и какъв тип изберете.

Представете си прогресивна матрица с дванадесет режещи удара, повечето концентрирани от лявата страна на лентата. Когато пресата се задейства, силата на рязане не се разпределя равномерно по обувката на матрицата - тя се концентрира наляво. Това създава -резултантна сила извън центъра, наречена център на натиск (понякога наричан център на режеща сила). Ако водещите щифтове са разположени симетрично върху матрицата, докато силите на рязане действат асиметрично, небалансираният момент се опитва да повдигне горния модул -, като го накланя спрямо долната половина.

Инженерното решение е просто като концепция: изчислете центъра на натиск чрез сумиране на силата на рязане във всяка станция, умножена по нейната позиция, след което разделете на общата сила на рязане. Това дава координатата X-Y, където действа резултантната. Водещите щифтове трябва да бъдат разположени така, че тяхната опорна геометрия да поддържа тази точка, предотвратявайки превишаването на рамото на момента, на което направляващата система може да устои без деформация.

На практика това означава, че понякога е необходимо поставянето на асиметричен водещ щифт. Щанца с операции за рязане, концентрирани в единия край, може да се нуждае от водещи стълбове, изместени към този край, вместо да бъдат поставени в традиционните четири ъгъла. Пренебрегването на този принцип е често срещана първопричина за неравномерно износване на поансона - едната страна на матрицата работи по-плътно от другата, тъй като горният модул е ​​фино наклонен при всеки удар от небалансирани сили, на които направляващата система не може да противодейства от текущата си позиция.

Подреждане на толерантност-нагоре в направляващи модули

Дори идеално избраната, идеално поставена направляваща система се влошава, ако отделните толеранси на компонентите не се контролират като верига. Това е проблемът за натрупване-на толеранса, приложен към инструментите за метално щамповане, и той директно определя дали матрицата поддържа проектираната си хлабина-до-щампа през експлоатационния си живот.

Помислете за размерната верига, която свързва върха на поансона с отвора на матрицата за свързване. Тази верига включва: диаметър на водещия щифт, диаметър на отвора на втулката, преса на втулката-поместване в отвора на обувката на матрицата, позиция на отвора на обувката на матрицата спрямо блока на матрицата и позиция на отваряне на блока на матрицата. Всеки размер носи своя собствена граница на толерантност - обикновено шлифована до 0,0001 инча за направляващи компоненти. Но толерансите се натрупват. Използвайки анализ на най-лошия -случай, ако пет компонента допринасят за +/-0,0001 инча, общата потенциална вариация достига +/-0,0005 инча. -, което е значително, когато проектираната от вас хлабина от щанца до матрица може да бъде 0,002 инча на страна при тънки материали.

Статистическите методи (RSS анализ) предлагат по-реалистична картина за производствени сценарии. Същата пет-компонентна верига при +/-0,0001 инча всеки произвежда комбинирана вариация от приблизително +/-0,00022 инча при допускания за нормално разпределение. Ето защо високопрецизните комплекти матрици за щамповане определят по-строги допуски на водещите компоненти, отколкото на по-малко критичните характеристики - водещата система се намира в горната част на веригата за подравняване и всяка вариация там се разпространява до всяка станция за рязане и формоване в матрицата.

Практическите стратегии за контролиране на този набор-включват:

• Определяне на по-строги допуски за едно или две измерения, които допринасят най-много за общата вариация (обикновено диаметърът на отвора на втулката и водещия щифт)
• Намаляване на дължината на веригата чрез монтиране на водещи втулки директно в обувката на матрицата, а не през междинни плочи
• Използване на съвпадащи комплекти - направляващи щифтове и втулки за шлайфане като двойки, а не според независими спецификации
• Проверка на сглобеното подравняване (действителна хлабина между щифта-към-втулката, измерена в завършената матрица), вместо да разчитате единствено на сертификати за отделни компоненти

Водеща система, която започва от ръба на приемливо подравняване поради натрупване на толеранс, ще премине в неприемлива територия много по-рано от тази с резервен толеранс. Тази ускорена деградация се проявява като увеличаване на височината на бора с течение на времето, непостоянни размери на дупка-до-отвор и съкратени интервали между спиранията за поддръжка.

Подравняването е само половината от това, което държи материала под контрол по време на цикъла на щамповане. Другата половина - физически държи лентата плоска и я освобождава чисто от ударите - зависи от напълно различна структурна подсистема със собствен дизайн-компромиси и предизвикателства при интегрирането.

Дизайн на стрипперна система и структурна интеграция

Стриптизьорката върши две задачи на всеки удар. По пътя надолу тя захваща лентата плоско към блока на матрицата, за да предотврати повдигане или изкълчване по време на операции за щамповане. По пътя нагоре той избутва материала от щанците, така че лентата да може да напредва чисто. Тези две функции - задържане-натиснато и отстраняване - поставят конкуриращи се изисквания към структурата на матрицата. Задържането-изисква ранно ангажиране и силен натиск. Отстраняването изисква продължителна сила по време на изтеглянето на удара. Системата, която изберете да достави тази сила, оформя физическия дизайн на горния възел по начини, които преминават през всеки друг компонент на матрицата на пресата.

