Функция на избутваща плоча при штамповане: Защо детайлите се заклинват и как да го оправите

Какво е плоча за отстраняване и защо тя е важна

Задавали ли сте си въпроса защо изштампованите части понякога отказват да се отделят чисто от пробойника? Отговорът се крие в един от най-важните, макар често пренебрегвани, компоненти при металното штамповане: плочата за отстраняване. Независимо дали сте опитен производител на инструменти и форми или инженер, оптимизиращ производствената ефективност, разбирането на функцията на плочата за отстраняване при штамповане е от съществено значение за постигане на последователни и висококачествени резултати.

Плочата за отстраняване е прецизно обработен компонент на формата, разположен между държача на пробойника и блока на матрицата, специално проектиран да отстранява (изчиства) материала на заготовката от пробойника след всеки штампов ход.

Това изглеждащо просто определение прикрива сложна механична функция, която директно влияе върху качеството на производството, цикличното време и продължителността на живота на инструментите. Без ефективна избутваща плоча вашата щампова операция би срещала постоянни прекъсвания поради заседнали части, повредени компоненти и досадни престои.

Основен механичен принцип зад действието на избутване

Представете си пробиване през лист от метал. Докато пробойникът се спуска и прониква в материала, се създава плътно съединение между стените на пробойника и току-що изрязаните ръбове. Когато пробойникът започне да се издига обратно нагоре, две сили работят срещу чистото разделяне:

• Триене: Плътният контакт между пробойника и материала създава значително триене
• Еластично възстановяване: След деформацията листовият метал се опитва да се върне към първоначалната си форма, което ефективно води до стискане на пробойника

Плочата за отстраняване елегантно противодейства на тези сили. Докато пуансонът се изтегля нагоре, плочата за отстраняване задържа листовия метал здраво надолу към повърхността на матрицата. Това противоположно действие чисто отделя заготовката от пуансона, осигурявайки гладко освобождаване на материала при всеки ход. За всеки специалист по инструменти и матрици овладяването на този принцип е основа за успешното проектиране на матрици.

Защо всяка щамповаща матрица се нуждае от ефективно освобождаване на материала

Ще забележите, че неправилното отстраняване причинява поредица от проблеми в целия процес. Детайлите, които залепват за пуансоните, могат да бъдат деформирани, посчиркани или напълно унищожени. Още по-лошо, заклещеният материал може да причини катастрофални повреди на матрицата при следващия ход.

Всеки опитен производител на матрици разбира, че плочата за отстраняване не е само за премахване на детайлите — тя служи за поддържане на контрол през целия щамповъчен цикъл. Ефективната плоча за отстраняване осигурява:

• Постоянно качество на детайлите при хиляди цикли
• Защита на скъпите матрици и пуансони
• Стабилно позициониране на материала за последващи операции
• Максимални производствени скорости без компрометиране на качеството

Това изчерпателно ръководство обобщава основните знания за функцията на отделящата плоча при штамповане, които обикновено са разпръснати в множество източници. Независимо дали отстранявате неизправности в съществуващи матрици или проектирате нови инструменти, ще намерите необходимата техническа дълбочина, за да оптимизирате своите операции. Забележете, че някои погрешно търсят информация за „инструменти и боядисване“ – правилната терминология има значение, когато се търси точна техническа насока в индустрията на инструментите и матриците.

Как работи отделящата плоча през всеки цикъл на штамповане

Сега, когато разбирате какво е отделяща плоча и защо е важна, нека разгледаме подробно как функционира тя по време на всеки ход на штамповане. Разбирането на тази последователност ви помага да диагностицирате проблеми, да оптимизирате моментите и да оцените как всички компоненти на матрицата работят заедно като интегрирана система.

Пълната последователност на хода при штамповане, обяснена

Представете си всеки цикъл на штамповане като прецизно хореографиран танц между множество компоненти. Плочата за изхвърляне изпълнява водеща роля в много конкретен момент, но позицията и налягането ѝ имат значение през целия цикъл. Ето как протича целият процес:

