Отрицателни и положителни отвори за заобикаляне – декодиране на матрица за штамповане на листов метал

Разбиране на байпас-нишите и тяхната роля за производителността на прогресивните матрици

Всеки инженер по шаблони и инструменти, който е управлявал прогресивна штампова операция знае това усещане: лентата се подава гладко в продължение на хиляда удара, след което изведнъж се закача, измества се или се задържа на издигател. По-често от нещо друго виновникът се дължи на една малка, но критична характеристика в разположението на лентата. Тази характеристика е байпас-нишата.

Байпас-нишите са преднамерени модификации на материала, направени по ръба на лентата в прогресивна штампова матрица. Целта им е да регулират начина, по който лентата взаимодейства с издигателите, пилотите и другите компоненти на матрицата при напредването й от станция към станция. При штампова матрица за листов метал с отрицателни и положителни байпас-ниши тези релефни елементи определят дали лентата ще премине безпрепятствено покрай вътрешните препятствия или ще се трие в повърхности, които с времето намаляват точността на стъпката.

Концепцията е проста. Изпълнението е мястото, където нещата стават интересни.

Какви са заобикалящите изрязвания в прогресивните матрици

Представете си метална лента, която минава през прогресивна матрица с осем или десет станции. Между всеки удар на пресата лентата трябва да се повдигне, да се придвижи с една стъпка и да се върне в изходно положение за следващата операция. Повдигачите вдигат лентата, за да я отдалечат от повърхностите на долния инструмент, а пилотите я подават в крайно положение за регистрация. Заобикалящите изрязвания съществуват, за да позволят на лентата да мине над или около тези повдигачи и пилоти, без да се закача, влачи или сблъсква.

На практика заобикалящото изрязване е локална релефна или изрязана характеристика, добавена към разположението на лентата, която предотвратява помехи по време на подаване, формоване, обрязване или прехвърляне на детайла. Това не е козметична подробност или допълнително решение. Това е целенасочен механизъм за контрол на лентата, който проектирантът определя още на етапа на разположението, много преди да бъде изрязано някакво стоманено изделие.

Съществуват два основни типа: положителни заобикалящи надрези, които запазват материала по лентата във формата на езичета, и отрицателни заобикалящи надрези, които напълно премахват материал от ръба на лентата. Всеки тип създава различна механична връзка между лентата и компонентите на матрицата, през които тя трябва да мине.

Защо изборът на типа надрез има значение за контрола на лентата

Тук много инженери недооценяват това решение. Геометричната ориентация на надреза директно управлява силата за подаване на лентата, точността на стъпката и регистрацията от станция към станция. Положителният надрез запазва материала непокътнат, като по този начин поддържа жесткостта на лентата, но изисква езичето да се плъзга по повърхностите на lifter-ите. Отрицателният надрез премахва материала, осигурявайки зазор за lifter-ите, но намалява локалната жесткост на лентата.

Изборът на неправилния вариант не води само до незначително неудобство. Той предизвиква грешки при подаването, които се натрупват във всяка последваща станция, намалява точността на позиционирането, която се проявява като отклонения в размерите на готовите детайли, и ускорява износването на матриците по начин, който намалява интервалите между техническото обслужване. При матрици за штамповане на листов метал с положителни и отрицателни байпас-надрези това единствено геометрично решение оказва въздействие върху целия производствен процес.

Изборът между положителни и отрицателни байпас-надрези не е косметичен. Той фундаментално променя начина, по който лентата взаимодейства с всяка последваща станция, като влияе върху съпротивлението при подаване, задържането от пилотните отвори и натрупаната позиционна точност в цялата матрица.

Това ръководство е написано за инженери по шаблони, които вече разбират основите на прогресивните шаблони, но имат нужда от яснота относно решенията за геометрията на изрязванията. Няма да намерите встъпителни обяснения какво представлява прогресивен шаблон или как функционира подаването на лента. Вместо това по-нататъшният фокус е върху конкретните геометрични, функционални и материално обусловени фактори, които определят кой тип изрязване трябва да се използва във вашата лентова компоновка.

Различията започват с геометрията. Как всеки тип изрязване взаимодейства физически с лентата и какво означава това за вашата система за подаване, зависи изцяло от това дали материала остава или се отстранява.

Геометрия и функционална механика на положителното изрязване с преминаване

Положителният отвор за заобикаляне оставя материал върху лентата. Вместо да се изреже част от ръба на лентата и да се отхвърли като отпадък, матрицата създава издадена част, подобна на табло, която остава физически прикрепена към лентата. Тази запазена издадена част се простира навътре или навън от ръба на лентата и формира малка, но преднамерено оформена характеристика, която лентата носи през всяка последваща станция.

Практическият резултат: широчината на лентата в областта на отвора за заобикаляне остава практически непроменена. Няма загуба на материал. Не е необходимо управление на отрязъци. Лентата запазва своята структурна непрекъснатост, а тази непрекъснатост играе пряка роля в начина, по който лентата се поведе по време на подаване.

Геометрия на положителния отвор за заобикаляне и запазване на материала

Резният профил за положителен надрез обикновено представлява частичен срязващ рез, който освобождава езичето от три страни, като го оставя прикрепено само по един ръб. Представете си малко правоъгълно или трапецовидно езиче, което е изрязано по предния си ръб, задния си ръб и едната си странична страна, но остава свързано по противоположната странична страна като шарнир. Езичето може леко да се огъва спрямо равнината на лентата, но не се отделя.

Много проектиращи инженери добавят ъглово отстъпване към предния ръб на езичето, за да намалят силата на триене при подаването. Това отстъпване, обикновено между 5 и 15 градуса в зависимост от дебелината на материала, предотвратява предната ъглова точка на езичето да се закача за повърхностите на издигащите елементи при напредване на лентата. Геометрията функционира по начин, подобен на ланс и фланцева стъпка за ограничаване на разстоянието между елементите , където излансираният участък се огъва, за да създаде както ограничител, така и усилваща конструкция в носещата лента.

Тъй като езичето остава прикрепено, твърдостта на лентата в областта на надреза се запазва. Това е особено важно при материали с малка дебелина, където удължението под напрежение при подаване може да предизвика локално набръчкване или вълнистост. Лентата с високи характеристики на удължение е особено уязвима към деформация във всеки момент, когато напречното сечение е намалено. Като задържа материала на място, положителните надрези изобщо избягват създаването на такава слаба точка.

Как положителните надрези взаимодействат с издигателите и пилотите

Докато лентата напредва с една стъпка, задържаното езиче минава над върха на издигателя. Езичето се плъзга по горната повърхност на издигателя, а лентата се подава напред без препятствия. Когато пресата се затвори, пилотите се включват в лентата чрез пилотните отвори за окончателна регистрация и изтеглят лентата в точно подравнено положение преди началото на формовъчните или резачните операции.

Взаимодействието е гладко, тъй като нито един ръб на лентата не трябва да се спуска в или да преодолява зазор. Езичката по същество свързва повдигача, поддържайки постоянен контакт и предсказуема сила на деформация при контакт с повърхността на повдигача. Това води до по-ниско съпротивление при подаване в сравнение с конфигурации, при които отрязан ръб трябва да се движи около компонентите на матрицата.

При приложения за формоване на листов метал с байпасни изрязвания това поведение с ниско съпротивление се превръща директно в по-добра последователност на стъпката и намалена кумулативна грешка в многопозиционни матрици.