Пружинни стрипери срещу азотни газови пружини срещу уретанови системи

Три системи доминират в приложенията на инструменти за щамповане и матрици, всяка от които се интегрира в структурата на матрицата по различен начин:

Механични устройства за отстраняване на винтови пружиниса най-честият избор за прогресивни матрици. Пружините се монтират в джобове със зенкер, машинно обработени директно в горната плоча или държача на поансона, като плочата за отстраняване плава върху поддържащи блокове или макари отдолу. Те са прости, евтини и лесни за подмяна. Структурното изискване е ясно: дълбочината на джоба трябва да поеме пълното компресиране на пружината плюс работния ход, а горната плоча трябва да има достатъчно напречно-сечение, оставащо след обработката на джоба, за да понесе натоварвания на пресата без напукване. Както препоръчва ръководството на промишлеността, пазачите или макарите осигуряват по-добра твърдост и водене от болтовете за отстраняване, които са склонни да се огъват при високо налягане при отстраняване.

Азотни газови пружинигенерира два до три пъти силата на спирална пружина в приблизително същия отпечатък. Тяхната почти-постоянна мощност по време на хода ги прави особено ценни за операции, при които постоянният-натиск надолу предотвратява проблеми с образуването на щамповане като набръчкване или изместване на материала по време на изтегляне. Структурно, азотните бутилки изискват прецизни -пробити монтажни отвори с тесни толеранси на концентричност, а горната плоча трябва да е достатъчно дебела, за да побере цялото тяло на бутилката. Практическо правило: ограничете хода на буталото до 85 процента от номиналния максимум, за да удължите живота на цилиндъра, което означава, че дизайнерът на матрицата трябва да отчете този намален ход, когато задава хода на тампона.

Уретанови стрипериизползвайте полиуретанови еластомерни подложки или бутони, които генерират прогресивно съпротивление - колкото повече се компресират, толкова по-силно се отблъскват. Те изискват ограничителни джобове, машинно изработени в горния модул, за да предотвратят странично издуване при натоварване. Уретанът осигурява висока плътност на силата в компактни пространства, което го прави полезен там, където вертикалната недвижима площ е ограничена. Ограничението е чувствителността към топлина: високо-скоростните операции, които генерират топлина от триене, влошават еластичността на уретана с течение на времето, намалявайки консистенцията на отстраняване.

Структурна интеграция и изчисления на сила

Независимо от вида на системата, стриперът трябва да генерира достатъчно сила, за да преодолее сцеплението на материала при всеки удар едновременно. Това захващане идва от триене и еластично връщане назад - същите сили, които карат щамповащите заготовки да следват удара нагоре. Стандартното изчисление започва от10 до 20 процента от общата сила на рязане, с добавен минимум 30 процента коефициент на безопасност. За устройства за отстраняване, използвани също като скоби по време на формоване, утроете теоретичното налягане на пружината, за да предотвратите нежелано движение на материала, докато се работи.

Когато структурният монтаж не може да се справи с тези сили - умората на болтовете, плочите се изкривяват, пружинните джобове се напукват в ъглите им - резултатите се проявяват веднага върху частите. Непоследователното оголване причинява грешки при подаване в прогресивните щанци, създава вариация на размерите от неправилно регистриране на лентите и ускорява износването на щанцата, като позволява на материала да се влачи срещу повърхностите на щанцата по време на изтегляне.

Изборът на правилната система се свежда до съпоставяне на изискванията на приложението спрямо структурните ограничения:

• Дебелина на материала- По-дебелите ръкохватки на приклада пробиват по-силно, изискват по-голяма сила на оголване и по-твърди мерки за монтаж
• Брой пробиващи удари- Повече удари означават повече обща сила на отстраняване; Броят и разположението на пружините трябва да разпределят това натоварване равномерно върху пластината за отстраняване
• Метод на подаване на лента- Въздушното подаване и високо{1}}скоростното подаване на ролки изискват бързо освобождаване на лентата; забавеното отстраняване на слабите пружини причинява неправилно подаване при скорост
• Необходимата сила на оголване спрямо наличното пространство- Когато винтовите пружини не могат да осигурят достатъчно сила в наличната дълбочина на гнездото, стават необходими азотни бутилки или уретан въпреки по-високата цена

Добре-интегрираната система за отстраняване е невидима по време на производството - частите се оголват чисто, лентата напредва навреме и качеството остава постоянно през милиони цикли. Лошо интегриран такъв се обявява чрез издърпване на плужеци през матрицата, части, залепнали за щанци, и характерния трясък на забавено оголване, който опитните оператори на инструменти за щамповане и матрици разпознават незабавно. Тези симптоми се дължат на структурни решения, взети по време на проектирането: колко сила, къде действа и дали монтажът може да я поддържа за неопределено време без умора.

Дизайнът на стриппера е една ос на структурна вариация в матрицата. Другата основна ос е самият тип матрица - прости, сложни, прогресивни и трансферни конфигурации, всяка от които пренарежда същите тези компоненти в фундаментално различни структурни оформления, за да реши различни производствени проблеми.