1. Начална позиция и подаване на материала: Коляното рамо на пресата е в горна мъртва точка. Листовият материал напредва в позиция, насочван от водачи и лентови ръководства. Плочата за изхвърляне се намира над заготовката, готова за задействане.
2. Спускане на пробойника и контакт с плочата за изхвърляне: Докато рамото се спуска, пружинната плоча за изхвърляне първа влиза в контакт с материала, прилагайки контролирано налягане, за да задържи листа здраво към повърхността на матрицата. Това предварително натоварване предотвратява движението на материала по време на рязане.
3. Проникване в материала: Пробойникът продължава надолу през отворите на плочата за изхвърляне. Той се допира до листовия метал и започва да избутва материала в отвора на матрицата. В този етап силата на огъване, необходима за започване на деформацията, зависи директно от границата на пластичност на материала.
4. Режещо или формоващо действие: Пробойникът завършва хода си, като или прерязва напълно материала, или го оформя в желаната форма. По време на тази фаза заготовката изпитва значително напрежение и в зоната на деформация се появява накърняване при обработка.
5. Долна мъртва точка: Пробойникът достига максимална дълбочина на проникване. Отрязаният диск минава през отвора на матрицата или оформената част достига окончателната си форма. Напрежението в материала достига своя пик в този момент.
6. Започва изтеглянето на пробойника: Тук плочата за изхвърляне наистина оправдава името си. Когато пробойникът започне да се движи нагоре, еластичният модул на листовия метал причинява леко възстановяване, което води до залепване към стените на пробойника.
7. Действие по изхвърляне: Плочата за избутване осигурява натис надолу върху заготовката, докато пуансонът продължава да се прибира. Това противоположно движение ясно отделя детайла от пуансона. Важен е моментът на действието — ако е твърде рано, детайлът не е напълно оформен, а ако е твърде късно, материалът се поврежда.
8. Връщане в начална позиция: Пуансонът напълно се прибира през плочата за избутване. Материалът се подава за следващия цикъл. Последователността се повтаря.

Разбиране на поведението на материала по време на прибиране на пуансона

Защо материалът се залепва толкова упорито за пуансона по време на прибиране? Отговорът се крие в основите на материалознанието. Когато деформирате листов метал над границата на неговото предово напрежение и якост, вие постоянно променяте неговата структура. Но еластичното възстановяване — тенденцията за отскок — все още се проявява в заобикалящия материал.

По време на пробиването ръбовете на отвора изпитват екстремно компресиране спрямо стените на пробиващия инструмент. Когато силата за рязане отпадне, тези ръбове се опитват еластично да се възстановят. Тъй като пробиващият инструмент все още е в отвора, това възстановяване създава ефект на затегване. Колкото по-малък е зазоринът между пробиващия и матричния инструмент, толкова по-изразено става това явление.

Освен това упрочняването при деформация по време на процеса на щамповане увеличава границата на провлачване на материала в зоната на деформация. Това локално усилване допълнително засилва силата на затегване върху пробиващия инструмент. Материали с по-висока стойност на модула на еластичност — като неръждаемата стомана в сравнение с алуминия — проявяват по-силно еластично възстановяване и изискват по-енергично действие на избутващата плоча.

Избутващата плоча трябва да приложи достатъчна надолу насочена сила точно в правилния момент, за да преодолее тези комбинирани ефекти. Затова разбирането както на характеристиките за гранично напрежение, така и на границата на провлачване на материала на детайла директно влияе на проектните решения за избутващата плоча.

Интеграция на компонентите: как всичко работи заедно

Плочата за отстраняване не работи изолирано. Тя координира действие с няколко други компонента на матрицата, за да осигури успешна работа:

• Пробойници: Трябва да минава свободно през отворите в плочата за отстраняване с контролиран зазор. Твърде малък зазор причинява заклинване; твърде голям позволява издърпване на материала.
• Пилоти: Тези центриращи пинове често минават през плочата за отстраняване и навлизат в предварителни отвори в лентата преди отстраняването. Плочата за отстраняване трябва напълно да отговаря на моментите за насочване.
• Матричен блок: Осигурява противоположната повърхност, срещу която плочата за отстраняване притиска материала. Правилното подравняване между отстраняващата плоча и матрицата гарантира равномерно разпределение на налягането.
• Пружини или системи за налягане: Създават еластичната сила, която позволява на плочата за отстраняване да прилага постоянно налягане, независимо от малки вариации в дебелината на суровия материал.

Когато тези компоненти работят в хармония, се постига чисто и последователно действие за отстраняване, което осигурява гладко протичане на производството. Но какво се случва, когато трябва да избирате между различни конфигурации на отнемащи плочи? Нека разгледаме възможностите в следващата секция.

Фиксирани срещу пружинени, срещу уретанови, срещу конфигурации с газова пружина

Изборът на правилната конфигурация на отнемаща плоча може да направи или развали вашата штамповъчна операция. Всеки тип предлага специфични предимства в зависимост от вашите производствени изисквания, характеристиките на материала и очакванията за качество. Независимо дали изпълнявате прогресивно штампиране при високи скорости или обработвате чувствителни материали с горещо поцинковане, които лесно се драскат, изборът на оптималната система за отнемане има директно влияние върху рентабилността ви.