• Материалът остава прикрепен към лентата като проекция на езичка
• Геометрията на езичката обикновено представлява тристрани изрязване с един прикрепен ръб и ъглова релефна обработка на предната повърхност
• Съпротивлението при подаване е по-ниско, тъй като нито един отрязан ръб не се закача за повдигача или повърхностите на матрицата
• Твърдостта на лентата се запазва в областта на изрязването, което е предимство за тънки материали, склонни към огъване
• Не се образува отпадъчен къс (слъг), което елиминира проблемите, свързани с управлението му в станцията за изрязване

Този подход, базиран на задържане, работи добре, когато твърдостта на лентата е приоритет. Но какво се случва, когато зазорът, а не стивостта, става определящият фактор? Това променя геометрията в противоположна посока – към отстраняване на материал, а не към запазване на материал.

Отрицателна геометрия на избягващия паз и функционална механика

Докато положителният паз запазва материал върху лентата, отрицателният избягващ паз отстранява материал. Специален пробойник отстранява точно определен участък от ръба на лентата, създавайки празнина или изрязване, което позволява на лентата да минава покрай повдигащите елементи и други компоненти на матрицата без физически контакт. Отстраненият отпадък пада през отвор в матрицата и се отстранява. Остава лента с намерено оформена пролука по ръба ѝ, където някога е имало материал.

Този подход решава различен проблем. Вместо да преминава над подемниците, лентата просто избягва напълно тях. Празното пространство осигурява вертикална и латерална свобода за движение на подемниците, елиминирайки всякакъв риск лентата да се закачи, влачи или спре върху горната част на подемницата по време на цикъла на подаване. При матрици, при които височината на подемниците е значителна или при които дебелината на лентата прави непрактично преминаването им върху повърхности, философията „първо свободното пространство“ определя проекта към отстраняване на материал.

Отрицателна геометрия на изрязването и отстраняване на материал

Профилът на реза е прост. Пуншът се спуска през ръба на лентата и отстранява дефинирана област, обикновено правоъгълна или трапецовидна по форма. Отпадъкът се отделя чисто от лентата и излиза надолу през съответния отвор в матрицата. Резултатът е изрязване с остри вътрешни ъгли и оголени резани ръбове по периметъра му.

Размерите на изрязаните пазове се определят от необходимия зазор. Широчината трябва да осигурява място за тялото на подемника, както и за всяко странично движение на лентата по време на подаването. Дълбочината трябва да осигурява достатъчен вертикални зазор, така че ръбът на лентата да не докосва подемника в никоя точка от цикъла на пресата. По-дълбоките пазове осигуряват по-голям зазор, но отнемат повече материал от напречното сечение на лентата.

Посоката на заострената ръбеста част (бур) става практически проблем в този случай. Тъй като пробойникът реже през лентата, при пробиването на пазове без обходен път се образува заострена ръбеста част (бур) от страната на матрицата. Ако бурът е насочен нагоре по време на подаването, той може да се закачи за водещите рейки, повърхностите на подемниците или други компоненти на матрицата. Обикновено конструкторите ориентират матрицата така, че бурът да е насочен надолу – далеч от повърхностите, които се плъзгат. Когато такава ориентация не е възможна, вторична операция за отстраняване на бура или фасетирана ръбеста релефна обработка на повърхностите на матрицата намаляват това въздействие.

В противоположност на алтернативата с изрязване и фланец, описана в литературата за прогресивни матрици, при която изрязаната секция се огъва надолу, за да се създаде ограничител и да се увеличи твърдостта на носителя, отрицателният пазец не осигурява никаква вторична структурна предимство. Неговият единствен принос е осигуряването на зазор.

Как отрицателните пазеци влияят върху подаването и позиционирането на лентата

Отстраняването на материал от ръба на лентата има директно последствие: локалната твърдост намалява. Модулът на еластичност на материала не се променя, но площта на напречното сечение, което устойчиво се противопоставя на огъващите сили в областта на пазеца, намалява. При много тънки или тесни ленти това намаляване може да създаде точка на огъване, при която лентата се деформира под действието на силата на подаване, което води до непостоянно напредване по стъпка и отклонение в позиционирането между станциите.

За по-дебели или по-широки материали обаче останалият напречен разрез осигурява повече от достатъчна структурна поддръжка. При тези приложения намаленото препятствие за издигащите елементи осигурява по-чисто фуражиране. Лентата не се плъзга върху нищо. Тя просто се подава напред през отворено пространство, докато издигащите елементи се повдигат и спускат вътре в празното пространство, без никога да докосват ръба на лентата. Това прави отрицателните изрязвания особено ефективни в матрици с високи издигащи елементи, където запазеният език би трябвало да се огъне изключително силно, за да мине над върха на издигащия елемент.

Един компромис, с който се сблъскват инженерите: отрицателните надрези може да предизвикват леко по-голямо съпротивление при подаването в сравнение с техните положителни аналоги. Причината е механична. Режещите ръбове по периметъра на надреза, особено ако се образуват заострени ръбове (бурини) през целия производствен живот, могат да се закачат за повърхностите на матрицата, за водачите на материала или при преходите между релси. Ако тези ръбове не са правилно обработени с фаски или радиуси, лентата се спира при всеки ход на подаване. Напрегнатостта при разкъсване в режещия ръб е по-висока от тази на основния материал поради утвърдяване от деформацията при рязането, което прави ръба по-стив и по-малко податлив при контакт с други повърхности.

Поведението при позициониране се различава от това при положителните надрези. Тъй като ръбът на лентата е прекъснат от празно пространство, пилотите трябва да се включват в участъци на лентата, където има пълно материално сечение. Самото празно пространство не може да допринесе за страничното позициониране. В матрици, където стоповете за стъпка работят заедно с пилотите за позициониране на лентата , положението на надреза трябва да се координира внимателно, за да се избегне съвпадение на празното пространство с някаква регистрационна или усещаща функция.

• Материалът се отстранява от ръба на лентата, създавайки празно пространство или изрязано отворено пространство
• Геометрията на празното пространство обикновено е правоъгълна или трапецовидна и е размерена така, че да осигури свободно движение на lifter-телата и пътя им
• Локалната твърдост на лентата намалява в областта на надреза поради намаляване на напречното сечение
• Празнината за lifter-ите е по-чиста и по-надеждна, особено при дебели материали или при приложения с голяма височина на издигане
• Резаните ръбове са подложни на образуване на заострени ръбове (бур), което може да увеличи съпротивлението при подаване през целия срок на служба на матрицата
• Необходимо е управление на отрязаните парчета (slugs), като отстраненият материал се изхвърля през отвор в матрицата отдолу

И двата типа надрези решават една и съща основна задача, но техните геометрични подходи водят до принципно различни характеристики на работа. Настоящият въпрос за всяка компоновка на лентата не е кой тип е по-добър сам по себе си, а кой набор от компромиси отговаря на конкретния материал, скоростта на пресата и конфигурацията на матрицата.

Странично до странично сравнение на положителните и отрицателните байпас-изрязвания

Всеки тип изрязване е описан поотделно, но решенията за оформяне на лентата рядко се вземат изолирано. Вие теглите компромиси между множество атрибути едновременно: съпротивление при подаването срещу твърдостта на лентата, разстояние за издигане на манипулатора срещу сложността на управлението на отпадъците, посока на заострянето срещу поведението при позициониране. Това, от което имат нужда инженерите по инструменти, е един-единствен справочен документ, който поставя всеки съответстващ атрибут до неговия контрапункт, така че решението да стане видимо с един поглед.

В момента няма широко достъпен ресурс, който представя това сравнение в структурирана форма. Целта на байпас-изрязванията при формоването на листов метал е добре разбрана в общи термини, но детайлираното разглеждане на атрибутите, които определят избора на геометрия по време на проектиране на лентата, все още е разпръснато сред неформалните знания и вътрешните проектиращи стандарти. Таблицата по-долу консолидира тези фактори във формат, който можете да използвате директно при оценка на типа изрязване за нова матрица.

