Основы штамповки металла
Штамповка металла — это производственный процесс, используемый для преобразования плоских металлических листов в определенные формы.Это сложный процесс, который может включать в себя ряд методов обработки металлов давлением — вырубку, штамповку, гибку и прошивку и т. д.
Тысячи компаний по всему миру предлагают услуги штамповки металлов для поставки компонентов для автомобильной, аэрокосмической, медицинской и других отраслей. По мере развития мировых рынков растет потребность в быстром производстве больших объемов сложных деталей.
Следующее руководство иллюстрирует передовой опыт и формулы, обычно используемые в процессе проектирования штамповки металлов, а также содержит советы по учету соображений сокращения затрат при разработке деталей.
Основы штамповки
Штамповка, также называемая прессованием, включает в себя помещение плоского листового металла в рулоне или заготовке в штамповочный пресс.В прессе инструмент и поверхность штампа придают металлу желаемую форму.Штамповка, вырубка, гибка, чеканка, тиснение и отбортовка — все это методы штамповки, используемые для придания формы металлу.
Прежде чем материал сможет быть сформирован, специалисты по штамповке должны спроектировать инструменты с помощью инженерных технологий CAD/CAM.Эти конструкции должны быть максимально точными, чтобы каждый пуансон и изгиб сохраняли необходимый зазор и, следовательно, оптимальное качество детали.Одна 3D-модель инструмента может содержать сотни деталей, поэтому процесс проектирования часто бывает довольно сложным и трудоемким.
После того как конструкция инструмента определена, производитель может использовать различные виды механической обработки, шлифования, электроэрозионной обработки и другие производственные услуги для завершения производства.
Виды штамповки металла
Существует три основных типа методов штамповки металла: прогрессивная, четырехползневая и глубокая вытяжка.
Прогрессивная штамповка
Прогрессивная штамповка включает в себя несколько станций, каждая из которых имеет уникальную функцию.
Сначала полосовой металл подается через прогрессивный штамповочный пресс.Полоса постепенно разматывается из рулона и попадает в штамповый пресс, где каждая станция инструмента выполняет различную резку, штамповку или изгиб.Действия каждой последующей станции дополняют работу предыдущих станций, в результате чего получается завершенная часть.
Производителю может потребоваться неоднократно менять инструмент за один пресс или использовать несколько прессов, каждый из которых выполняет одно действие, необходимое для готовой детали.Даже при использовании нескольких прессов для окончательного завершения детали часто требовались услуги вторичной механической обработки.По этой причине прогрессивная штамповка является идеальным решением дляметаллические детали сложной геометриивстречаться:
- Более быстрый оборот
- Более низкая стоимость рабочей силы
- Меньшая длина пробега
- Более высокая повторяемость
Четырехслайдовая штамповка
Четыре слайда, или несколько слайдов, включают горизонтальное выравнивание и четыре разных слайда;другими словами, для придания формы заготовке одновременно используются четыре инструмента.Этот процесс позволяет выполнять сложные разрезы и сложные изгибы, создавая даже самые сложные детали.
Четырёхполосная штамповка металла может предложить несколько преимуществ по сравнению с традиционной штамповкой на прессе, что делает ее идеальным выбором для многих применений.Некоторые из этих преимуществ включают в себя:
1.Универсальность для более сложных деталей.
2.Большая гибкость при изменении дизайна
Как следует из названия, четырехползун имеет четыре направляющих — это означает, что для одновременного выполнения нескольких изгибов можно использовать до четырех различных инструментов, по одному на слайд.По мере того, как материал подается на четыре суппорта, он быстро сгибается каждым валом, оснащенным инструментом.
