Глава первая: Что такое штамп для металлической штамповки?

Штамповка металла — это процесс холодной формовки, начинающийся с металлической полосы, известной как заготовка или инструментальная сталь. С помощью одной или нескольких штампов этот метод вырезает и придает металлу желаемую форму листа или профиля. Сила, приложенная к заготовке, изменяет ее геометрию, создавая напряжение, которое делает заготовку пригодной для гибки или придания ей сложных форм. Размеры штампованных деталей, изготовленных этим методом, могут значительно варьироваться — от очень маленьких до очень больших, в зависимости от конкретного применения.

Штамповка металла, также называемая прессованием, включает в себя различные методы, такие как пробивка, вырубка, прокол, чеканка и ряд других операций. Точность проектирования имеет важное значение для обеспечения оптимального качества каждого штампа.

Штампы, используемые в штамповке, представляют собой специализированные инструменты, предназначенные для изготовления конкретных изделий, от простых предметов повседневного обихода до сложных компьютерных компонентов. Они могут быть разработаны для выполнения одной операции или как часть последовательной серии операций, выполняемых поэтапно. Существует четыре типа штамповочных матриц для металла: однопуансонные, многопуансонные, составные и передаточные.

При проектировании штамповочной матрицы следует обратить внимание на сталь и материалы, указанные ниже:

Если штампуемый материал обладает высокой твердостью, например, нержавеющая сталь, то для штамповки необходимо использовать сталь с хорошей износостойкостью, например, Cr12MoV.

1.2 Для мягких материалов, Например, для алюминия требования к износостойкости штамповочных матриц несколько ниже, но следует учитывать адгезию материала, чтобы избежать его прилипания к матрице. Можно выбрать штамповочную сталь с хорошими антипригарными свойствами.

Для штампов, подвергающихся значительным ударным нагрузкам во время работы, например, для штамповочных штампов больших автомобильных крышек, материал должен обладать высокой ударной вязкостью, и в этом случае можно выбрать такие стали, как SKD11.

Если в условиях работы с штампами существует риск коррозии, например, при работе во влажной среде, следует выбирать штамповую сталь с высокой коррозионной стойкостью, например, нержавеющую сталь.

Для небольших партий можно соответствующим образом снизить требования к материалу штампа, выбрать более дешевые материалы, такие как сталь 45, и провести соответствующую термообработку для улучшения характеристик.

Для крупных партий следует выбирать штамповочную сталь с высокими эксплуатационными характеристиками, высокой износостойкостью и длительным сроком службы. Для штамповки штампов в массовом производстве можно использовать такие материалы, как твердый сплав.

Для изготовления высокоточных пресс-форм требуется малая деформация материала, например, стали CrWMn, которая обладает малой деформацией при закалке и подходит для производства высокоточных штамповочных пресс-форм.

Исходя из необходимости соответствия требованиям к эксплуатационным характеристикам, всесторонне рассматриваются цена инструментальной стали, себестоимость обработки и т.д. Например, некоторые новые инструментальные стали обладают хорошими характеристиками, но высокой ценой, поэтому необходимо взвесить соотношение затрат и выгод.

Однопуансонная матрица или штамп состоит из вогнутой формы и пуансона, или из нескольких вогнутых форм и нескольких пуансонов. Каждый пуансон выполняет только одну операцию по формированию отверстия или определенной формы, поскольку его структура и функция фиксированы и предназначены для конкретного процесса обработки металла и не могут применяться в других процессах. Обычно она используется в мелко- и среднесерийном производстве, особенно в ситуациях, когда положение или форма пуансона часто меняются. Она может гибко регулироваться и заменяться в процессе производства, а стоимость однопуансонной матрицы низка. Она подходит для производства небольших партий металлических штампованных изделий с использованием относительно простых процессов.

Сначала поместите металлическую пластину, подлежащую штамповке, в рабочую зону однопуансонной штамповочной матрицы. Заготовку обычно зажимают для обеспечения стабильности во время процесса штамповки. Пуансон однопуансонной штамповочной матрицы опускается, оказывая ударное воздействие на металлическую заготовку. Формируется желаемое отверстие или форма. После завершения удара пуансон поднимается над заготовкой для подготовки к следующей штамповке. Затем вручную извлеките заготовку и повторите описанную выше операцию.

2.1 Более быстрое производство – Возможность выполнения нескольких резов с использованием нескольких штампов.

2.2 Позиционирование заготовки – Загрузка и перемещение заготовки осуществляется легко. Ее можно поворачивать, переворачивать и смещать с минимальными усилиями.

2.3 Сложные геометрические формы – Позволяет создавать сложные геометрические формы без необходимости специальных расчетов или корректировок.

2.4 Обращение с штампами – Штампы легче и дешевле в обращении.

2.5 Инструменты – Инструменты меньше по размеру и удобны в использовании.