Сравнение по атрибути на типовете надрязи

Кога всеки тип надвишава другия

Таблицата разкрива ясна закономерност. Положителните надрези предпазват това, което лентата вече има: твърдост, постоянство на широчината и гладък повърхностен контакт. Отрицателните надрези създават това, от което лентата има нужда: отворено пространство, вертикално разстояние и свобода от контакт с подемника. Предимството по отношение на производителността се променя в зависимост от това кой фактор ограничава конкретното ви приложение.

За материали с малка дебелина, при които границата на текучест е ниска в сравнение със силите за подаване и лентата е склонна към огъване, положителните надрези дават по-добри резултати, тъй като избягват отстраняването на напречното сечение от и без това крехка лента. Когато дебелината на лентата е само 0,5 мм, а широчината – 30 мм, изрязването на надрез с дълбочина няколко милиметра може да създаде точка на огъване, която се отклонява по време на подаването. Задържаният език предотвратява това, като запазва цялостта на лентата по цялата й ширина.

За по-дебели материали изчисленията се обръщат. Лента с дебелина 2,0 мм и ширина 100 мм има значителна устойчивост на огъване дори при премахнат материал. Прорезът представлява малък процент от общото напречно сечение, а намаляването на твърдостта е незначително. В този случай приоритетът се премества към свободното пространство за издигане. Дебелият материал, който се движи върху върха на издигателя, генерира високи контактни сили и ускорен износ както на табата, така и на повърхността на издигателя. Пълното премахване на материала елиминира този механизъм на износ. Разбирането на връзката между границата на текучест и пределната здравина за даден материал ви помага да прогнозирате дали запазената таба ще се деформира пластично под контактните натоварвания от издигателя или ще остане еластична и ще се движи гладко.

Тесните ленти следват логиката на тънките материали независимо от дебелината. При тесна лента количеството материал по ръбовете е ограничено, поради което всяко премахване непропорционално влияе върху нейното структурно поведение. Положителните изрязвания запазват остатъчното напречно сечение. Широките ленти следват логиката на дебелите материали, където изобилната останала ширина компенсира всяка локализирана загуба на стивост.

Приложенията с висока скорост внасят динамичен елемент. При високи скорости на пресоване инерцията на лентата по време на подаване усилва всеки източник на съпротива. Ако един изпъкнал елемент се закачи за миг за издигащия елемент при 60 удара в минута, това е просто досадно. Същото закачване при 400 удара в минута води до разместване, което се предава през всички последващи станции. При матрици за работа с висока скорост, където зазорът между издигащите елементи е малък, отрицателните изрязвания напълно елиминират този фактор, като премахват източника на помеха.

Изберете типа надрез, който най-добре запазва характеристиката на лентата, която е най-критична за вашето конкретно приложение. Ако ограничаващият фактор е твърдостта, запазете материала. Ако ограничаващият фактор е свободното пространство, премахнете го.

Този принцип за вземане на решение звучи просто, но неговото ефективно прилагане изисква точни знания за дълбочината, широчината и ъгъла, под който трябва да се изреже геометрията на надреза. Тези размерни параметри са мястото, където теорията се среща с практиката, а пропорционалните зависимости от дебелината на материала и широчината на лентата определят дали избраният от вас тип надрез действително осигурява предвиденото му предимство в производителността.

Проектни параметри за дълбочина, ширина и ъглова релефна обработка на надреза

Изборът на типа надрез е само половината от решението. Другата половина е правилното му размеряване. Положителен надрез с неправилна дълбочина на изпъкналата част се огъва под въздействието на тласкателя. Отрицателен надрез, изрязан твърде плитко, не осигурява необходимия зазор, когато тласкателят достигне пълния си ход. И двете неуспеха се дължат на една и съща основна причина: геометрията не е пропорционирана спрямо характеристиките на материала и лентата, които определят реалната експлоатационна производителност.

Проблемът е, че няма универсална формула, приложима за всички случаи. Размерите на надреза се определят от йерархия от взаимосвързани фактори, а разбирането кой от тези фактори има приоритет за конкретната ви матрица предотвратява циклите на пробни варианти, които изразходват времето и бюджета за настройка.

Дълбочина и ширина на надреза спрямо дебелината на материала

Дълбочината на изрязването е размерът, който определя зазор за отрицателни изрязвания и дължината на изпъкналата част за положителни изрязвания. Във всеки случай дебелината на материала служи като отправна точка за определяне на пропорцията. Прилага се обща принцип: дълбочината на изрязването трябва да осигурява функционален зазор или включване на изпъкналата част, без да компрометира способността на лентата да се подава последователно под напрежение.

За отрицателните изрязвания дълбочината трябва да надвишава височината на хода на lifter-а плюс всякакво вертикално движение на лентата по време на цикъла на подаване. Ако lifter-ът се издига с 4 mm, а лентата осцилира с 0,5 mm по време на напредване, минимална дълбочина на изрязването от 5 mm осигурява надежден зазор. Избирането на значително по-голяма дълбочина води до премахване на материал, който не е необходимо да се отстранява, което ненужно намалява твърдостта на лентата. От друга страна, прекалено плитките отрицателни изрязвания оставят ръба на лентата опасно близо до горната част на lifter-а в крайното горно положение, където дори незначителното провисване на лентата предизвиква контакт и заклещване.

При положителните изрязвания дълбочината на изпъкналите езичета определя колко далече изпъква запазеният материал от тялото на лентата. Езичетата, които са прекалено дълбоки спрямо дебелината на материала, се превръщат в конзолни греди, склонни към пластична деформация под действието на товарите от контакт с повдигача. Когато езичето се огъне постоянно, то вече не минава покрай повдигача при последващите ходове. Границата в този случай се определя от модула на еластичност на материала на лентата. Езиче, което се деформира в рамките на своята еластична област, се връща в първоначалното си положение след всеки контакт. Езиче, което надвишава границата на текучест за стомана или за който и да е друг използван материал, получава постоянна деформация и става повтарящо се препятствие за подаването.

Широчината на надреза следва подобна логика. При отрицателни надрези широчината трябва да осигурява място за тялото на повдигача плюс страничното отклонение на лентата по време на подаването. При положителни надрези широчината определя страничните размери на езичето и директно влияе върху неговата огъваема твърдост. По-широко езиче разпределя контактните сили от повдигача върху по-голяма площ, намалявайки локалната концентрация на напрежение. По-тясно езиче концентрира силата и е по-подложно на умора при дълги производствени серии.

Следващата последователност от приоритети насочва решенията за размерите, когато се състезават множество фактори:

1. Дебелина на материал: Определя базовите пропорции за дълбочина и ширина. По-дебелите материали позволяват по-дълбоки отрицателни надрези без загуба на твърдост; по-тънките материали изискват по-плитка геометрия, за да се запази структурната непрекъснатост.
2. Ширина на лентата: Определя колко кръстосечен площад остава след изрязването на надреза. По-тесните ленти ограничават максимално допустимата дълбочина на надреза независимо от дебелината на материала.
3. Брой на станциите: По-дългите шаблони натрупват позиционна грешка. Всеки пазарен отвор трябва да осигурява достатъчна цялостност на лентата, за да я пренася през всички останали станции без прогресивно отклонение.
4. Стъпка на подаване: По-дългите стъпки увеличават момента на рамото между точките на поддръжка. Пазарните отвори в средата между подемниците изпитват максимално провисване, което изисква по-плитки пазарни отвори или по-твърда геометрия на езичетата.
5. Височина на подемницата: Непосредствено определя минималното изискване за зазор при отрицателни пазарни отвори и минималната способност за преодоляване при положителни езичета на пазарните отвори.