Нека разгледаме четирите основни конфигурации, с които ще се сблъскате в съвременните штамповъчни операции – и още по-важно, кога всяка една от тях е най-подходяща за вашия случай.

Фиксирани отнемащи плочи за високоточна работа при високи скорости

Фиксираните избутващи плочи, известни също като цели избутващи плочи, представляват най-простата и здрава възможна конфигурация. Те се монтират неподвижно към матричния комплект без никакъв пружинен механизъм и запазват постоянна връзка с пробойника по време на целия ход.

Как работи фиксиран избутвач? Плочата е разположена точно под върховете на пробойника, когато матрицата е отворена. Докато материала се подава на позиция, той се плъзга между фиксирания избутвач и повърхността на матрицата. Пробойникът се спуска през прецизно изработени отвори в избутвача, извършва операцията и се вдига обратно. Фиксираният избутвач физически попречва на материала да се движи нагоре заедно с пробойника.

Ще откриете, че фиксираните избутвачи се представят отлично в определени ситуации:

• Инструменти за бързоходни прогресивни матрици: Ригидната конструкция елиминира пружинните осцилации при високи скорости на цикъл
• Тънки материали: Няма риск от прекомерно компресиране вследствие излишно голямо пружинно налягане
• Прости операции по изрязване: Където задържането на материала не е критично по време на рязане
• Приложения, изискващи максимално насочване на пробойника: Фиксираната връзка осигурява превъзходна подкрепа при пробиване

Въпреки това, фиксираните изхвърлители имат ограничения. Те не прилагат налягане за задържане на материала плосък по време на формоване и настройките за зазор са по-малко толерантни към вариации в дебелината на материала. При прогресивни штамповъчни матрици, работещи с материали с горещо поцинковано цинково покритие и променлива дебелина на покритието, тази неподвижност може да стане проблем.

Системи с пружинно задействане за защита на детайлите

Плочи за изхвърляне с пружинно задействане — понякога наричани плаващи изхвърлители — добавят ключова възможност: контролирано и променливо прилагане на налягане. Спирални пружини или матрични пружини се монтират между изхвърлителната плоча и държача на пробойника, като позволяват на плочата да „плува“, докато се запазва постоянна надолу насочена сила.

Когато буталото се спуска, пружинната извадка първо контактува с материала, компресирайки се леко, докато прилага налягане за фиксиране. Това предварително натоварване поддържа листа плосък върху повърхността на матрицата по време на пробиване или формоване. По време на изтегляне, пружините бутат извадката надолу, запазвайки контакт с детайлата, докато пробойникът се оттегля.

Конфигурациите с пружинно задвижване се отличават в тези приложения:

• Операции по формоване: Където материалът трябва да остане плосък, за да се предотврати набръчкване или деформация
• Променлива дебелина на материала: Пружините компенсират малки отклонения без заклинване
• Детайли за естетическа употреба: Контролираното налягане минимизира следи по повърхността
• Сложни стъпкови шанцове: Няколко операции извличат полза от последователно фиксиране

Основното внимание при системите с пружинно задвижване е изборът и поддръжката на пружините. Пружините се уморяват след милиони цикли, а постоянството на силата намалява с времето. Редовната проверка и графикът за подмяна стават задължителни задачи по поддръжка.

Системи за отстраняване с уретан: Универсалното междинно решение

Уредите за отстраняване с уретан заменят металните пружини с полиуретанови еластомерни подложки или бутони. Тези системи комбинират елементи от фиксираните и пружинните конструкции и предлагат уникални предимства за конкретни приложения.

Уреtanът осигурява прогресивно съпротивление – колкото повече се компримира, толкова по-голяма сила генерира. Тази характеристика създава саморегулиращ ефект, който компенсира вариациите в материала, като все пак осигурява значителна сила на отстраняване. За разлика от металните пружини, уреtanът не се счупва изведнъж и не губи толкова рязко силата си с времето.

