Ръководство за проектиране на штампи за метално штамповане: Инженерен наръчник

Накратко

Указанията за проектиране на штампи за металообработка са инженерните ограничения, които гарантират осъществимост на производството, икономическа ефективност и размерна стабилност. Основното "Златно правило" гласи, че повечето минимални размери на елементи се определят от дебелината на материала (MT); например, минималният диаметър на отвор обикновено е 1,2x MT за ковки метали и 2x MT за неръждаема стомана. От съществено значение са правилата за разположение – отворите трябва да бъдат поставени на разстояние поне 2x MT от всеки ръб, за да се предотврати издуване, докато минималният радиус на огъване обикновено трябва да е равен на 1x MT . В крайна сметка, успешното проектиране на штампи изисква балансиране на тези ограничения по отношение на геометрията на детайла с механиката на инструмента — като разпределение на силата и стабилност на лентата — за гарантиране на възпроизводимост при серийно производство.

Проектиране за осъществимост на производството (DFM): Правила за геометрия на детайла

Проектирането на штампосана част изисква стриктно спазване на математически ограничения, произлизащи от свойствата на материала. Игнорирането на тези насоки често води до повреда на инструмента, прекомерни остриета или деформирани части. Най-ефективните проекти третират дебелината на материала (MT) като основна променлива, от която се изчисляват всички останали размери.

Матрица на инженерните ограничения

Използвайте тази справочна таблица, за да проверите геометрията на детайла си, преди да финализирате CAD модела. Тези съотношения са широко приети индустриални стандарти, които гарантират възможността за производство.

Отвори, процепи и разстояния

Цялостността на изработения по метода на изтегляне детайл зависи от поддържането на достатъчно материал между елементите. Според Стандартите за проектиране на Xometry , поставянето на отвори твърде близо до ръба (по-малко от 2x MT) причинява материята да се разпространява навън, създавайки "издуване", което може да изисква скъпа вторична механична обработка за премахване. По същия начин, при процепите е необходимо широчина поне 1,5x MT; по-тесни процепи значително увеличават риска от счупване на пуансона под компресионната натоварване.

Геометрия на огъване и посока на зърното

Огъването на метал не е просто сгъване на хартия; това е процес на разтягане и компресиране на определени структури от зърно. Keats Manufacturing подчертава, че огъванията трябва идеално да се извършват перпендикулярно на посоката на зърното на материала. Огъването успоредно на зърното често води до пукнатини, особено при по-твърди сплави като неръждаема стомана или закален алуминий. Ако вашият дизайн изисква малък радиус на огъване (приближаващ се към 1x MT), ориентирането на детайлния контур в лентата така, че огъването да е „напреко на зърното“, е от решаващо значение за структурната цялостност.

Инженеринг и конструкция на матрици: 10-те закона за производителността

Докато DFM се фокусира върху детайла, самата матрица трябва да бъде проектирана за стабилност, поддръжка и дълготрайност. Добре проектирана матрица не просто произвежда детайли; тя предпазва пресата и минимизира простоюването.

Стабилност и управление на силите

Най-здравите матрици следват основните закони на физиката и механиката. Един от първостепенните принципи, често цитиран в „10-те закона за проектиране на матрици“ на The Fabricator , е да се минимизира вдигането на лентата . Излишно вдигане на лентата между станциите увеличава вибрациите и износването. Проектирането трябва да включва стъпаловидно разположени режещи пуансони и подходящо размерирани вдигачи, за да се запази лентата равна и стабилна. Освен това, уравновесяването на силите под главния плунжер на пресата е задължително. Ако тежко оформяне се извършва от дясната страна на инструмента, проектът трябва да включи уравновесяващи сили (като пружини или фиктивни станции) от лявата страна, за да се предотврати накланянето на плунжера, което унищожава насочващите пинове и втулки.

Проектиране с приоритет на поддръжката

Матрица, която е трудна за обслужане, е слабо проектирана матрица. Принципът на пока-йоке (защита от грешки) трябва да се прилага към самата конструкция на инструмента. Режещите и формовъчни секции трябва да са проектирани така, че да не могат да бъдат монтирани в обратна или обърната посока. Ясни инструкции за обслужване трябва да бъдат гравирани или търтени директно върху компонентите на инструмента, за да се премахне необходимостта от "традиционни познания" по време на поддръжката.

Осъществяването на тези сложни стратегии за изработка на инструменти изисква производствен партньор с дълбоки инженерни възможности. За сложни автомобилни или промишлени компоненти, сътрудничеството със специалист като Shaoyi Metal Technology осигурява, че тези строги изисквания за проектиране са изпълнени. Тяхната сертификация по IATF 16949 и възможност за работа с преси до 600 тона им позволяват да преодолеят пропастта между бързо прототипиране и масово производство, осигурявайки надеждна работа дори на най-сложните дизайни на матрици в продължение на милиони цикли.

Избор на материал и стандарти за допуски

Взаимодействието между материала на матрицата и материала на заготовката определя живота на инструмента и точността на детайла. Изборът на подходящ инструментална стомана е пресметнато решение, базирано на обема на производството и твърдостта на заготовката.

Избор на инструментална стомана

За производство в големи обеми Dramco Tool препоръчва използването на здрави материали като инструментална стомана D2 или A2, които предлагат отлична устойчивост на износване. В крайни случаи, като например при штамповане на абразивни неръждаеми стомани или високопрочни сплави, може да се наложи използването на карбидни пластинки за режещите ръбове. Въпреки че карбидът е по-скъп и крехък, той устои на абразивното износване, което бързо затъпява стандартните инструментални стомани.

Разбиране на допуснатите отклонения

Инженерите трябва да задават реалистични очаквания за щампованите елементи. „Прецизността“ при щамповане е относителна спрямо дебелината на материала. Например, стандартна допусната стойност за диаметър на отвор може да бъде +/- 0,002 инча, но това може да варира в зависимост от зазора на матрицата. Универсално очакване е наличието на заострен ръб (бур) по режещия ръб. Критериите за приемане в индустрията за такива заострени ръбове обикновено са 10% от дебелината на материала . Ако вашият дизайн изисква ръб без заостреност, трябва да посочите вторични операции за отстраняване на заостреностите или специализирани станции за „обръсване“ в рамките на прогресивната матрица.

Чести дефекти и отстраняване на неизправности според конструкцията

Много дефекти при щамповане могат да бъдат предвидени и предотвратени още по време на фазата на проектиране. Решаването на тези потенциални режими на повреда в ранен етап спестява значително време и разходи по време на пускане в производство.

Заключение

Овладяването на проектирането на матрици за штамповане на метал е дисциплина на балансиране на ограничения. Изисква задълбочено разбиране как дебелината на материала определя геометрията, как разпределението на силата влияе на живота на инструмента и как материалните свойства повлияват окончателната точност. Като се спазват тези инженерни насоки — спазване на минималните съотношения, проектиране с оглед поддръжката и предвиждане на поведението на материала — инженерите могат да създават детайли, които не само са функционални, но и по своята същност лесни за производство и икономически изгодни при серийно производство.