Ъглова релефна обработка и обработка на ръбовете за подобряване на ефективността на подаването

Дълбочината и широчината поставят геометрията в правилния диапазон. Ъгловата релефна обработка е това, което осигурява подаване без съпротива.

При положителните изрязвания предният ръб на езичето е повърхността, която първа встъпва в контакт с повдигачите по време на напредването на лентата. Без облекчение този ръб представлява правоъгълен ръб, който се закача за върха на повдигача и предизвиква кратковременно забавяне на движението на лентата. Добавянето на фаска или ъглово облекчение от 5 до 15 градуса върху предната повърхност на езичето позволява то да се плъзга гладко по повърхността на повдигача. Езичето ефективно се превръща в клин, който сам се повдига над препятствието, вместо да се блъсне в него.

При отрицателните пазове критична е контурната повърхност на рязането. Зъбчета и остри ръбове по стените на паза могат да се закачат за водещите повърхности на лентата, повърхностите на матрицата или преходите между релсите, докато лентата се подава през тях. Заоблянето на ръбовете (обикновено фаски с размери от 0,1 до 0,3 мм), прилагани по време на изработката на матрицата или чрез вторични средства за премахване на зъбчета в конструкцията на матрицата, намалява това въздействие. Там, където модулът на еластичност на стоманата в областта на рязания ръб е увеличен поради упрочняване при пластична деформация, предизвикано от рязането, ръбът става по-стегнат и по-малко податлив при контакт с повърхностите. Фаскирането омекотява геометричния преход, без да се налага промяна на материалните свойства.

Тези ъглови параметри се изменят в зависимост от дебелината на материала. По-тънките заготовки, които имат по-ниско съпротивление на огъване, изискват по-малко остри ъгли за разтоварване, тъй като контактните сили по принцип са по-ниски. По-дебелите заготовки генерират по-високи сили по време на взаимодействие с издигащите елементи, което изисква по-стръмни ъгли за разтоварване, за да се предотврати увеличаването на триенето до степен, при която напредването на лентата се забавя или точността на стъпката се влошава.

Когато инженерните справочници или установените стандартни компании предоставят специфични размерни съотношения за дадено семейство материали, тези стойности представляват валидирани начални точки. Модулът на еластичност на стоманата, границата на текучест на стоманата за конкретния ви клас и данните за еластичния модул на метали от сертификатите за материала ви дават механичните свойства, необходими за изчисляване дали дадена геометрия на изпъкналостта остава еластична при очакваните натоварвания върху повдигача. Проектирането, което започва с тези изчислени пропорции и се усъвършенства по време на пробното производство, последователно достига стабилно производство по-бързо в сравнение с проектирането, основано единствено на визуална оценка.

Само геометрията обаче не разказва цялата история. Едни и същи размери на надрезите се държат по различен начин в алуминий в сравнение с неръждаема стомана. Материално-специфичното поведение, включително упрочняване при пластична деформация, граници на удължение и упрочняване при деформация по ръбовете на реза, внася допълнителен слой корекции в дизайна, който променя параметрите, които току-що сте определили.

Специфични за материала съображения при избор на тип надрез

Надрез с идеални размери за мека стомана може да се разкъса при алуминий или да предизвика затруднения при подаването при неръждаема стомана. Геометричните параметри, установени в предишния раздел, се основават на предположение за обобщено поведение на материала, но реалната лента не се държи по обобщен начин. Всеки материалов семейство притежава собствена комбинация от граница на текучест, способност за удължение и поведение при упрочняване под напрежение, което променя начина, по който надрезът функционира в производствени условия.

Това е празнотата, която повечето проектирани справочни материали оставят незапълнена. Те признават, че материала има значение, след което преминават нататък, без да обяснят как точно той влияе. Реалността е, че предпочитаният тип надрез, геометрията на изпъкналата част (таб), ъглите за релеф и дори интервалите за поддръжка значително се променят при смяна на ролката на размотача. Разбирането на тези промени преди пробното производство предотвратява скъпия цикъл на итерации: производство на части, наблюдение на дефекти, коригиране на геометрията и повторно производство.

Поведението на надреза при алуминий и мека стомана

Алуминият представлява специфична предизвикателство за проектирането на байпас-режима на надлъжните пазове: по-ниският му предел на текучест в сравнение със стоманата означава, че материалът се деформира пластично при по-ниски сили за подаване, а по-високото му удължение позволява значително разтягане преди разрушаване. За тънколистов алуминий обикновено се предпочитат положителните пазове. Задържаният езикъчък се съпротивлява на разкъсване по време на подаване, тъй като дуктилността на материала позволява на езикъчъка да се огъва над повърхностите на издигащите елементи, без да се разруши в точката на закрепване. Езикъчъкът поема контактните натоварвания чрез еластична и леко пластична деформация, а не чрез образуване на пукнатини.

Обаче същата пластичност създава риск. Ако геометрията на изводите позволява прекомерно отклонение, алуминиевите изводи могат да запазят постоянна деформация след само няколестотин цикъла. Ниската деформация при текучест, характерна за стоманата, лесно се превишава при алуминия, което означава, че изводите, извити над еластичния им предел, остават извити. Проектирането се компенсира чрез изработване на положителни пазови изводи по-широки и по-плитки в алуминий, като се разпределят контактните сили от повдигача върху по-голяма площ, за да се поддържат локалните напрежения под пропорционалния предел на материала.

Отрицателните пазове в тънък алуминий са проблематични. Премахването на материал от и без това мека и гъвкава лента създава точка на въртене, която се отклонява по време на подаване. Лентата се отклонява в областта на празнината, което води до непостоянство в стъпката, натрупващо се през станциите. При по-дебели алуминиеви ленти, обикновено над 1,5 мм, останалият напречен размер осигурява достатъчна подкрепа и отрицателните пазове стават приложими.

Меката стомана, напротив, предлага най-търпимата среда за проектиране на надрези. Нейната балансирана комбинация от умерена граница на текучестта на стоманата (обикновено 200–350 MPa), приемливо удължение (20–30 %) и предсказуемо поведение при увличане при деформация я прави толерантна към двата типа надрези. Положителните надрезни езици при мека стомана запазват своята геометрия при контакт с издигащите елементи, тъй като материала е достатъчно твърд, за да се противопостави на постоянна деформация, но в същото време достатъчно пластичен, за да поеме случайни претоварвания без образуване на пукнатини. Отрицателните надрези се изрязват чисто с минимален заусец, а резаните ръбове не се затвърдяват прекомерно по време на операцията по рязане.

Тази толерантност предоставя на проектанта свобода да оптимизира за други фактори. При штамповането на мека стомана можете да избирате типа надрез изключително въз основа на ограниченията за разположението на матрицата, конфигурацията на издигащите елементи или изискванията към скоростта на пресата, а не да бъдете принудени да изберете един от двата типа поради ограниченията на материала.

Корекции в проектирането на надрези за неръждаема и високопрочна стомана

Неръждаемата стомана, особено аустенитните марки от серия 300, води до усложнение, което меката стомана и алуминият нямат: интензивно увреждане при обработка. Като MetalForming Magazine обяснява, упрочняването при деформация и увреждането при обработка усилват материала по време на продължаващата деформация, а по-новите марки стомана се увреждат при обработка в по-голяма степен в сравнение с конвенционалните високопрочни марки. Аустенитните неръждаеми стомани от серия 3XX проявяват особено висока склонност към увреждане при обработка.