Помислете за уреtanови системи, когато имате нужда от:

• Компактни конструкции: Уреtanовите подложки изискват по-малко вертикално пространство в сравнение с спирални пружини
• Умерени сили на отстраняване: Достатъчни за повечето материали с лека до средна дебелина
• Намалено поддържане: Няма отделни пружини, които да следите и подменяте
• Рентабилни решения: По-ниски първоначални инвестиции в сравнение със системи с газови пружини

Компромисът включва чувствителност към топлина. Уретанът губи еластичност при по-високи температури, което го прави неподходящ за високоскоростни операции, генериращи значително триещо се топлина, или за приложения, включващи топлоформоване. Освен това уреتانът не достига до способността за сила-на-размер на газовите пружини при тежки условия на работа.

Конфигурации на газови пружини: максимална сила и контрол

Газовите пружини – наречени още азотни цилиндри – представляват висококачествен вариант за изискващи приложения. Тези самостоятелни устройства използват компресиран азотен газ, за да генерират последователно високосилово действие за отделяне с прецизен контрол.

За разлика от механичните пружини, които губят сила при компресиране, газовите пружини запазват почти постоянен натиск по цялата си хода. Тази характеристика е от голяма стойност при операции като дълбоко изтегляне, въртене под формата и тежко избиване, където постоянното прилагане на сила е от решаващо значение за качеството на детайла.

Газовите пружинни системи предлагат предимства, които оправдават по-високата им цена:

• Голяма сила в компактни размери: Генериране на сили, които механичните пружини не могат да постигнат в същото пространство
• Постоянно налягане: Почти равна крива на силата през целия ход
• Дълъг срок на експлоатация: Милиони цикъла с минимално намаляване на силата
• Регулируема сила: При някои конструкции е възможна промяна на налягането за оптимизация на процеса

Тук има значение инвестиционният аспект. Газовите пружини струват значително повече от механичните алтернативи и изискват специализирани познания за правилно оразмеряване и монтаж. Те също така се нуждаят от периодично презареждане или подмяна, тъй като азотът бавно преминава през уплътненията при продължителна употреба.

Пълно сравнение на конфигурациите

Когато оценявате вариантите за избутващи плочи за напредващи матрици или самостоятелни матрични приложения, тази сравнителна таблица предоставя необходимите данни за вземане на решение:

Тип конфигурация	Механизъм за прилагане на сила	Най-добри приложения	Диапазон на дебелина на материала	Скоростен капацитет	Относителна цена
Фиксиран (твърд)	Ригидно монтиране — без пружинен ефект	Бързо бленкуване, тънки материали, максимално насочване на пуансона	0,005" - 0,060"	Отлична (1000+ SPM)	Ниско
С пружина	Пружини с намотка или матрични пружини	Операции по оформяне, променлива дебелина, козметични части	0,010" - 0,125"	Добро (до 600 SPM)	Ниско до умерено
Уретан	Компресия от полиуретанов еластомер	Компактни матрици, умерени сили, приложения с ограничени бюджети	0,015" - 0,090"	Умерено (до 400 SPM)	Ниско до умерено
Гас пружина	Компресиран азотен газ	Тежко изрязване, дълбоко изтегляне, въртене под формата, отделяне с висока сила	0,030" - 0,250"+	Добро (до 500 SPM)	Висок

Правилният избор за вашето приложение

Вашият избор на конфигурация в крайна сметка зависи от балансирането на няколко фактора: изисквания за скорост на производството, характеристики на материала, очаквания за качеството на детайлите и бюджетни ограничения. За високотонажни процеси с прогресивни штампи, работещи на максимална скорост, често се оказват идеални фиксираните избутващи плочи. За операции, изискващи внимателен контрол на материала – особено при обработка на поцинкована стомана чрез горещо поцинковане или други покрити материали, където е важно защитаването на повърхността – системите с пружинно или газово задействане осигуряват необходимото контролирано налягане.

Не пренебрегвайте важността от съгласуване на конфигурацията на избутващата плоча с конкретния материал на заготовката. Тази връзка между конструкцията на избутващата плоча и свойствата на материала има пряко отношение към следващото ви ключово решение: избора на подходящия материал за избутващата плоча и спецификацията за твърдост за дългосрочна експлоатационна годност.

Избор на материал и изисквания за твърдост за избутващи плочи

Избрали сте правилната конфигурация на изхвърлящата плоча, но се замислихте ли върху това от какъв материал е направена? Материалът, който изберете за изхвърлящата си плоча, пряко влияе върху устойчивостта на износване, експлоатационния живот и в крайна сметка – върху разходите ви за детайл. Изборът на неподходяща марка инструментална стомана води до ранно износване, неочаквани прекъсвания в производството и намалено качество на детайлите. Разбирането на критериите за избор на материал ви помага да вземете обосновани решения, които дават резултат през милиони цикли на штамповка.

