Накратко

Проектирането на прогресивни матрици е стандарт за производство на автомобилни скоби с обем над 50 000 броя годишно, като предлага баланс между скорост, прецизност и последователност. За постигане на целево използване на материала над 75%, инженерите трябва да оптимизират разположението на лентата чрез точни изчисления на дебелината на моста (обикновено 1,25t до 1,5t) и агресивни стратегии за групиране. Ключови фактори при проектирането включват компенсиране на еластичното възстановяване при високопрочни нисколегирани (HSLA) стомани и изчисляване на усилието на пресата въз основа на общия периметър на рязане плюс силите за отделяне.

За сложни автомобилни скоби, изискващи допуснати отклонения под ±0,05 мм, успехът зависи от надеждно позициониране с помощта на водещи пинове и правилен избор на инструментални стомани (като карбид срещу D2) въз основа на обема на производството. Това ръководство предоставя техническите формули, правила за подредба и стратегии за предотвратяване на дефекти, необходими за проектирането на високоефективни прогресивни матрици.

Етап 1: Предварително проектиране и избор на материал

Преди да бъде направена първата компоновка на лентата, процесът на проектиране трябва да започне със сериозен анализ на свойствата на материала на скобата. Автомобилните скоби често използват високопрочни нисколегирани (HSLA) стомани или алуминиеви сплави (като 6061 или 5052), за да се намали теглото при запазване на структурната цялостност. Изборът на материал определя зазора на матрицата, радиусите на огъване и изискванията за покритие.

Свойства на материала и влияние върху матрицата
Якостта на опън и якостта на срязване на суровината са основните фактори за тонажа и износването на инструмента. Например, штамповането на високоякостна нисколегирана стомана (HSLA) изисква значително по-голям тонаж и по-малки междинни разстояния в сравнение с меката стомана. Напротив, алуминиевите сплави, въпреки че са по-меки, са склонни към залепване и изискват полирани работни части на инструмента или специализирани покрития като TiCN (титан карбонитрид).

Предотвратяване на еластичното връщане на ранен етап
Един от най-честите дефекти при штамповането на автомобилни скоби е еластичното връщане — склонността на метала частично да се върне към първоначалната си форма след огъване. Това е особено изразено при HSLA материали. За да се противодейства на това, проектирането изисква станции за "преогъване" или прилагане на ротационни методи за огъване вместо стандартно плъзгащо огъване. При скоби под 90 градуса проектиране на матрицата за преогъване с 2-3 градуса е често срещана практика за постигане на крайната допустима толерантност.

Фаза 2: Оптимизация на разположението на лентата

Разположението на лентата е проекта на прогресивната матрица. То определя икономическата ефективност на цялата производствена серия. Лошо проектирано разположение губи материал и дестабилизира матрицата, докато оптимизираното разположение може да спести хиляди долари годишно от отпадъци.

Дебелина на моста и конструкция на носителя
„Мостът“ или „реброто“ е материалът, оставен между детайлите, за да ги пренася през матрицата. Намаляването на тази ширина намалява отпадъка, но прекалено тънък мост увеличава риска от огъване на лентата. Стандартното инженерно правило за стоманени скоби е ширина на моста между 1,25 × Дебелина (t) и 1,5 × Дебелина (t) . При високоскоростни приложения или по-тънки материали тази стойност може да се увеличи до 2t, за да се предотвратят проблеми с подаването.

Изчисляване на използването на материала
Ефективността се измерва чрез Използване на материал (%). Целта за автомобилни скоби трябва да е >75%. Формулата за проверка на стратегията за разположение е:

Използване % = (Площ на готовата заготовка) / (Стъпка × Ширина на лентата) × 100

Ако резултатът е под 65%, разгледайте вариант „с два прохода“ или „с интерлокирано“ разположение, при което две скоби се изсичат с лице един към друг, като споделят обща линия на носителя. Този подход е изключително ефективен за L-образни или U-образни скоби.

Позициониране на водещия пин
Точността зависи от прецизното позициониране на лентата. Пилотни отвори трябва да бъдат пробити още в първата станция. Пилотните щифтове в последващите станции центрират лентата, преди матрицата напълно да се затвори. При скоби с тесни допуски между отворите, трябва да се провери дали пилотните елементи влизат в лентата поне 6 мм преди формовъчните пробойници да докоснат материала.

Фаза 3: Последователност на станциите и тонаж

Определянето на правилната последователност от операции — пробиване, пилотиране, рязане, формоване и отрязване — предотвратява повреди на матрицата. Логична последователност осигурява стабилност на лентата през целия процес. Идеално е пробиването да се извършва рано, за да се създадат пилотни отвори, докато тежкото формоване се разпределя равномерно, за да се балансира натоварването.

Изчисляване на необходимия тонаж
Инженерите трябва да изчислят общата сила, необходима за осигуряване на достатъчна мощност (и енергия) на пресата, за да извърши работата. Формулата за тонаж при контурно изрязване и пробиване е:

Тонаж (T) = Дължина на реза (L) × Дебелина на материала (t) × Усилно напрежение при срязване (S)

Според индустриални стандарти за изчисления , трябва също да се има предвид силата на изтегляне (обикновено 10-20% от рязането) и налягането на азотните пружини или въздушните възглавници, използвани за фиксиране на лентата. Невключването на тези допълнителни натоварвания може да доведе до подоценка на пресата, което води до спиране в долната мъртва точка.