При отрицателните надрези в неръждаемата стомана операцията по рязане, която създава надреза, е сама по себе си формовъчна операция. Режещите ръбове претърпяват значителна пластична деформация по време на пробиването, а при аустенитната неръждаема стомана тази деформация утвърждава материала по ръба далеч над предела на текучест на основната лента. При серийно производство с хиляди ходове кумулативният ефект е измерим: режещите ръбове по периметъра на надреза стават постепено по-твърди и по-малко податливи. Докато при обикновена високопрочна стомана с ниско съдържание на въглерод (HSLA) може да се наблюдава увеличение на якостта с около 20 % поради утвърдяване чрез пластична деформация, при неръждаемите стомани в силно деформираните зони това увеличение може да достигне 50 % или повече. Този утвърден ръб увеличава съпротивлението при подаването през целия срок на експлоатация на матрицата, тъй като по-твърдият ръб се закача по-силно за насочващите повърхности и компонентите на матрицата.

Модулът на опън на стоманата не се променя при усилване чрез пластична деформация, но пределът на текучест на стоманата по рязаната ръб се увеличава значително. Това, което започва като гъвкав ръб, леко отклоняващ се при контакт, се превръща в твърд ръб, който се противопоставя на отклонението и предава силите от подаването директно в тялото на лентата. При дълги серийни производствени цикли с неръждаема стомана това постепенно утвърдяване означава, че отрицателната производителност при подаване с изрязване намалява предсказуемо през целия срок на експлоатация на матрицата, което изисква по-чести интервали за поддръжка или по-агресивна първоначална геометрия на релефа, за да се компенсира прогнозираното утвърдяване.

Положителните надрези в неръждаемата стомана избягват проблема с утвърдяването по ръба на лентата, но пораждат собствени загрижености. Мястото за прикрепване на табелата, където трите отсечени страни се срещат с едната свързана страна, е зона на концентрация на напрежение. При неръждаемата стомана повтарящите се натоварвания от дръжката в тази точка могат да предизвикат уморно пукане, тъй като материалът, утвърден чрез пластична деформация в съединителната точка на табелата, става крехък спрямо останалия основен материал. Щедри радиуси във вътрешните ъгли на табелата и леко по-широка ширина на прикрепването намаляват този риск, като разпределят напрежението върху по-голяма площ.

Високопрочните стомани, включително двуфазни (DP), сложни фазови (CP) и стомани за горещо формоване, представляват обратния проблем спрямо алуминия. Тези материали имат висока граница на текучест, но намалено удължение. Например, марка DP1000 предлага отлична якост, но ограничена способност за пластично деформиране без разрушаване. Положителните надрези при високопрочни стомани могат да се разрушат в точката на закрепване, ако геометрията на надреза създава концентрации на напрежение. Модулът на еластичност на стоманата остава приблизително постоянен за различните марки (около 200 GPa), но тесният интервал между границата на текучест и крайната якост при тези марки оставя много малко място за пластично деформиране преди настъпване на разрушението.

Изследванията върху ръбовете на отрязаните високопрочни стомани потвърждават, че дефектите, възникнали по време на рязане, действат като концентратори на напрежение и точки за започване на пукнатини. Едно изследване, публикувано в списание Metals установено е, че високопрочните стомани могат да изпитат намаляване на умората с до 40 процента поради производствени дефекти от операциите по пробиване и рязане. При приложенията с байпас-изрязвания това означава, че и двата типа изрязвания изискват внимателно управление на качеството на ръбовете при високопрочни стомани. Отрицателните изрязвания с остри ръбове трябва да имат чисти ръбове с минимална дълбочина на зоната на фрактура, за да се избегне образуването на места за започване на пукнатини. При положителните изрязвания с табове връзките трябва да избягват остри вътрешни ъгли, които концентрират напрежението над ограничена пластичност на материала.

Шаблонът в тази таблица разкрива принцип, който струва да се възприеме: материали с високо удължение и ниска граница на текучестта предпочитат положителни зъбчета, тъй като запазените табове могат да поемат контактните натоварвания без постоянна деформация. Материали с ниско удължение и висока граница на текучестта предпочитат отрицателни зъбчета, тъй като запазените табове в тези материали се чупят, а не се огъват. Характеристиките на утвърдяване при опън и утвърдяване при пластична деформация на конкретния сплав след това определят как геометрията на зъбчетата остарява през производствения живот.

Изборът на материал сам по себе си обаче не затваря цикъла на проектирането на надрези. Същият материал, който се обработва в шестостанционна матрица с честота от 100 хода в минута, се държи по различен начин в сравнение с двадесетостанционна матрица с честота от 500 хода в минута. Сложността на разположението на лентата и скоростта на пресата внасят динамични фактори, които усилват или потискат описаните по-горе поведенчески особености, свързани с конкретния материал.

Фактори, свързани с разположението на лентата и скоростта на пресата, при избора на надрези

Геометрията на надреза, която осигурява безупречно подаване в шестостанционна матрица, работеща с честота от 80 хода в минута, може да стане постоянен източник на неправилна регистрация в двадесетостанционна матрица, работеща с честота от 400 хода в минута. Разликата не е в самия надрез, а в системния контекст, в който той функционира: броят на станциите, които лентата трябва да премине, разстоянието, което тя изминава при всеки ход, и скоростта, с която пресата извършва цикли между отделните подавания. Тези променливи усилват или потискат предимствата и недостатъците на всеки тип надрез по начин, който не може да се предвиди единствено въз основа на свойствата на материала.

Влияние на посоката на напредване на лентата и броя на станциите

По-дългите прогресивни матрици натрупват позиционна грешка. Всяка станция, през която минава лентата, внася малка вариация в регистрацията, а тези вариации се натрупват. Когато лентата стигне до станция петнадесет или двадесет, натрупаното отклонение от първоначалната пилотна регистрация може да надвишава допустимите допуски, ако латералното положение на лентата не се поддържа постоянно на всяка междинна точка.

Положителните избягващи надрези предлагат предимство в този случай. Тъй като запазеният езичета запазва ширината на лентата в местоположението на надреза, лентата представя последователен ръб за ангажиране на пилота и контакт с водещите релси през цялото напредване. Няма празнини, които нарушават латералната опорна повърхност. Водачите и сензорите, включително всеки индуктивен датчик за близост използва се за наблюдение на положението на лентата и осигурява еднороден ръб на лентата независимо от местоположението на надреза. Тази последователност помага за поддържане на кумулативна точност при дълги прогресивни матрици, където дори 0,02 мм отклонение на станция се натрупва в значима грешка в станцията за отсичане.

По-късите матрици с по-малко станции изпитват по-малко натрупана грешка. При четири- или шестостанционна матрица лентата минава през ограничено число подаващи цикли преди отделянето на детайла. В този случай отрицателните надрези осигуряват достатъчна точност на позиционирането с по-проста инструментация, тъй като има просто по-малко възможности грешката в положението да се натрупва. Предимството от по-голямата зазорност поради премахването на материал надвишава незначителната загуба на твърдост, когато лентата трябва да поддържа точност само през няколко станции. Опитните проектиранти на матрици често използват съвременното софтуерно решение за оптимално разположение на материала според дължината му оптимизация по време на оформяне на лентата, но решението за типа надрез все още зависи от броя станции, необходими за оптимизирания вариант на оформяне, и от степента на натрупана грешка, която допуските на детайла могат да поемат.

Съображения относно скоростта на пресата и обема на производството

Скоростта променя физиката на подаването на лентата. При ниски скорости на пресата лентата се придвижва по контролиран, почти статичен начин, при който инерционните ефекти са пренебрежими. При високи скорости динамиката на лентата става доминиращ фактор. Лентата ускорява и забавя рязко по време на всеки цикъл на подаване, което води до трептене, подскок и кратковременно изгубване на контакт с насочващите елементи. Всякакъв източник на съпротива при подаването, колкото и незначителен да е при ниска скорост, се усилва и става измерима несъответствие в разстоянието между стъпките при висока скорост.