Избор на инструментална стомана за оптимална устойчивост на износване

Изхвърлящите плочи изпитват постоянно абразивно контактно натоварване с листов метал, повтарящи се ударни натоварвания и значителни компресионни сили. Тези тежки условия изискват инструментални стомани, специално проектирани за устойчивост на износване и здравина. Три марки стомана доминират приложенията за изхвърлящи плочи: D2, A2 и O1 – всяка от които предлага различни експлоатационни характеристики.

D2 Инструментална стомана: Тази стомана с високо съдържание на въглерод и хром представлява първокласен избор за повечето приложения за изхвърлящи плочи. Със съдържание на хром около 12%, D2 осигурява изключителна устойчивост на абразивно износване и запазва твърдостта си при високи температури. Ще установите, че D2 е особено ценна при щанцоване на абразивни материали или при продължителни производствени кампании. Някои производители посочват японска версия на инструменталната стомана D2 в прахообразен вид за приложения, изискващи по-висока еднородност и подобрена якост в сравнение с обикновената D2.

Инструментална стомана A2: Когато се нуждаете от баланс между устойчивост на износване и якост, A2 е подходящият избор. Тази въздушно-закалявана стомана предлага по-добра устойчивост към удар от D2, като все още осигурява задоволителна устойчивост на износване. A2 се обработва по-лесно от D2 и показва по-малко деформации по време на термична обработка — предимства, които водят до по-ниски производствени разходи.

Инструментална стомана O1: Тази инструментална стомана, овъглеродяваща се чрез масло, представлява икономически вариант за по-малко изискващи приложения. O1 се обработва изключително добре и постига добра твърдост, но устойчивостта му срещу износване е по-ниска в сравнение с D2 и A2. Помислете за използване на O1 при прототипни инструменти, краткосрочна продукция или приложения за щамповане на меки материали като алуминиеви сплави.

Модулът на еластичност на стоманата също влияе върху избора ви. Плочите за избутване трябва да запазват размерната си стабилност при повтарящи се цикли на натоварване. Всички три често срещани инструментални стомани имат подобни стойности на модула на еластичност около 30 милиона psi, но устойчивостта им срещу умора и характеристиките им при износване значително се различават в зависимост от състава и термичната обработка.

Изисквания за твърдост и термична обработка

Постигането на подходяща твърдост е задължително за производителността на избутващата плоча. Работните повърхности обикновено изискват стойности на твърдост между 58-62 HRC (по скалата на Рокуел С), за да осигурят устойчивост към износване от постоянното контакт с материала. Но ето нещо, което много инженери пропускат: самата твърдост не гарантира перфектна работа.

Имайте предвид следните насоки за твърдост в различните приложения:

• Високотомажна продукция (над 1 милион части): Цел 60-62 HRC за максимален живот на устойчивост към износване
• Стандартни производствени серии: 58-60 HRC осигурява добро съотношение между устойчивост към износване и якост
• Приложения с риск от ударно натоварване: Предвидете 56-58 HRC, за да се намали риска от ръбове и чипове
• Прототипно или краткосерийно оборудване: често 54-58 HRC е напълно достатъчно

Качеството на термичната обработка е толкова важно, колкото и целевата твърдост. Неправилната термична обработка създава меки участъци, вътрешни напрежения или крехки зони, които водят до ранно повреждане. Винаги проверявайте твърдостта на няколко места по готовите избутващи плочи и поискайте сертификати за термична обработка от доставчика си.

Съгласуване на материала на избутващата плоча с вашия заготовка

Тук изборът на материал става специфичен за приложението. Материалът, който штамповате, директно влияе на модела на износване и продължителността на живота на избутващата плоча. Различните материали представят напълно различни предизвикателства:

Штамповане на алуминиеви сплави: Мекотата на алуминия изглежда като че ли е благоприятна за инструментите, но външният вид заблуждава. Алуминият има тенденция да се задира — прехвърляне на материал върху повърхността на инструмента чрез адхезивно износване. Това натрупване създава неравности по повърхността, които оставят следи по детайлите и ускоряват допълнителното износване. При алуминиевите сплави полирани повърхности на избутващите плочи и понякога специализирани покрития дават по-добри резултати от суровата инструментална стомана. О1 или А2 при умерена твърдост често са достатъчни, тъй като абразивното износване остава минимално.

Пробиване на мека стомана: Стандартните въглеродни стомани представляват умерени предизвикателства за износване. D2 при 58-60 HRC ефективно справя с повечето приложения с мека стомана. Основно внимание се обръща на дебелината на материала — по-дебелата ламарина води до по-високи сили при избутване и ускорява износването на ръбовете на пробойните отвори.