Штамповка глубокой вытяжки
Глубокая вытяжка включает втягивание заготовки из листового металла в матрицу с помощью пуансона, придавая ей определенную форму.Метод называется «глубокой вытяжкой», когда глубина вытягиваемой детали превышает ее диаметр.Этот тип формовки идеально подходит для создания компонентов, требующих нескольких серий диаметров, и является экономичной альтернативой процессам токарной обработки, которые обычно требуют использования большего количества сырья.К распространенным применениям и продуктам, изготовленным методом глубокой вытяжки, относятся:
1.Автомобильные компоненты
2. Части самолета
3. Электронные реле
4.Посуда и кухонные принадлежности
Штамповка глубокой вытяжки
Глубокая вытяжка включает втягивание заготовки из листового металла в матрицу с помощью пуансона, придавая ей определенную форму.Метод называется «глубокой вытяжкой», когда глубина вытягиваемой детали превышает ее диаметр.Этот тип формовки идеально подходит для создания компонентов, требующих нескольких серий диаметров, и является экономичной альтернативой процессам токарной обработки, которые обычно требуют использования большего количества сырья.К распространенным применениям и продуктам, изготовленным методом глубокой вытяжки, относятся:
1.Автомобильные компоненты
2. Части самолета
3. Электронные реле
4.Посуда и кухонные принадлежности
Штамповка коротких тиражей
Штамповка металла небольшими партиями требует минимальных первоначальных затрат на оснастку и может быть идеальным решением для прототипов или небольших проектов.После создания заготовки производители используют комбинацию специальных инструментов и вставок для штамповки, чтобы сгибать, пробивать или сверлить деталь.Операции формовки по индивидуальному заказу и меньший размер партии могут привести к более высокой цене за штуку, но отсутствие затрат на оснастку может сделать короткие партии более рентабельными для многих проектов, особенно тех, которые требуют быстрого выполнения работ.
Изготовление инструментов для штамповки
Производство штамповки металла состоит из нескольких этапов.Первым шагом является проектирование и производство реального инструмента, используемого для создания продукта.
Давайте посмотрим, как создается этот первоначальный инструмент:Макет и дизайн стоковой полосы:Использование конструктора используется для проектирования полосы и определения размеров, допусков, направления подачи, минимизации брака и многого другого.
Обработка инструментальной стали и штампов:ЧПУ обеспечивает более высокий уровень точности и повторяемости даже для самых сложных штампов.Такое оборудование, как 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ и проволока, может резать закаленную инструментальную сталь с чрезвычайно жесткими допусками.
Вторичная обработка:Термическая обработка применяется к металлическим деталям, чтобы повысить их прочность и сделать их более долговечными при использовании.Шлифование применяется для отделки деталей, требующих высокого качества поверхности и точности размеров.
Электроэрозионная обработка проволоки:Электроэрозионная обработка проволоки формирует металлические материалы с помощью электрически заряженной жилы латунной проволоки.Проволочный электроэрозионный станок позволяет вырезать самые сложные формы, включая небольшие углы и контуры.
Процессы проектирования штамповки металла
Штамповка металла — это сложный процесс, который может включать в себя ряд процессов обработки металла — вырубку, штамповку, гибку, прошивку и многое другое.Гашение:Этот процесс заключается в вырезании грубого контура или формы продукта.На этом этапе речь идет о минимизации и предотвращении заусенцев, которые могут повысить стоимость детали и увеличить время выполнения заказа.На этом этапе вы определяете диаметр отверстия, геометрию/конус, расстояние между краем и отверстием и вставляете первый прокол.
Гибка:При проектировании изгибов штампованной металлической детали важно предусмотреть достаточно материала — обязательно спроектируйте деталь и ее заготовку так, чтобы материала было достаточно для выполнения изгиба.Некоторые важные факторы, которые следует помнить:
1. Если изгиб сделать слишком близко к отверстию, оно может деформироваться.
2. Выемки и выступы, а также прорези должны иметь ширину, как минимум в 1,5 раза превышающую толщину материала.Если сделать их меньше, их будет сложно создать из-за силы, действующей на удары, в результате чего они сломаются.
3. Каждый угол вашей заготовки должен иметь радиус, составляющий не менее половины толщины материала.
4. Чтобы свести к минимуму возникновение и серьезность заусенцев, по возможности избегайте острых углов и сложных вырезов.Если таких факторов невозможно избежать, обязательно обратите внимание на направление заусенцев в вашей конструкции, чтобы их можно было учесть при штамповке.