При високоскоростни операции за формоване на метали с честота над 250 хода в минута приоритет има типът изрязване, който минимизира съпротивлението при подаването. Ако геометрията на матрицата позволява използването на всеки от двата типа и свойствата на материала не налагат определен избор, скоростта на пресата често става решаващият фактор. Положителните изрязвания с добре релефни езичета предизвикват по-ниско триене при висока скорост, тъй като нямат остри ръбове, които да се закачат. Отрицателните изрязвания осигуряват пълно отсъствие на интерференция с издигателите, което е от значение, когато агресивното време на действие на издигателите при висока скорост оставя почти никакъв зазор между лентата и горната част на издигателя.

Обемът на производството добавя още едно измерение. Серийното производство с висок обем разкрива всички механизми на износване, които по-кратките серии никога няма да разкрият. Конфигурацията на надреза, която осигурява идеално подаване при 50 000 хода, може да развие постепенно нарастващо съпротивление при 500 000 хода поради износване на ръбовете, образуване на заострени ръбове и деградация на геометрията на табовете. При продължителни производствени кампании изборът на тип надрез с по-добра устойчивост към износване за конкретния ви материал намалява неплановите простои и удължава интервалите между техническото обслужване.

Приоритетите се променят в зависимост от това дали вашата задача изисква скорост или прецизност:

• Приоритети за приложения с висока скорост (над 250 цикъла/мин): Първо минимизирайте съпротивлението при подаване; осигурете, че зазорът за издигане надвишава динамичните колебания на лентата; изберете тип надрез с най-ниския коефициент на триене; отдайте предимство на устойчивостта към износване за конкретния ви материал; оптимизирайте ъгловото отстъпване спрямо инерционните сили при подаване
• Приоритети за приложения с ниска скорост и висока прецизност (по-малко от 150 цикъла/мин): Първо максимизирайте точността на позиционирането; изберете тип надрез, който запазва твърдостта на лентата за последователно включване на водача; минимизирайте натрупването на позиционна грешка във всички станции; отдайте предимство на размерната стабилност на геометрията на надреза пред продължителността на живота на матрицата; осигурете, че разположението на надреза съвпада с всички функции за усещане и позициониране

Общата нишка е предсказуемостта. Независимо дали машината работи бързо или бавно, поведението на надреза трябва да е еднакво при милионното ходове, както и при първото. Тази предсказуемост зависи от начина, по който геометрията на надреза се деградира с времето, което насочва дискусията направо към износването и управлението на живота на матрицата.

Модели на износване и влияние върху живота на матрицата според типа надрез

Един паз, който идеално функционира на първия ден, няма да функционира идеално на триста ден. Всеки производствен ход подлага повърхностите на пробивача и матрицата на компресивен удар, абразивен контакт с лентовия материал и циклична умора в микромащаб. След хиляди или милиони удара тези сили постепенно променят геометрията на рязане по начин, който е незначителен, но натрупващ се. Ключовото прозрение за инженерите по шаблони е, че положителните и отрицателните пазове се износват по различен начин. Патерните на тяхното износване се различават по местоположение, скорост на напредване и наблюдаеми симптоми, което означава, че стратегиите за поддръжка също трябва да се различават.

Пренебрегването на тези разлики води до реактивно диагностициране: лентата започва да се регистрира неправилно, някой изважда матрицата и едва тогава екипът установява износена геометрия на паза, която се е влошавала в продължение на седмици. Разбирането на специфичния „отпечатък“ от износване за всеки тип превръща този реактивен цикъл в предиктивен.

Напредване на износването при шаблони с положителни пазове

Ръбовете на пробивателя, формиращи положителни изрязани езици, се износват по трите отрязани страни, които освобождават езика от тялото на лентата. Тези ръбове са работните повърхности, които поддържат островата геометрия на езика, и се износват постепенно чрез предсказуема последователност.

В началото на живота на матрицата режещите ръбове са остри и осигуряват чисто отделяне на езика с минимален заострен край (бур). Периметърът на езика е добре дефиниран, а неговата ъглова релефна геометрия остава непроменена. По мере като производството продължава, адхезивният и абразивният износ постепенно закръглят ръбовете на пробивателя. Разбирането на моделите на износ на пробивателя и матрицата показва, че повтарящите се цикли на напрежение причиняват микроскопични пукнатини, които впоследствие се разпространяват в по-големи дефекти чрез уморителен износ – механизъм, особено значим за тънките участъци по периметъра на езиците.

Ще забележите деградацията чрез конкретна верига от симптоми:

• По ръбовете на езиците се образуват закръгления там, където преди са били остри ъгли, което намалява дефиницията на профила на езика
• Започват да се образуват заострени ръбове по отрязаните ръбове на изпъкналата част, които създават издаден материал, зацепващ се за повърхностите на подаващите елементи по време на напредването на лентата
• Ъгловото оформление на изпъкналата част се изравнява ефективно, докато предният й ръб се закръглява, което увеличава контактната площ с подаващите елементи и повишава триенето
• Съпротивлението при подаване постепенно нараства и може да се измери като увеличаваща се неточност в позиционирането на лентата в по-нататъшните пилотни станции
• Детайлите започват да проявяват размерна нестабилност, съответстваща на натрупване на прогресивна грешка в стъпката

Ключовата дума тук е постепенно. Положителният износ на паза не причинява внезапни откази. Той води до бавно, линейно увеличение на съпротивлението при подаване, което често остава незабелязано, докато допустимата грешка в позиционирането не бъде превишена. Инженерите, които следят данните за позициониране на лентата в течение на времето, могат да установят тази възходяща тенденция и да планират поддръжка, преди деградацията да достигне критичната граница за отказ.

Тъй като табовете са били подложени на упрочняване чрез деформация по ръбовете си, получени при рязане, по време на първоначалната формовъчна операция, упрочняването чрез деформация в тези рязани повърхности първоначално осигурява известна устойчивост срещу абразивно износване. Веднъж обаче, когато упрочненият слой се износи напълно, по-мекият материал от дълбочината се ерозира по-бързо, понякога създавайки точка на инфлексия, при която износването се ускорява след първоначален стабилен период.

Прогресиране на износването при инструменти с отрицателен паз

Пуншовете с отрицателен паз се изнасят по периметъра на рязането – правоъгълния или трапецовиден ръб, който отсича материал от лентата. Когато този периметър се закръгли, функционалният ефект е различен от този при износването на положителен паз: отстранената площ ефективно намалява.

Ето защо това има значение. Когато ръбът на перфоратора се закръгля, той вече не изрязва чиста, пълна по ширина дупка. Надрезът става леко по-тесен и по-плитък от първоначалната си проектна геометрия. Всеки хиляден милиметър, загубен поради закръгляне на ръба, намалява зазора между ръба на лентата и корпуса на lifter-а. След десетки хиляди ходове зазорът се стеснява дотолкова, че лентата започва отново да се допира до lifter-а, предизвиквайки същите проблеми с заклещване, които надрезът е предназначен да предотврати.

Едновременно с това натрупването на заусеци усилва проблема. Когато перфораторът се затъпява, заусеците стават по-високи по резаните ръбове на лентата. Mate Precision Technologies препоръчва инструменти за заостряне, когато ръбовете са износени до радиус от 0,01 инча (0,25 мм), като се отбелязва, че честото подостряне дава по-добри резултати от изчакването, докато пробойникът стане много тъп. За отрицателната ножова оснастка този принцип е особено критичен, тъй като заешките ръбове не са само въпрос на качество. Те директно пречат на подаването, като се закачат за водачите, повърхностите на матрицата и короните на издигателите, докато лентата се придвижва напред. Проучванията върху формирането на странични заешки ръбове при операции по изрязване потвърждават, че тежестта на заешките ръбове се увеличава, когато съотношението между пробойника и матрицата се отклонява от първоначалните проектни стойности, което точно се случва при износване на ръбовете и намаляване на ефективния зазор.