Как се променя структурата при различните видове матрици

Едни и същи компоненти - щанци, щанцови блокове, устройства за отстраняване, направляващи системи - се появяват в почти всяка матрица за метално щамповане. Това, което се променя между типовете матрици, не са самите части, а как са подредени, колко станции съществуват и какви структурни мерки се добавят за придвижване на материала през инструмента. Всеки тип матрица за щамповане представлява различен отговор на един и същ въпрос: как организирате механична структура, за да произведете специфична част при целеви обем и цена?

Мислете за това като за еволюционна прогресия. Обикновените матрици решават най-основния проблем с минимална структура. Всеки следващ тип добавя сложност за справяне с повече операции, по-строги толеранси или по-големи производствени обеми. Разбирането на това какво се променя структурно - и защо - прави решението за избор много по-интуитивно.

Проста структура на матрицата

Една проста матрица извършва една операция на ход на пресата: единична заготовка, едно пробиване или едно огъване. Структурата му е минимална. Един удар, един отвор на матрицата, основна направляваща система и пластина за отстраняване. Горните и долните модули отразяват основното оформление, описано по-рано, но без допълнителните функции, необходими за много-операционна работа.

Структурната простота има предимства. По-малко компоненти означават по-кратки времена за изграждане, по-ниски разходи за инструменти и лесна поддръжка. Но компромис-е пропускателната способност. Ако една част се нуждае от пет операции, тя трябва да премине през пет отделни прости матрици на пет отделни преси -, всяка от които изисква собствена стъпка за настройка, подравняване и обработка. За производство с малък{6}}обем или наистина основни геометрии този подход работи. За нещо сложно или голям-обем, структурната инвестиция се измества към матрици, които консолидират операциите.

Сложна структура на матрицата

Сложното щамповане решава специфичен проблем: как изрязвате вътрешни елементи и външни контури в идеална концентричност? Отговорът е структурна инверсия. В сложната матрица заготовката се намира в долния модул, докато отворът за заготовката се премества към горната половина. Пробивните поансони също се монтират в долната матрица, като техните съвпадащи отвори на матрицата са в горния модул. Всичко се реже едновременно с един удар.

Тази обърната подредба добавя структурна сложност. Долният модул сега съдържа както заглушителен поансон, така и пробиващи поансони, които трябва да поддържат прецизни позиционни връзки един към друг. Горният модул държи както пръстена на матрицата за заглушаване, така и бутоните на матрицата за пробиване. Необходим е механизъм за избиване или отделяне в горната половина, за да избута завършената заготовка от пръстена на матрицата след всеки ход - компонент, от който обикновените матрици никога не се нуждаят.

Структурната печалба е точността на размерите. Тъй като всички режещи ръбове захващат материала с един ход от една затегната позиция, концентричността от-към-ръба е по-добра от това, което може да се постигне при всяка последователна операция. Ограничението е също толкова структурно: сложните матрици се справят добре с операциите по рязане, но на практика не могат да включват станции за формоване. Тяхното оформление не оставя място за огъване или чертане на геометрия.

Прогресивна структура на матрицата

Процесът на прогресивно щамповане използва напълно различен структурен подход. Вместо да прави всичко на една станция, той разпределя операциите между множество станции, подредени по протежение на линейна лента. Металната намотка преминава през матрицата като непрекъсната лента - лентата на матрицата се придвижва напред с една дължина на стъпка на ход и всяка станция изпълнява определената си операция върху частта от лентата, разположена под нея.

Структурно, това значително увеличава сложността. Матрицата с прогресивна лента може да съдържа осем, дванадесет или двадесет станции, всяка със свой собствен удар-и-комплект матрици, свои собствени средства за отстраняване и собствени пилотни щифтове за регистриране на лентата. Дължината на обувката на матрицата нараства пропорционално с броя на станциите. Прогресивна матрица с дванадесет-станции може да бъде с размери 36 инча или повече в посоката на подаване, в сравнение с шест инча за проста матрица, извършваща една операция.

Допълнителните структурни характеристики, от които простите и сложните матрици никога не се нуждаят, включват:

• Пилотни щифтове на всяка станция- Всяка станция изисква независимо местоположение на лентата, тъй като кумулативната грешка при подаване в дванадесет стъпки иначе би унищожила точността-на-функция.
• Повдигачи на ленти- Пружинни-елементи в долната матрица, които повдигат лентата над повърхността на матрицата между ударите, позволявайки й да се придвижва напред, без да се влачи през режещи ръбове или формовани елементи.
• Непрекъснати или сегментирани пластини за отстраняване- Единична пластина за отстраняване, обхващаща цялата дължина на матрицата, или отделни устройства за отстраняване на всяка станция, в зависимост от изискванията за работа.
• Водачи за склад- Релси, които ограничават страничното движение на лентата по целия път на подаване.