Пробиване на неръждаема стомана: Особеностите на неръждаемата стомана, свързани с упрочняване при деформация и пластично упрочняване, създават изключително тежки условия. Докато пробивате неръждаема стомана, зоната на деформация значително се утвърждава чрез пластична деформация, като по този начин се увеличава локалната твърдост и абразивност. Това явление ускорява износването на изхвърлващата плоча в сравнение с калайдисаната стомана с еквивалентна дебелина. Приложете D2 с максимална практически възможна твърдост (60–62 HRC) за приложения с неръждаема стомана.

Пробиване на високопрочни стомани: Напредналите високопрочни стомани (AHSS) и ултрависокопрочните стомани, използвани в автомобилни приложения, подлагат инструментите на крайни натоварвания. Тези материали проявяват изключително упрочняване при деформация и пластично упрочняване, като локалната твърдост понякога надвишава първоначалната повърхностна твърдост на изхвърлващата плоча. За тези изискващи приложения се препоръчва използването на специализирани инструментални стомани или повърхностни обработки.

Сравнение на инструментални стомани за приложения на изхвърлващи плочи

Това сравнение Ви помага да подберете подходяща марка инструментална стомана според Вашите конкретни изисквания:

Марка инструментална стомана	Типична твърдост (HRC)	Устойчивост на износване	Издръжливост	Машинна способност	Предложени приложения
D2	58-62	Отлично	Умерена	Трудно	Производство с висок обем, абразивни материали, стоманени шематери за неръждаема стомана
A2	57-62	Добре	Добре	Умерена	Универсално приложение, подложни на удар, балансирана производителност
O1	57-61	Честно е.	Добре	Отлично	Кратки серии, прототипи, сплави от алуминий, приложения с ограничени разходи
S7	54-58	Честно е.	Отлично	Добре	Приложения с висок удар, условия на внезапно натоварване
M2 (HSS)	60-65	Отлично	Умерена	Трудно	Екстремни условия на износване, операции с висока скорост

Как дебелината на материала влияе на спецификациите на извадната плоча

По-дебелите материали изискват по-масивни извадни плочи. С увеличаването на дебелината на материала нарастват и силите, участващи в процеса на изваждане. Имайте предвид следните зависимости:

• Тънка дебелина (под 0,030"): Стандартни марки инструментална стомана с умерена твърдост работят добре. Фокусирайте се върху качеството на повърхността, за да се предотврати оставянето на следи.
• Среден калибър (0,030" - 0,090"): Препоръчва се D2 или A2 при 58-60 HRC. Обърнете внимание на отворите на пробойника и разстоянията, тъй като силите за отделяне на материала нарастват.
• Тежък калибър (0,090" - 0,187"): Уточнете D2 с минимум 60-62 HRC. Предвидете по-големи междинни разстояния и по-дебела усилена плоча за отстраняване.
• Плочи от основен материал (над 0,187"): Необходими са висококачествени инструментални стомани. Оценете повърхностни обработки като нитриране или PVD покрития за по-дълъг живот.

Имайте предвид, че по-дебелите материали изпитват по-изразено накърняване по време на процеса на пробиване. Този ефект на затвърдяване означава, че материала активно става по-твърд и по-абразивен по време на щамповането — което обяснява защо щамповането на дебели листове износва по-бързо плочите за отстраняване, отколкото би предположила самата дебелина.

След като сте определили подходящия материал за плочата за отстраняване, следващата важна стъпка е изчисляването на необходимите сили и размерни допуски, които гарантират надеждна работа през целия производствен цикъл.

Проектни спецификации и изчисления на сили

Избрахте подходящия материал за извличащата плоча — но как да разберете дали е правилно размерена и конфигурирана за вашето приложение? Правилното проектиране на спецификациите отличава надеждната инструментална съоръжения от форми, склонни към проблеми. Пресмятанията и допуснатите отклонения, описани тук, образуват инженерната основа, която гарантира последователната работа на вашата извличаща плоча в продължение на милиони цикли.

Изчисляване на необходимата сила за извличане за вашето приложение

Колко голяма сила всъщност се нуждае вашата извличаща плоча да генерира? Този основен въпрос определя избора на пружини, размера на газовите цилиндри и общото проектиране на матрицата. Отговорът е директно свързан с силата на пробиване и характеристиките на материала.