Режимът на повреда при отрицателни пази е по-резки в сравнение с този при положителни пази. Съпротивата при подаване остава относително стабилна, докато има достатъчен зазор, след което рязко нараства, когато намалената геометрия на паза най-сетне позволи контакт между лентата и издигателя. Това прави износването на отрицателните пази по-трудно за откриване чрез постепенно наблюдение на тенденциите и по-вероятно да се прояви като внезапно прекъсване на производството.

Стратегии за поддръжка според типа паз

Протоколите за шлифоване отново се различават, защото местата на износване и функционалните цели са различни.

При положителната нотч-инструментация повторното шлифоване се фокусира върху възстановяването на острия ръб за отделяне на табовете. Целта е да се възстановят ясните линии на рязане по трите свободни страни на таба, така че геометрията му да се върне към проектния си профил. Това обикновено включва повърхностно шлифоване на лицето на пуансона, за да се премахне износеният слой и да се възстанови геометрията на режещия ръб. Ако инструментацията ви първоначално е била довършена чрез електроерозионно проволочно фрезоване (EDM) за изработване на сложните профили на табовете, при повторното шлифоване трябва да се запазят тези контури, а не просто да се изравни лицето на пуансона.

При инструментите за отрицателни пазове повторното шлифоване възстановява пълната геометрия на зазорите. Целта е да се върне периметърът на пуансона към оригиналните му размери, така че изрязаният в лентата отвор да съответства на проектната си ширина и дълбочина. Тъй като функционалното последствие от износването е намаляване на зазора, дори малки количества повторно шлифоване възстановяват значима производителност. Еднакво важно е и заравянето на отвора на матрицата, тъй като преминаването и изхвърлянето на отпадъците могат да се влошат при натрупване на износване вътре в матричната кухина.

В и двата случая общият бюджет за повторно шлифоване е ограничен. Всеки процес на заостряне отстранява материал от лицето на пуансона, което постепенно го скъсява. Когато натрупаното повторно шлифоване се доближи до допустимата дължина на пуансона, е необходимо да се извърши негова замяна, а не продължаване на заострянето.

Разбирането на характерния модел на износване за всеки тип надрез позволява планиране на предиктивно поддръжка, а не реактивно отстраняване на неизправности. Положителните надрези се износват постепенно чрез нарастващо съпротивление при подаване. Отрицателните надрези се износват чрез намаляване на зазорите, което в крайна сметка води до внезапни заклещвания на лентата. Следете съответно.

Поведението при износване завършва картината за начина, по който всеки тип надрез функционира през целия си жизнен цикъл. От първоначалния подбор на геометрия чрез материално-специфично определяне на размерите, интегриране в разположението на лентата и накрая планиране на поддръжката, рамката за вземане на решения относно проектирането на байпас надрез обхваща цялата програма за матрици. Обединяването на тези елементи в последователност за практически приложение дава на инженерите по инструменти ясен път от проектната цел до валидираното производство.

Работен процес за внедряване и ресурси за персонализирано проектиране на матрици

Всеки концепт, обсъждан досега – от избора на геометрия до поведението на материала и управлението на износването – се събира в една-единствена точка: момента, в който оформяте конструкцията на надреза в стомана. Това решение се взема в рамките на определен работен процес, а инженерите, които го прилагат системно, постигат по-добри резултати в сравнение с тези, които прескачат направо от концепцията към рязането, без структурирана последователност между тях.

Реалността при използването на надрези с отрицателно и положително заобикаляне в процесите на формоване и шампиране на листови метали е такава, че решението не се определя от един-единствен фактор, разглеждан изолирано. Видът на материала влияе върху предпочитания тип надрез. Широчината на лентата ограничава дълбочината му. Скоростта на пресата променя приоритетите между механичната устойчивост и зазорите. Броят на станциите определя колко натрупана грешка можете да допуснете. Тези фактори взаимодействат помежду си и работният процес за внедряване трябва да отчита всички тях в правилната последователност.

Рамкова структура за вземане на решения от страна на инженерите по инструменти

Когато седнете да работите с нова лента за шаблон, изборът на типа надрез следва логична последователност. Пропускането на стъпки или промяната в тяхната поредност води до недостатъци, които се проявяват по време на пробното производство, често като загадъчни проблеми с подаването, които не поддават на бързо отстраняване. Следващата последователност отразява начина, по който опитните специалисти по изработка на шаблони и матрици подхождат към проектирането на надрези за заобикаляне, базирано на първите принципи:

1. Оценете типа и дебелината на материала. Идентифицирайте семейството сплави, дебелината (калибъра), границата на текучест, удължението и характеристиките на упрочняване при деформация. Това определя дали ограниченията, свързани с материала, принуждават вас да изберете положителни или отрицателни надрези, преди да се вземе предвид който и да е друг фактор.
2. Оценете ширината на лентата и броя на станциите. Изчислете останалата напречна площ след прилагане на геометрията на надреза. Определете колко станции трябва да премине лентата и направете ориентировочна оценка на допустимата накопена позиционна грешка в крайната станция.
3. Определете изискванията за повдигачи. Определете типа на повдигащия елемент (кръгъл, прътов или лентов), височината на повдигащия елемент и неговото положение спрямо ръба на лентата. Нанесете пътя на движение на повдигащия елемент върху положението на лентата във всеки момент от цикъла на пресата, за да се идентифицират потенциалните зони на интерференция.
4. Изберете типа на изрязване въз основа на приоритетния фактор. Ако запазването на жесткостта е ограничаващото условие (тънък материал, тясна лента, дълъг шаблон, прецизни допуски), изберете положително. Ако свободното пространство е ограничаващото условие (дебел материал, високи повдигащи елементи, работа с висока скорост, широка лента с достатъчен запас от жесткост), изберете отрицателно.
5. Размерите на геометрията на изрязването трябва да са пропорционални на параметрите на материала. Задайте дълбочина, ширина и ъглово отстъпване, като използвате пропорционалните зависимости, установени от дебелината на материала, пътя на повдигащия елемент и изискванията за жесткост на лентата. Приложете корекции, специфични за материала, относно поведението при умора, граничните стойности на удължение и очакваното качество на ръба.
6. Потвърдете чрез пробно изпълнение и направете необходимите корекции. Пуснете матрицата при постепенно нарастващи скорости. Наблюдавайте регистрацията на лентата в пилотните станции. Измерете точността на разстоянието между пробойните отвори по цялата дължина на матрицата. Проверете дали съпротивлението при подаването остава стабилно и дали не възниква контакт между лентата и издигателите по време на целия цикъл на издигане. Усъвършенствайте ъглите на релефа, дълбочината на надрезите или обработката на ръбовете въз основа на наблюдаваната производителност.

Тази последователност не е строго фиксирана. При някои проекти има ограничения, които обединяват няколко стъпки в едно очевидно заключение. Например алуминиева лента с дебелина 0,3 мм в двадесетстанционна матрица практически изисква положителни надрези, преди дори да се оценява височината на издигателите. От друга страна, при четиристационна пробойна матрица за високопрочна стомана с дебелина 3,0 мм се насочва към отрицателни надрези, преди ширината на лентата да бъде включена в изчисленията. Но за много приложения, които се намират между тези два крайни случая, последователното изпълнение на всяка стъпка предотвратява честата грешка да се оптимизира един параметър, докато се пренебрегва друг, който в крайна сметка определя производителността.