Процесът на прогресивно щамповане произвежда завършена част с всеки ход, след като лентата запълни всички станции -, което го прави най-бързият производствен метод за малки до средни части със сложни характеристики. Тази скорост изисква пропорционално по-голяма структурна твърдост. Със силите на рязане и формоване, действащи едновременно на множество станции, обувката на матрицата трябва да устои на деформация по цялата си дължина, а направляващата система трябва да поддържа подравняване за целия обхват.

Структура на матрицата за трансфер

Щамповането с трансферна матрица наподобява прогресивното щамповане в концепцията - множество станции, последователни операции -, но се различава в един основен структурен аспект. Частта се отделя от лентата на първа станция. От тази точка нататък отделните заготовки се движат между станциите чрез механични трансферни пръсти, вместо да се движат по носеща лента.

Това съществено променя структурните изисквания. Матрицата трябва да побира релси за прехвърляне и пръстови механизми, които достигат до всяка станция, вдигат детайла, преместват го на следващата позиция и го освобождават -, всичко това синхронизирано с хода на пресата. Обувките на матрицата са по-широки от обувките на прогресивната матрица, за да осигурят свободно пространство за хардуера за прехвърляне от двете страни. Всяка станция функционира по-скоро като независима матрица със собствен пълен щанц-и-сглобка на матрица, свързана със съседни станции само чрез механизма за прехвърляне, а не чрез непрекъсната лента.

Трансферните матрици се справят с части, които прогресивните матрици структурно не могат: големи панели, дълбоко-изтеглени черупки и геометрии, които биха разрушили носещата лента по време на формоването. Панелите на каросерията на автомобилите, структурните скоби и тръбните компоненти обикновено работят в системи за прехвърляне. Структурният компромис-е скорост - механизмите за прехвърляне имат ограничения на физическото ускорение, които поддържат скоростите на цикъла под това, което постигат прогресивните матрици.

Структурното развитие от просто към прехвърляне следва ясна логика: всеки тип добавя физическа сложност, за да преодолее специфично ограничение на типа преди него. Обикновените матрици не могат да комбинират операции. Сложните матрици комбинират разфасовки, но не могат да се оформят. Прогресивните матрици комбинират всичко по траекторията на лентата, но не могат да се справят с големи или дълбоко оформени части. Трансферните матрици обработват тези части, като заменят лентата с механичен транспорт - на цената на добавена структура, синхронизация и инвестиция.

Изборът на правилния тип в крайна сметка е решение на структурната икономика. По-голямата сложност означава по-високи разходи за инструменти, по-дълго време за изграждане и повече поддръжка -, но също така и по-висока производителност, по-добра консистенция на детайлите и по-ниски разходи за-част при обем. Това изчисление на разходите-зависи от това как точно се представя структурата на матрицата през експлоатационния си живот, което води дискусията до измеримите резултати, които изборът на структурен дизайн позволява или подкопава.

Как структурният дизайн стимулира производителността на матрицата и качеството на частите

Всеки дефект при щамповане има структурен предшественик. Неравности, неправилно подравнени елементи, преждевременна повреда на перфоратора, издърпване на плужек - това не са случайни събития. Те са предвидими последствия от специфични структурни условия в матрицата. Разликата между матрица, която произвежда чисти части за 2 милиона удара, и тази, която се нуждае от преработване след 200 000, се свежда до това колко добре структурата поддържа своите проектирани връзки при повтарящо се динамично натоварване.

Разбирането на тези причинно-и-следствени връзки превръща поддръжката на матрицата за щамповане от реактивна стрелба в предвидимо инженерно упражнение. Когато знаете кое структурно състояние кой дефект причинява, можете да проследите всеки проблем с качеството назад до неговата първопричина - и напред към конкретната намеса, която го коригира за постоянно.

Структурни причини за често срещани дефекти при щамповане

Помислете за най-честите пропуски в качеството при прецизното щамповане и техния структурен произход:

Неравности от прекомерно или неравномерно разстояние-до-щанца.Неравностите са повдигнати остри ръбове върху елементите на изрязване - най-често срещаният дефект при щамповане. Те се образуват, когато зоните на счупване, инициирани от ръба на поансона и ръба на матрицата, не се срещат точно през дебелината на материала. Структурната първопричина почти винаги е проблем с подравняването. Износените водещи втулки позволяват на горния комплект да се измества странично, създавайки неравномерен просвет около периметъра на поансона. Едната страна се движи стегнато (предизвиквайки силно срязване и износване на инструмента), докато противоположната страна се движи хлабаво (предизвиквайки преобръщане и изпъкване). Както демонстрира изследването на Dayton Lamina, дори когато първоначалната хлабина е зададена правилно, структурната твърдост определя дали тази хлабина остава постоянна при производствени натоварвания - гъвкава обувка на матрицата или влошени водачи ще променят ефективната хлабина по време на работа.

Преждевременно износване на поансона от недостатъчна твърдост на опорната плоча.Когато опорната плоча е твърде мека или твърде тънка за съответния тонаж, главите на перфоратора постепенно се вграждат в повърхността на плочата. Това създава два проблема едновременно: перфораторът губи своята вертикална препратка (ефективно се скъсява с течение на времето, което променя дълбочината на проникване), а гъбестият джоб позволява странична игра, която никога не е била предвидена. Корекцията е проблем със структурна спецификация - опорните плочи трябва да бъдат закалени до поне 58-60 HRC и да са достатъчно дебели, за да разпределят точковите натоварвания от главите на перфоратора, без да се поддават.