Като практическа отправна точка, силата за извличане обикновено трябва да е в диапазона между 10-20% от общата сила на пробиване. Този диапазон взема предвид силите на триене и еластичното възстановяване, които причиняват материала да се залепва за пробойника. Въпреки това няколко фактора могат да изместят изискванията към единия или друг край на този диапазон:

• Вид материал: От неръждаема стомана и високопрочни материали се изискват сили около 20% поради изразеното еластично връщане. По-меките сплави на алуминия често се отстраняват чисто при 10% или по-ниско.
• Зазор между пробойника и матрицата: По-малките зазори увеличават хващането на материала към пуансона, което изисква по-високи сили за отстраняване.
• Геометрия на отвора: Комплексни форми с неправилни контури създават повече контактна повърхност и изискват допълнителна сила за отстраняване.
• Дебелина на материал: По-дебелата заготовка генерира пропорционално по-голямо съпротивление при отстраняване.
• Повърхностно завършване: По-грапавите повърхности на пуансона увеличават триенето, което повишава изискванията за сила.

Самата сила за пробиване зависи от границата на остатъчна деформация на стоманата или от който и да е материал, който режете. За операциите по контурно изрязване и пробиване можете да изчислите тази сила с формулата: Сила за пробиване = Периметър × Дебелина на материала × Усилна якост. Тъй като усилната якост обикновено е равна на 60–80% от границата на остатъчна деформация на стоманата (или другия материал на заготовката), можете да получите разумни оценки от публикуваните спецификации за материали.

Разгледайте този пример: пробивате отвор с диаметър 1 инч през мека стомана с дебелина 0,060" и якост на срязване 40 000 psi. Силата за пробиване се изчислява по следния начин: 3,14 инча (периметър) × 0,060 инча × 40 000 psi = приблизително 7540 паунда. Изискваната сила за отделяне е в интервала от 754 до 1508 паунда (10–20% от силата за пробиване).

Разбирането на връзката между якостта при опън и граничната якост помага да се прецизират тези изчисления. Докато якостта при опън представлява максималното напрежение преди разрушаване, граничното напрежение показва кога започва постоянна деформация – прагът, който има значение при оценката на силата за отделяне. Натоварването при пластична деформация, което системата за отделяне трябва да преодолее, е директно свързано с тези свойства на материала.

Критични спецификации за зазор и допуски

Зазорът между отворите на избутващата плоча и пуансоните може да изглежда като дребна подробност, но неправилните толеранси причиняват сериозни проблеми. Ако е прекалено тесен, пуансоните се заклинват или износват преждевременно. Ако е прекалено широк, материала се издърпва в зазора, което води до заострени ръбове и дефекти по качеството.

В промишлената практика толерансите за зазора между отворите на избутващата плоча и пуансоните са установени на 0,001–0,003 инча от всяка страна. Това означава, че за пуансон с диаметър 0,500" отворът в избутващата плоча трябва да бъде с диаметър между 0,502" и 0,506". Къде точно в този диапазон попада стойността зависи от конкретното приложение:

• Прецизно изрезаване (0,001" от всяка страна): Осигурява максимално насочване и поддръжка на пуансона. Най-подходящо за тънки материали и високи изисквания за прецизност. Изисква отлична центровка и минимално топлинно разширение.
• Обикновено щанцоване (0,0015–0,002" от всяка страна): Осигурява баланс между насочване и оперативна толерантност. Позволява нормални топлинни промени и малки неточности при центровката.
• Тежки натоварвания (0,002–0,003" от всяка страна): Позволява по-голямо топлинно разширение и възможна неподравеност. Намалява риска от заклещване, но се жертва част от подкрепата за пробиване.

Модулът на еластичност на стоманата — както на плочата за избутване, така и на детайла — влияе върху начина, по който тези зазори работят под натоварване. Материали с по-висок модул на еластичност на стоманата се деформират по-малко при еквивалентни сили, което означава, че спецификациите за зазори могат да бъдат по-тесни, без да възникват проблеми със заклещване. Модулът на еластичност на стоманата е около 29-30 милиона psi, което служи като основа за повечето изчисления.