Документацията има значение и тук. Изработващият матрица специалист, който записва обосновката за всяко геометрично решение, а не само крайните размери, създава справочен ресурс, който ускорява бъдещите проекти при подобни материали и конфигурации. Когато шест месеца по-късно в цеха постъпи подобно приложение, документираното обоснование отстранява необходимостта от ново извеждане на всеки параметър от първите принципи.

Свързване на проектната цел с индивидуални решения за матрици

Проектирането на байпас-изрязване не съществува изолирано. То е един елемент от сложна матрична конструкция, която включва пробойници, повдигачи, водачи, насочващи релси, носещи ленти и цели системи за управление на лентата. Геометрията на изрязването трябва да се интегрира с всеки от тези компоненти. Перфектно измерено изрязване, което противоречи на разположението на водачите, пречи на геометрията на релсите за повдигачите или предизвиква проблеми с екстракцията на отпадъците в корпуса на матрицата, не носи никаква стойност, независимо от това колко точно пропорциите му съответстват на инженерните изчисления.

Този предизвикателство за интеграция е мястото, където много програми за изработка на шаблони спират. Индивидуалните параметри на дизайна имат смисъл поотделно, но комбинирането им в работеща матрица изисква опит в управлението на пространствените и временни взаимоотношения между компонентите. Пътят на движение на изтеглящите елементи трябва да се координира със свободното пространство при изрязване. Времето за влизане на водачите трябва да съвпада с положението на лентата след подаването, контролирано от изрязването. Посоката на заострените ръбове (бурите), получени при операциите по изрязване, не трябва да пречи на последващите формовъчни станции. Пътищата за изхвърляне на отпадъците от отрицателните изрязвания трябва да минават свободно покрай паралелните елементи и отворите в основата на матрицата, без никакви препятствия.

Сътрудничеството с опитни екипи по проектиране на матрици гарантира, че тези детайли за интеграция получават необходимото внимание. Персонализираните решения за шаблони за клепане на YICHEN адресира точно този тип проектиране с висока сложност, където оптимизацията на изрязаните участъци трябва да бъде координирана с конструкцията на матрицата, интеграцията на изваждачите, управлението на зазорите и контрола на материалния поток в цялата матрична сглобка. За инженерите по инструменти, които са преминали през теорията на проектирането и са готови да превърнат геометричните решения в производствени инструменти, сътрудничеството с екип, който поема целия обхват на интеграцията, предотвратява итеративната преизработка, която изразходва бюджета за пробни изпитания.

Работният процес затваря цикъла. Разположението на лентата определя избора на типа изрязан участък. Геометрията на изрязания участък определя размерите. Размерите определят валидацията. Валидацията или потвърждава проекта, или връща корекции обратно в геометрията. И по време на цялото производство мониторингът на износването гарантира, че валидираната геометрия остава в рамките на нейния работен диапазон до следващото планирано поддръжно събитие, при което се възстановява съответствието ѝ с техническите изисквания.

Всеки шаблон за штамповане разказва история чрез своята лента. Зъбците, независимо дали са положителни или отрицателни, са глави в тази история. Те определят как се движи материала, къде спира и как се позиционира. Правилното им проектиране означава, че лентата се подава гладко от първия до последния удар. Грешките при тях означават, че лентата се противопоставя на шаблона на всяка станция. Разликата между тези два резултата не е въпрос на късмет. Това е инженерна работа, приложена системно – от проектната цел до валидирането в производството.

Често задавани въпроси относно зъбци за заобикаляне в шаблони за штамповане

1. Каква е разликата между положителните и отрицателните зъбци за заобикаляне в прогресивен шаблон за штамповане?

Положителният байпасен паз (изрязване) запазва материал в лентата като таблетка (изпъкналост), която се движи над подемниците по време на подаването и така поддържа жесткостта на лентата. Отрицателният байпасен паз премахва материал от ръба на лентата, създавайки празно пространство, което осигурява зазор за подемниците без физически контакт. Изборът между двата типа зависи от това дали приложението ви по-вече изисква стивост на лентата (положителен паз) или зазор за подемниците (отрицателен паз). Тънките материали и тесните ленти обикновено се възползват от положителните пазове, докато дебелите материали и високоскоростните процеси често работят по-добре с отрицателни пазове.

2. Как да определя правилната дълбочина и ширина на паза за моята лентова схема?

Дълбочината и широчината на надрязванията се определят предимно според дебелината на материала, височината на хода на подавача и широчината на лентата. При отрицателните надрязвания дълбочината трябва да надвишава височината на хода на подавача плюс всяко вертикално люлеене на лентата по време на подаване. При положителните надрязвания дълбочината на изпъкналата част трябва да остава в рамките на еластичната деформация на материала под товара от контакт с подавача. Широчината трябва да осигурява място за тялото на подавача плюс латералното отклонение на лентата. Последователността за определяне на размерите започва с дебелината на материала, след което се вземат предвид широчината на лентата, броят на станциите, стъпката на подаване и височината на подавача, в този ред.

3. Кой тип надрязване за заобикаляне е най-подходящ за шампиране на неръждаема стомана?

Положителните надрези обикновено се предпочитат за дълги серийни производствени цикли в аустенитна неръждаема стомана. Причината е увреждането поради пластична деформация по ръбовете на изрязаните участъци. Когато отрицателните надрези се пробиват в неръждаема стомана, изрязаните ръбове постепенно се увреждат по време на производствения процес, което увеличава съпротивлението при подаване през матрицата в течение на целия ѝ експлоатационен живот. При неръждаеми стомани може да се наблюдава до 50% повишаване на якостта в силно деформираните зони. Положителните надрези избягват този проблем по ръба на лентата, макар проектирането да изисква добавяне на достатъчно големи радиуси в местата на съединяване на изпъкналите части, за да се предотврати уморно пукане под влияние на повтарящи се натоварвания от контакта с издигащите елементи.

4. Как влияят моделите на износване на байпас надрезите върху графика за поддръжка на матрицата?

Положителните и отрицателните надрези се износват по различен начин и изискват различни подходи за наблюдение. При положителните надрези инструментът се износва постепенно, докато ръбовете на пробойника се закръглят, което води до образуване на заострени ръбове (буринги) по изрязаните елементи и постепенно увеличава съпротивлението при подаването. Това позволява предиктивно поддръжка въз основа на тенденции. При отрицателните надрези инструментът се износва чрез намаляване на размера на отвора, когато ръбовете се закръглят, което в крайна сметка води до внезапни задържания на лентата, когато зазорът стане недостатъчен. Износването на отрицателните надрези е по-трудно за ранно откриване, поради което графиците за подостряне на базата на интервали са по-подходящи, отколкото само мониторинг на състоянието.

5. Мога ли да използвам както положителни, така и отрицателни байпас надрези в един и същ прогресивен шаблон?

Да, опитните инженери по матрици понякога комбинират и двата типа в една и съща лента за штамповане, когато различните станции налагат различни ограничения. Например станциите с високи издигащи елементи могат да използват отрицателни пазове за осигуряване на необходимото разстояние, докато по-нататъшните станции в тесен носещ участък използват положителни пазове, за да се запази жесткостта. Ключовото е да се гарантира последователно поведение при подаването през цялата стъпка. Сътрудничеството със специализирани екипи по проектиране на матрици като YICHEN (yichen-group.com/stamping-die/) помага при координацията на компоновки с различни типове пазове, където интеграцията между издигащите елементи, водачите и геометрията на пазовете трябва да функционира като единна система.