Издърпване на охлюв поради неправилна хлабина на матрицата или липсващи функции за задържане.Издърпването на охлюв се случва, когато нарязаните охлюви следват поансона обратно през отвора на матрицата, вместо да падат свободно. В структурно отношение това се случва, когато хлабината на матрицата е твърде стегната (създаване на вакуумен ефект, когато поансонът се изтегля) или когато на блока на матрицата липсват функции за задържане на удара, като вдлъбнатини, ъглови релефи или вакуумни{1}}канали за счупване. В щампи за щамповане на ламарина, работещи с висока скорост, издърпването на охлюв е особено опасно - изтеглен охлюв, който кацне върху повърхността на лентата, ще бъде щампован в следващата част, създавайки дефект, наречен следа на охлюв или отпечатък на щампа.

Несъответствие поради влошаване на водещата система.Водещите втулки се износват в продължение на милиони цикли. Тъй като диаметърът на отвора на втулката се увеличава дори с 0,0002 до 0,0003 инча, горният възел печели хлабина, която се превръща директно в вариация на хлабината на всяка станция за рязане. Според индустриалния анализ на дефектите при щамповане, износените водещи щифтове или втулки са сред основните първопричини за неправилно подаване, неточности в размерите и прогресивно разместване на характеристиките при голямо-серийно производство.

Принципи за хлабина на матрицата, свързани със структурата

Хлабината обикновено се изразява като процент от дебелината на материала на страна - разстоянието между режещия ръб на поансона и отвора на матрицата. Традиционната практика използва приблизително 5 процента на страна като универсална базова линия. Този подход вече не е валиден. Тъй като стоманите с по-висока{5}}якост и усъвършенстваните материали вече са често срещани, хлабината трябва да се избира въз основа както на якостта на опън, така и на дебелината на материала, а не само на вида на материала. По-дебелите листове и по-високите-степени на якост изискват прогресивно по-голяма хлабина, за да се управляват натоварванията на инструмента и да се предотвратят режими на повреда при откъртване.

Ето структурната връзка, която повечето инженери пропускат: хлабината не е просто число, което задавате по време на изграждане. Условие е, че структурата на матрицата трябва активно да се поддържа през милиони цикли. Обувка за матрица, която се отклонява на 0,001 инча под натоварване, ефективно променя хлабината от едната страна на среза, докато я намалява от другата. Износените водещи втулки създават подобна асиметрия. Дори топлинното разширение по време на дълги производствени цикли може да промени ефективния хлабина, ако структурните компоненти не са проектирани с оглед на управлението на топлината.

Целта на байпасните прорези в матриците за щамповане добавя друго структурно измерение към контрола на материала. Отрицателните и положителните байпасни прорези в матриците за щамповане на ламарина служат за управление на напрежението на лентата и предотвратяване на повдигане между станциите. Положителни байпасни прорези - малки изпъкнали елементи на лентата - контактуват с повърхността на матрицата и ограничават движението на лентата надолу. Отрицателните байпасни прорези - малки изрязани характеристики - осигуряват облекчение, което предотвратява изкълчването на материала, когато лентата изпитва компресия между формовъчните станции. Разбирането как отрицателните и положителните байпасни прорези в матриците за щамповане на ламарина взаимодействат с хлабината и поведението на лентата е от решаващо значение за приложения с прогресивни матрици, където материалът трябва да тече предсказуемо през дванадесет или повече станции без повдигане, изкривяване или неправилно регистриране.

На практика това означава, че здравината на конструкцията не е луксозна спецификация -, а е стратегия за поддръжка на хлабината. Всяка хилядна от инча, която обувката на матрицата, направляващата система или опорната плоча допуска при отклонение или хлабина, е хилядна, която се изважда от (или добавя към) вашия проектиран хлабина. С течение на времето структурната деградация премества хлабината извън оптималния й прозорец и процентът на дефектите се покачва съответно.

Удължаване на живота на матрицата чрез структурни решения

Животът на матрицата -, измерен в удари между интервенциите по поддръжка -, е пряка функция на това колко добре структурните компоненти устояват на силите, които поемат при всеки цикъл. Три категории структурен избор водят до дълголетие:

Спецификация на материала.Класът и твърдостта на инструменталната стомана определят колко бързо се износват режещите ръбове и колко добре плочите издържат на деформация. Обичайните избори включват D2 инструментална стомана (58-62 HRC, отлична устойчивост на износване за приложения при рязане), M2 високо-скоростна стомана (64-66 HRC за малки щанци, изискващи максимална твърдост), удароустойчива стомана S7 за операции на формоване и A2, където якостта е по-важна от пиковата твърдост. Изборът е структурен, защото определя колко дълго всеки компонент поддържа проектните си размери при повтарящо се натоварване.