Център на натоварване
Критичен, но често пренебрегван пресмятане е "Центърът на натоварване". Ако силите за рязане и формоване са концентрирани от едната страна на матрицата, това създава ексцентрично натоварване, което накланя буталото и причинява преждевременно износване на глидните плочи на пресата и стълбовете на матрицата. Балансирайте оформлението, като разпределите станциите с висока сила (като рязане на големи периметри) симетрично спрямо средната ос на матрицата.

Етап 4: Отстраняване на чести дефекти по скобите

Дори при здрава конструкция, по време на пробите могат да възникнат дефекти. Отстраняването на неизправностите изисква систематичен подход към анализа на основните причини.

• Заравняния: Изразените задържания обикновено показват неправилен процеп или изтъпели инструменти. Ако задържанията се появяват само от едната страна на отвора, вероятно пробивният инструмент е нецентриран. Проверете дали процепът е еднакъв по целия периметър.
• Извличане на отпадъчния парче (Slug Pulling): Това се случва, когато отпадъчното парче залепне за лицето на пробива и бъде изтеглено от матричния отвор. Това може да повреди лентата или матрицата при следващия ход. Решенията включват използване на матрици тип "slug-hugger" с фиксиращи жлебове или добавяне на пружинен изхвърлящ пин в центъра на пробива.
• Нецентриране (изкривяване - Camber): Ако лентата се извива (изкривява) при подаване, носещата част може да се деформира. Това често се случва, ако освобождаването на лентата по време на формоване е ограничено. Уверете се, че водачите позволяват материалът свободно да „плува“ по време на цикъла на подаване, за да се разтовари напрежението.

Етап 5: Двигатели на разходите и избор на доставчици

Преходът от дизайн към производство включва търговски решения, които оказват влияние върху крайния разход за детайла. Сложността на матрицата — определяна от броя на станциите и необходимата точност — е най-голямата капиталова разхода. За скоби с нисък обем (<20 000/годишно) единична или комбинирана матрица може да бъде по-икономична от прогресивна матрица.

Въпреки това, за високотонажни автомобилни програми ефективността на прогресивната матрица оправдава първоначалните инвестиции. При избора на производствен партньор проверете дали разполага с възможността да отговаря на конкретните изисквания за товароносимост и размери на леглото на матрицата. Например, Комплексните штамповъчни решения на Shaoyi Metal Technology премахват пропастта между прототипирането и масовото производство, предлагайки прецизност, сертифицирана по IATF 16949, за критични компоненти като лостове за управление и подрамки. Техните възможности за обработка на пресове с натоварване до 600 тона гарантират стабилно производство дори на сложни скоби с голяма дебелина.

Накрая, винаги изисквайте подробен преглед на конструкцията за производство (DFM) преди да започне обработката на стоманата. Компетентен доставчик ще симулира процеса на формоване (с помощта на софтуер като AutoForm), за да предвиди рисковете от изтъняване и пукане, което позволява виртуални корекции и спестява седмици физическа преработва.

Постигане на ефективност при прогресивните матрици

Проектирането на прогресивни матрици за автомобилни скоби е процес на постигане на баланс между прецизност, ефективност при използването на материала и дълголетието на инструмента. Като стриктно прилагат инженерни основи — от точни изчисления на мостовете и формули за тонаж до стратегическия подбор на материали — инженерите могат да създадат инструменти, които произвеждат милиони бездефектни части. Ключовото е да се разглежда оформлението на лентата като основа; ако оформлението е оптимизирано, матрицата ще работи гладко, дефектите ще бъдат минимизирани, а печалбата ще бъде максимизирана.

Често задавани въпроси

1. Каква е минималната дебелина на моста за прогресивни матрици?

Стандартната минимална дебелина на моста (или ширина на уеб) обикновено е 1,25 до 1,5 пъти дебелината на материала (t) . Например, ако материалът за скобата е с дебелина 2 мм, мостът трябва да бъде поне 2,5 мм до 3 мм. Намаляването под този лимит увеличава риска от огъване или счупване на лентата по време на хода на подаване, особено при високоскоростни операции.

2. Как се изчислява товароносимостта при прогресивно щанцоване?

Общата товароносимост се изчислява чрез сумиране на силите, необходими за всички операции (рязане, огъване, формоване), плюс силата на изхвърлите и налягането на подовете. Основната формула за силата при рязане е Периметър × Дебелина × Напрежение при срязване . Повечето инженери добавят резервна маржа от 20% към общо изчислената натовареност, за да се има предвид затъпяването на инструментите и вариациите в пресата.

3. Как мога да намаля отпадъците при проектирането на прогресивни матрици?

Намаляването на отпадъците започва с разположението на лентата. Методите включват гнездово подреждане на части (блокирани форми, използващи една и съща носеща лента), намаляване на ширината на моста до безопасния минимум и използване на компоновка с „два хода“ за L-образни или триъгълни скоби. Подобряване използване на материала над 75% е ключов цел за икономичното производство на автомобили чрез штамповане.