Прогрессивная штамповка, также называемая непрерывной штамповкой или пресс-формой, представляет собой штамп для холодной штамповки, в котором полосообразные заготовки штампуются за один проход, а несколько различных станций позволяют одновременно выполнять множество процессов штамповки на одном комплекте пресс-форм. Каждый процесс штамповки в пресс-форме завершается. После этого лента с материалом перемещается на фиксированное расстояние, и заготовки постепенно формируются в непрерывной пресс-форме. Непрерывная формовка — это метод процесса с концентрированными процессами, позволяющий легко выполнять обрезку, надрезку, нарезку канавок, пробивку, пластическую деформацию и вырубку. Все эти процессы выполняются в пресс-форме.

Штамповочный станок с прогрессивной матрицей может выполнять несколько процессов за одну подачу. Ниже представлен типичный рабочий процесс штамповочного станка с прогрессивной матрицей:

(1) Металлическая пластина или полоса подается в прогрессивную матрицу в виде катушки. Система подачи направляет металлический материал, обеспечивая его точное позиционирование в матрице.

(2) Система направляет металлическую полосу в форму, система зажима обеспечивает стабильность металлической полосы на протяжении всего процесса штамповки, а система направляющих обеспечивает точное позиционирование металлической полосы.

(3) Первый этап штамповки: На первом этапе штамповки металлическая полоса проходит через первый пуансон и матрицу для завершения первого этапа штамповки, который может включать пробивку, резку или формовку и т. д.

(4) Металлическая лента направляет заготовку, прошедшую первый этап обработки, к месту выполнения следующего этапа обработки через систему перемещения.

(5) Штамповка второго этапа: На втором этапе металлическая полоса проходит через еще один набор пуансонов и матриц, чтобы завершить второй этап. Этот процесс повторяется по всей форме, при этом каждая операция выполняется на непрерывной металлической полосе.

(6) Продолжайте до тех пор, пока заготовка не пройдет все запланированные процессы.

(7) Выгрузка: После завершения всех процессов заготовка выгружается из формы для следующей операции, такой как сборка или последующая обработка.

3.1 Последовательные штампы идеально подходят для изготовления простых и умеренно сложных деталей с повторяющимися формами и однородными характеристиками.

3.2 Они отличаются высокой эффективностью при непрерывной подаче материала и требуют минимального вмешательства оператора.

3.3 Прогрессивные штампы хорошо подходят для длительных производственных циклов с неизменной конструкцией детали.

3.4 Каждая станция в штампе отвечает за выполнение определенной операции, такой как резка, гибка, пробивка или формовка, по мере продвижения полосы.

Составной штамп — это штамповочный штамп, который одновременно выполняет процессы формирования внутреннего отверстия и внешней формы на одном и том же участке штампа (может выполнять несколько операций штамповки одновременно за один ход). За одну штамповку можно выполнить несколько процессов, включая пробивку нескольких отверстий или придание формы. Многопроцессная конструкция в определенной степени сочетает в себе преимущества однопуансонных и многопуансонных штампов.

Комбинированные штампы применяются во многих операциях штамповки металла. Когда для штамповки детали требуется отштамповать более одного элемента, и эти операции могут выполняться независимо друг от друга, можно использовать комбинированный штамп. Комбинированные штампы обеспечивают отштамповку нескольких элементов металла за один ход пресса. Кроме того, комбинированные штампы обеспечивают превосходную плоскостность детали.

4.1 Эффективность — Комбинированные штампы позволяют вырезать сложные детали за один проход, что исключает необходимость использования нескольких штампов.

4.2 Экономическая эффективность — штамповка с использованием комбинированных штампов позволяет быстро изготавливать детали, экономя время и деньги.

4.3 Скорость — штамповка с использованием комбинированных штампов позволяет изготавливать детали за считанные секунды и производить более 1000 деталей в час.

4.4 Повторяемость. Использование одной матрицы при штамповке с использованием комбинированных матриц гарантирует, что каждая деталь будет иметь одинаковые размеры и конфигурацию.

С помощью автоматических или ручных устройств загрузите обрабатываемое сырье в заданное положение. Когда верхняя форма опускается под действием ползуна пресса, форма, разгрузчик и пуансон в верхней форме сначала соприкасаются с лентой и продолжают создавать давление, а затем внешние кромки пуансона и вогнутая форма воздействуют на форму и пуансон, вызывая образование выпуклостей и впадин. Внутреннее отверстие формы одновременно вырубается и пробивается, отделяя деталь от ленты.

Сырье формуется непосредственно после штамповки в композитной форме.

Штамповка с использованием трансферных штампов аналогична штамповке с использованием прогрессивных штампов, но детали перемещаются с одной станции на другую с помощью механической системы перемещения. В основном используется, когда детали необходимо отделить от ленты, чтобы обеспечить возможность выполнения операций в свободном состоянии. Трансферная матрица может представлять собой одну матрицу или несколько матриц или станков, расположенных в ряд для образования производственной линии. Обычно используется для производства более сложных деталей, где каждая рабочая станция может выполнять различные операции, такие как пробивка, гибка, растяжение и многое другое.