Повърхностни обработки.Йонно/плазменото азотиране се очертава като особено ефективно лечение за удължаване на живота на матрицата, особено при усъвършенствани стомани с висока-якост. За разлика от хромирането -, което отлага тънък повърхностен слой, който може да се отчупи или отлепи при високи херцови напрежения -, азотирането създава втвърден дифузионен слой с дълбочина над 0,010 инча директно в материала на субстрата.Проучванията показватче азотираните повърхности издържат повече от 850 000 удряния в сравнение с приблизително 600 000 за хром-покрити повърхности в същото приложение, като един случай достига 1,2 милиона удряния върху кухина на матрицата на подовата плоча. PVD покрития като хромен нитрид (CrN) и титанов алуминиев нитрид (TiAlN) добавят допълнителна устойчивост на износване, когато се прилагат върху азотирани субстрати върху по-малки вложки и щанци.

Структурно оразмеряване и твърдост.По-малка щанцова обувка, която се отклонява при натоварване, принуждава щанцоването на режещите ръбове, за да поемат страничните напрежения, за които те никога не са били проектирани, ускорявайки раздробяването на ръбовете и намалявайки интервалите на повторно шлайфане. Правилно оразмерени структурни компоненти - матрици с достатъчно дебелина, за да ограничат деформацията под 0,0005 инча, поддържащи плочи достатъчно твърди, за да предотвратят вграждане на главата на удара, направляващи компоненти с достатъчно опорна повърхност за разпределяне на страничната тяга - удължават интервала между спиранията за поддръжка, като поддържат всички компоненти в рамките на проектираната им работна обвивка.

Връзката е мултипликативна. Матрица с правилната инструментална стомана, правилно обработени повърхности и правилно оразмерени конструктивни елементи ще работи пет до десет пъти по-дълго между поддръжката, отколкото тази, при която всеки отделен фактор е недостатъчно определен. Честотата на поддръжка на матрицата за щамповане не се определя основно от това колко силно работят поансоните -, а се определя от това колко добре заобикалящата ги структура предпазва тези поансони от сили и отклонения, които никога не трябва да изпитват.

За инженерите, работещи върху тези структурни решения - оптимизиране на хлабината за специфични материали, проектиране на геометрия на байпасни прорези за контрол на лентата или избиране на повърхностни обработки, за да съответстват на целите за производствен обем - взаимодействията между променливите могат да бъдат сложни. Ресурси катоПерсонализираните решения на YICHEN за щампи за щампованепредлагат-специфични инженерни консултации за приложения за екипи, които се ориентират в тези-компромиси, особено около контрола на неравностите, управлението на материалния поток и оптимизирането на хлабините, където стандартните указания не отговарят на уникалните геометрии на частите.

Структурните решения, които удължават живота на матрицата и предотвратяват дефекти, в крайна сметка са безсмислени без контекст. Правилният клас на материала, типът водач и спецификацията на хлабината зависят от приложението - какъв материал щамповате, колко части са ви необходими и какви допуски изисква крайният продукт. Съответствието на структурата с приложението е мястото, където инженерната преценка замества общите насоки.

Избор на правилната структура на матрицата за вашето приложение

Знанието как структурата влияе върху производителността е ценно. Знаейки коя структура да посочите за вашата конкретна част, материал и целеви обем е това, което всъщност стартира проекта. Разликата между разбирането на типовете матрици и уверения избор на един се свежда до съпоставяне на няколко променливи на приложението със структурните възможности, предлагани от всяка конфигурация.

Съответствие на структурата на матрицата с изискванията на приложението

Пет фактора ръководят решението за структурна конфигурация за всеки проект за щамповане на метал:

Сложност на частта.Пребройте характеристиките - дупки, извивки, рисунки, щампи. Част с два пробити отвора и едно огъване може да работи в комбинирана матрица. Част с петнадесет функции в множество етапи на формоване се нуждае от прогресивно или трансферно оформление. Всяка допълнителна функция добавя станция, която добавя дължина на обувката на матрицата, обхват на направляващата система и сложност на стрипера.

Вид и дебелина на материала.Материалът диктува изискванията за тонаж, спецификациите на хлабината и понякога структурната твърдост, необходима в самата обувка на матрицата. Стоманите с по-висока -якост изискват по-тежки структурни елементи и по-твърди видове инструментална стомана при режещите ръбове. Производственият процес на метално щамповане се променя фундаментално, когато преминете от мека стомана към неръждаема или алуминиева сплав.

Годишен обем.Под 10 000 части годишно простите или сложните матрици обикновено имат икономически смисъл. Между 50 000 и 500 000 части, прогресивните матрици оправдават по-високите си разходи за инструменти чрез драстично по-ниска цена за-част. Над 500 000, първокласни структурни характеристики - твърдосплавни вложки, водачи на сачмени-лагери, стриппери за азот - се изплащат с удължено време на работа между спиранията за поддръжка.

Изисквания за толерантност.Части с критични характеристики-до-размери на характеристиките под +/-0,05 mm изискващи сачмени{5}}водещи системи, прецизни-щанцови блокове и структурна твърдост, която предотвратява всякакви промени в хлабината, предизвикани от деформация. По-хлабавите допуски позволяват по-прости, по-евтини структурни подходи.