Чеканка:Это действие заключается в том, что по краям штампованной металлической детали ударяют, чтобы сгладить или сломать заусенец;это может создать более гладкую кромку в области геометрии детали;это также может добавить дополнительную прочность локализованным участкам детали и это можно использовать, чтобы избежать вторичных процессов, таких как удаление заусенцев и шлифование.Некоторые важные факторы, которые следует помнить:
Пластичность и направление зерен– Пластичность – это мера остаточной деформации, которой подвергается материал под действием силы.Металлы с большей пластичностью легче поддаются формовке.Направление зерен важно для высокопрочных материалов, таких как закаленные металлы и нержавеющая сталь.Если изгиб идет по волокну высокой прочности, оно может быть склонно к растрескиванию.
Искажение изгиба/выпуклость:Выпуклость, вызванная искривлением при изгибе, может достигать половины толщины материала.По мере увеличения толщины материала и уменьшения радиуса изгиба деформация/выпуклость становится более серьезной.Использование паутины и выреза «несоответствие»:В этом случае требуется очень небольшой вырез или выступ на детали, глубина которого обычно составляет около 0,005 дюйма.Эта функция не обязательна при использовании составного инструмента или инструмента переносного типа, но необходима при использовании инструмента с прогрессивной матрицей.
Штампованная деталь по индивидуальному заказу для оборудования жизненно важного мониторинга в медицинской промышленности
Клиент из медицинской промышленности обратился к MK с просьбой отштамповать из металла деталь, которая будет использоваться в качестве пружины и электронного экрана для оборудования для мониторинга жизненно важных функций в медицинской сфере.
1. Им требовался короб из нержавеющей стали с пружинными выступами, и у них были проблемы с поиском поставщика, который мог бы предоставить высококачественную конструкцию по доступной цене и в разумные сроки.
2. Чтобы удовлетворить уникальный запрос клиента на покрытие только одного конца детали, а не всей детали, мы установили партнерские отношения с ведущей в отрасли компанией по лужению, которая смогла разработать усовершенствованный процесс выборочного покрытия с одной кромки.
Компания MK смогла удовлетворить сложные требования к проектированию, используя технику штабелирования материалов, которая позволила нам вырезать множество заготовок одновременно, что снизило затраты и сократило время выполнения заказа.
Штампованный электрический разъем для проводки и кабеля
1. Конструкция была очень сложной;эти крышки предназначались для использования в качестве кабелей шлейфового подключения внутри электрических кабельных каналов в полу и под полом;поэтому это приложение по своей сути имеет строгие ограничения по размеру.
2.Производственный процесс был сложным и дорогим, поскольку некоторые работы клиента требовали полностью готового покрытия, а другие — нет — это означало, что AFC создавала детали из двух частей и при необходимости сваривала их вместе.
3. Работая с образцом крышки разъема и одним инструментом, предоставленным клиентом, наша команда MK смогла провести реверс-инжиниринг детали и ее инструмента.Отсюда мы разработали новый инструмент, который можно было бы использовать в нашем 150-тонном штамповочном прессе Bliss с прогрессивной штамповкой.
4. Это позволило нам изготовить деталь целиком со взаимозаменяемыми компонентами, а не изготавливать две отдельные детали, как это делал клиент.
Это позволило значительно сэкономить средства — 80 % от стоимости заказа на 500 000 деталей, — а также сократить время выполнения заказа на четыре недели вместо 10.
Индивидуальная штамповка автомобильных подушек безопасности
Клиенту из автомобильной отрасли требовалась высокопрочная, устойчивая к давлению металлическая втулка для использования в подушках безопасности.
1. При размерах вытяжки 34 x 18 x 8 мм втулка должна была выдерживать допуск 0,1 мм, а производственный процесс должен был учитывать уникальное растяжение материала, присущее конечному применению.
2. Из-за своей уникальной геометрии втулку нельзя было изготовить с помощью трансферного пресса, а ее глубокая вытяжка представляла собой уникальную задачу.
Команда MK создала прогрессивный инструмент с 24 станциями для обеспечения правильного развития тяги и использовала сталь DDQ с цинковым покрытием для обеспечения оптимальной прочности и коррозионной стойкости.Штамповка металла может использоваться для создания сложных деталей для огромного спектра отраслей промышленности.Хотите узнать больше о различных приложениях для штамповки металла, над которыми мы работали?Посетите нашу страницу тематических исследований или обратитесь напрямую к команде MK, чтобы обсудить ваши уникальные потребности с экспертом.