5.1 Передаточные штампы подходят для изготовления сложных деталей, требующих многократных операций и точного позиционирования.

5.2 Они способны производить сложные детали с жесткими допусками.

5.3. Передаточные штампы часто используются в крупносерийном производстве благодаря своей эффективности и возможностям автоматизации.

5.4. Заготовка перемещается между станциями, и на каждой станции могут выполняться такие операции, как резка, гибка, пробивка или чеканка.

При штамповке с использованием передаточного устройства заготовка перемещается с помощью специального механизма. После штамповки на каждой станции заготовка механически или вручную перемещается на следующую станцию ​​для дальнейшей штамповки. Системы штамповки с использованием передаточного устройства могут состоять из нескольких отдельных штампов или из серии штампов.

Как правило, в качестве сырья для штамповки используются сталь, алюминий, медь, нержавеющая сталь и латунь.

6.1 Однопуансонный штамп прост и удобен, но скорость его изготовления низкая.

6.2 Последовательная штамповка позволяет быстро, экономично и с высокой повторяемостью изготавливать детали сложной геометрии.

6.3. Композитная штамповка выполняется за один этап, поэтому она подходит для деталей с относительно простой структурой.

6.4 Передаточная матрица подходит для ситуаций, когда необходимо выполнить несколько процессов за один ход.

Обслуживание

После каждого использования или через регулярные промежутки времени удаляйте с матрицы металлическую стружку, мусор и остатки смазки. Для поддержания чистоты поверхности матрицы используйте щетки, воздуходувки или чистящие растворители (подходящие для материала матрицы). Например, при крупномасштабной штамповке автомобильных деталей матрицу может потребоваться чистить ежедневно.

Регулярно наносите соответствующую смазку, чтобы уменьшить трение между движущимися частями штампа. Высококачественные штамповочные масла или смазки могут предотвратить износ и перегрев. Частота смазки зависит от скорости и нагрузки штампа; для штампа, используемого умеренно, смазка может потребоваться раз в неделю.

Регулярно проверяйте наличие признаков износа, таких как следы износа на пуансонах и матрицах, трещины или деформации. Используйте визуальный осмотр, увеличительные стекла или неразрушающие методы контроля, такие как магнитопорошковая дефектоскопия. Например, проверяйте режущие кромки штамповочных матриц на наличие признаков затупления каждые несколько тысяч циклов штамповки.

Заточка или замена пуансонов и матриц

Если режущие кромки пуансонов и матриц затупились, их можно заточить, чтобы восстановить режущую способность. В случаях сильного износа необходима замена изношенных компонентов. Например, пуансон, используемый для пробивки отверстий, может нуждаться в заточке после определенного количества использований для поддержания чистоты кромок отверстий.

Для небольших трещин или поврежденных участков на корпусе штампа сварка может быть подходящим вариантом ремонта. Однако крайне важно использовать сварочный процесс и присадочный материал, подходящие для материала штампа, чтобы обеспечить сходство свойств ремонтируемого участка со свойствами исходного материала. После сварки отремонтированная деталь обычно требует термообработки и механической обработки для восстановления ее формы и размеров.

Если компоненты штампа смещаются из-за вибрации или удара во время штамповки, необходимо отрегулировать выравнивание. Это может включать в себя использование прокладок или прецизионных регулировочных механизмов для повторного выравнивания пуансонов и матриц. Например, в штамповочном устройстве с прогрессивной штамповкой смещение может привести к неточному формированию деталей, и повторное выравнивание станций может исправить эту проблему.

Штамп для металла — это специализированный инструмент, используемый в производственном процессе. Он предназначен для резки, придания формы или формовки листовому металлу определенных желаемых форм и деталей.

- Обычно он состоит из нескольких частей, таких как штамповочный комплект (включая верхнюю и нижнюю половины штампа), пуансоны и полости. Пуансоны используются для приложения силы с целью деформации или резки металла.

- Существует 4 типа штамповочных матриц в зависимости от выполняемых операций: вырубные матрицы для вырезания фигур из больших листов металла, пробивные матрицы для создания отверстий и гибочные матрицы для сгибания металла.

- Штампы изготавливаются из таких материалов, как инструментальная сталь, способная выдерживать высокое давление и многократные удары в процессе штамповки.

Точность проектирования и изготовления имеет решающее значение, поскольку она определяет точность и качество штампованных деталей. Для обеспечения стабильной работы и длительного срока службы в условиях промышленного производства, где они играют ключевую роль в эффективном массовом производстве металлических компонентов, необходимо обеспечить их надлежащее техническое обслуживание.