Вторични операции.Ако текущият ви процес насочва частите през три отделни матрици за пробиване, формоване и подрязване, консолидирането в една прогресивна матрица елиминира обработката, подобрява подравняването на характеристиките и намалява подовото пространство -, но само ако обемът оправдава структурната инвестиция.

Съображения за материал и обем

Изборът на материал променя структурните изисквания по начини, които хващат инженерите неподготвени. Процесът на щамповане на алуминий, например, изисква по-големи разстояния от -до-щампа в сравнение със стоманата, за да се избегне натъртване, а повърхностите на матрицата често се нуждаят от DLC или TiCN покрития за предотвратяване на адхезията на материала. По-ниският модул на еластичност на алуминия означава приблизително три пъти по-голяма еластичност в сравнение със стоманата -, принуждавайки станции за повторно захващане или над-геометрия на огъване в структурата на матрицата, която би била ненужна за части от мека стомана. В структурно отношение алуминиевите матрици за щамповане също могат да се възползват от по-твърдите обувки на матрицата, за да компенсират тенденцията на материала да произвежда по-малко предвидим материален поток по време на формоване.

Една автомобилна щамповаща матрица за -здрави стоманени подсилвания на каросерията е изправена пред противоположното предизвикателство: екстремни тонажни натоварвания, които изискват по-дебели опорни плочи, устойчиви на удар-инструментални стомани като S7 в станциите за формоване и направляващи системи, оценени за голям страничен натиск. Големите-машини за щамповане на автомобили, работещи с милиони или повече части годишно, оправдават всяка първокласна структурна характеристика - приносът на-разходите за част дори на прогресивна матрица от $500 000 пада под $0,50 при тези обеми, което прави усъвършенстваните функции икономически тривиални в сравнение с цената на непланиран престой.

Сравнете това с прототипи в малък-обем или краткосрочно{1}}производство. Тук структурните инвестиции следват друга логика. Меките инструменти, простите конфигурации на матрицата и стандартните водещи компоненти поддържат предварителните разходи управляеми, като същевременно приемат по-високи цени за-част и по-кратък живот на матрицата. Матрицата от ламарина за 2000-парчета годишно не се нуждае от карбидни вложки или азотни газови пружини - тя трябва да бъде изградена бързо, да работи надеждно за ограничения си живот и да остане в рамките на бюджета.

Кога да инвестирате в разширени структурни характеристики

Разширените функции струват повече предварително, но намаляват общите разходи за притежание, когато производствените изисквания ги оправдават. Решението не зависи от това дали дадена функция е „по-добра“ -, а дали приложението ви генерира достатъчно цикли или изисква достатъчно прецизност, за да възстанови инвестицията.

• Водещи системи-съчмени лагери- Оправдано при работа над 150 удара в минута или когато хлабината от удар-до-щанца трябва да остане в рамките на +/-0,0002 инча през целия производствен цикъл
• Газови азотни пружини- Оправдано, когато постоянната-сила на задържане или премахване е критична (операции на теглене, материали с висока-якост) и винтовите пружини не могат да осигурят адекватна сила в наличното пространство
• Карбидни вложки в режещите ръбове- Оправдано, когато целите за живот на матрицата надхвърлят 1 милион удара или при щамповане на абразивни материали като ламинирания от неръждаема стомана или силициева стомана
• В -разпоредбите за разпознаване на умиране- Оправдано за щанци за автомобилно щамповане и други-критични за безопасността приложения, където-наблюдението в реално време на неправилно подаване, късо подаване или издърпване предотвратява дефекти в сглобяването надолу по веригата
• PVD или азотиране повърхностни обработки- Оправдано, когато интервалите на поддръжка трябва да надвишават 500 000 хода между повторното шлайфане, особено при формовъчни повърхности, подложени на износване на лепило

Използвайте този контролен списък, когато задавате структура на матрицата за нов проект:

• Определете годишния обем и очакваната продължителност на живота на матрицата (общо ходове през целия живот)
• Пребройте всички характеристики на частта и определете минималния брой станции
• Определете вида на материала, дебелината и якостта на опън, за да установите хлабината и тонажа
• Посочете критичните допуски и определете класа на точност на направляващата система
• Оценете дали частта може да остане върху носеща лента (прогресивна) или изисква индивидуална обработка (трансфер)
• Изчислете изискванията за сила на оголване въз основа на броя на ударите и захващането на материала
• Определете дали операциите по формоване изискват постоянна сила (азот) или е достатъчна основна пружинна сила
• Оценете достъпа за поддръжка - матрицата ще работи ли в съоръжение с-възможности на вътрешна инструментална зала?
• Задайте бюджетни граници, като -използвате анализ на рентабилността спрямо прогнозирания обем

Инженерите, които работят по този контролен списък, систематично стигат до структурна спецификация, която отговаря на действителните им нужди - не до-сглобена матрица, която губи капитал, и не недостатъчно-сглобена, която се поврежда преждевременно. За проекти, при които компромисите-стават сложни - оптимизирането на балансиране на хлабините, дизайна на повдигача, контрола на материалния поток и избора на компоненти в множество взаимодействащи променливи - работата с опитни партньори за инструменти ускорява процеса на вземане на решения.Персонализиран инженерен екип на YICHEN за щампованеподдържа този етап чрез свързване на намерението за структурен дизайн с-готови инструменти за производство, особено за приложения, при които стандартните каталожни решения не успяват да отговорят на предизвикателствата, свързани с уникална геометрия или материали.

Често задавани въпроси относно структурата на матрицата за щамповане

1. Какви са основните компоненти на структурата на матрицата за щамповане?

Конструкцията на матрицата за щамповане се състои от два основни блока. Горният комплект включва стеблото, горната плоча, поддържащата плоча, щанцовата плоча, поансоните и пилотите. Долният възел съдържа обувката на матрицата (структурна основа), блока на матрицата (рязане или формиране на кухини), направляващи стълбове и втулки (подравняване в рамките на 0,0001 инча) и пластината за отстраняване. Всеки компонент изпълнява специфична роля в разпределянето на силата, поддържането на подравняването или контролирането на поведението на материала. Премахването или недостатъчното уточняване на който и да е отделен елемент причинява предсказуеми откази надолу по веригата - например, прескачането на опорната плоча на матрица с голям-тонаж води до вграждане на глави на щанци в горната плоча в рамките на хиляди удари.

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

Прогресивните матрици разпределят операциите между множество станции по протежение на непрекъсната лента - металната намотка преминава през нея като свързана лента, напредвайки с една стъпка на ход. Трансферните матрици отделят частта от лентата на първата станция, след което преместват отделни заготовки между станциите с помощта на механични пръсти за трансфер. Структурно, прогресивните матрици изискват по-дълги обувки на матрицата, пилотни щифтове на всяка станция и повдигачи на лентата. Трансферните матрици се нуждаят от по-широки матрици за хлабина на пръстите и хардуер за синхронизиране. Прогресивните матрици работят по-бързо, но не могат да се справят с големи панели или дълбоки изтегляния. Трансферните матрици се приспособяват към тези геометрии при по-ниски скорости на цикъла. Изборът зависи от размера на детайла, дълбочината на формоване и изискванията за производствен обем.

3. Как клирънсът от щанц-до-щанцо влияе върху качеството на щамповането?

Хлабината-до-щанца - разстоянието между ръба на щанцата и отвора на матрицата - директно контролира как материалът се счупва по време на рязане. Твърде малката хлабина причинява прекомерно износване и олющване на инструмента. Твърде големият хлабина води до неравности, преобръщане и лошо качество на ръбовете. Хлабината обикновено е 5-10% от дебелината на материала на страна, но трябва да се регулира въз основа на якостта на опън на материала. Критичният момент, който често се пропуска, е, че хлабината не е просто статична настройка - структурата на матрицата трябва активно да я поддържа в продължение на милиони цикли. Деформация на челюстите на матрицата, износени водещи втулки или влошени поддържащи плочи променят ефективния хлабина по време на работа, дори ако е бил правилно настроен по време на изграждане.

4. Кога трябва да изберете водачи със сачмени-лагери пред водачи с обикновени втулки?

Водачите със сачмени-лагери са по-добрият избор за високо-скоростни прогресивни матрици, работещи над 150 удара в минута или когато хлабината-до- матрицата трябва да остане в рамките на +/-0,0002 инча. Те използват предварително заредено прилягане (отрицателен наклон), което елиминира всякакъв луфт, генерира по-малко топлина при скорост и позволява лесно отделяне на матрицата. Обикновените бронзови водачи на втулки се предпочитат за тежки операции на формоване, изтеглящи матрици или приложения със значителни странични сили - техният непрекъснат повърхностен контакт се справя със страничния натиск по-добре от точковия контакт на сачмените лагери. Обикновените втулки струват по-малко и понасят повече злоупотреби, но ограничават скоростите на цикъла поради топлината на триене и затрудняват отделянето на матрицата при по-големи инструменти.

5. Как избирате правилната структура на матрицата за щамповане за конкретно приложение?

Изборът зависи от пет основни фактора: сложност на частта (броят на характеристиките определя броя на станциите), вид и дебелина на материала (влияе на изискванията за тонаж, хлабина и структурна твърдост), годишен обем (оправдава прогресивна инвестиция в матрици над 50 000 части/година), изисквания за толеранс (диктува класа на точност на направляващата система) и дали операциите могат да бъдат консолидирани от отделни матрици. Инженерите трябва да изчислят общия ход през целия живот, да идентифицират критичните допуски, да оценят дали частта може да остане върху носеща лента или се нуждае от манипулиране при прехвърляне и да оценят възможностите за поддръжка. За сложни-компромиси, включващи оптимизиране на просвета, материален поток и избор на компоненти, консултирането с опитни партньори за инструменти като YICHEN (https://www.yichen-group.com/stamping-die/) може да ускори-вземането на решения.