Контролен списък с ключови параметри за проектиране

Когато задавате размерите и изискванията за производителност на плочата за избутване, уверете се, че сте отговорили на всеки от тези критични параметри:

• Изискване за сила на избутване: Изчислете въз основа на 10-20% от силата за пробиване, коригирана според фактори на материал и геометрия
• Зазор на пробойника: Задайте 0,001–0,003" на страна, според изискванията за прецизност на приложението
• Дебелина на плочата: Обикновено 0,75–1,5× диаметъра на пробойника за достатъчна огъваемост; по-дебело за тежки приложения
• Спецификация на материала: Определете класа на инструменталната стомана, обхвата на твърдостта и изискванията за повърхностна обработка
• Размери на пружина или газов цилиндър: Съгласувайте силовия изход с изчислените изисквания за отстраняване, като включите подходящ запас за безопасност
• Път на придвижване: Осигурете достатъчен ход на отнемача, за да се компенсира дебелината на материала плюс необходимия зазор за напредване на лентата
• Монтажни решения: Посочете модела на болтовете, местоположението на центриращите шипове и елементите за подравняване
• Повърхностно завършване: Определете изискванията за обработване на долната повърхност (обикновено 32 микронинча Ra или по-добро за козметични приложения)

Съображения за дебелина относно конструкционната огъваемост

Дебелината на отнемачната плоча не е произволна — тя директно влияе на работната стабилност и продължителността на живот. Твърде тънка плоча се огъва под натоварване при отнемане, което води до неравномерно освобождаване на материала и ускорено износване. Твърде дебелите плочи прахосват материал и добавят ненужна маса на матрицата

За повечето приложения дебелината на изхвърлващата плоча трябва да бъде 0,75 до 1,5 пъти по-голяма от най-големия диаметър на пуансона в матрицата. Това правило осигурява достатъчна огъваемост, като същевременно запазва теглото в разумни граници. Предвидете следните корекции:

• Увеличете дебелината когато работите с материали от по-голяма дебелина, използвате газови пружини с високи предварителни натоварвания или има дълги неподдържани разстояния между точките за монтиране
• Намалете дебелината за компактни конструкции на матрици, материали от по-малка дебелина или когато има ограничения за теглото на матрицата

Границата на пластичност на стоманата, използвана за изхвърлващата плоча, определя колко натоварване може да поеме тя преди да настъпи постоянна деформация. По-твърдите инструментални стомани предлагат по-висока граница на якост на стоманата, което позволява по-тънки сечения да носят еквивалентни натоварвания. Въпреки това помнете, че увеличената твърдост намалява удароустойчивостта — необходимо е да се постигне баланс, базиран на конкретните условия на натоварване.

С изчислени изисквания за сила и зададени допуски, вие сте готови да приложите тези принципи към уникалните предизвикателства на системите с прогресивни матрици — където функцията на изтеглящата плоча става значително по-сложна.

Функция на изтеглящата плоча в системите с прогресивни матрици

Прогресивните матрици представляват уникално инженерно предизвикателство: множество операции, протичащи едновременно в различни станции, всички те разчитат на една единствена изтегляща плоча за поддържане на контрол. За разлика от отделните матрици, където управлявате един пунш и една операция, компонентите на прогресивните матрици трябва да работят в перфектна координация — а изтеглящата плоча стои в центъра на тази организация.

Когато използвате матрица в прогресивен режим, отрязващата плоча не просто премахва материала от единичен пробив. Тя управлява различни размери на пробивите, различни типове операции и критични времеви зависимости във всяка станция. Правилното изпълнение означава разликата между последователни първоначални одобрения и досадни отклонения в качеството, които спират производството.

Предизвикателства при отрязването в многостанционни прогресивни матрици

Представете си десетстанционна прогресивна матрица, произвеждаща автомобилен ъгълник. На първа станция може да се извършват малки пробивки за водещи отвори, на трета — пробиване на голям отвор, на шеста — дълбоко формоване, а на десета — отрязване на готовата детайл. Всяка станция поставя различни изисквания за отрязване, но една отрязваща плоча трябва да обслужва всички едновременно.

Какво прави това толкова предизвикателно? Помислете за тези фактори, характерни за прогресивните инструменти:

• Променливи размери на пробивите: Малките пробойни матрици изискват различни отстояния в сравнение с големите. Изваждането на плочата трябва да осигурява и на двете, без да компрометира насочването на нито една.
• Смесени видове операции: Операциите пробиване, изрезка, оформяне и тисане всяка поотделно създават различни взаимодействия между материала и пуансона. Станциите за оформяне може да имат нужда от задържащо налягане, докато при станциите за пробиване най-вече се изисква чисто действие за изваждане.
• Натрупване на деформация на лентата: Докато лентата напредва през станциите, предходните операции създават модели на напрежение, които повлияват поведението на материала. Усилването поради пластична деформация от по-ранни станции влияе на характеристиките на изваждане в по-късните станции.
• Промяна на силата между станциите: Изискванията за сила при изваждане варира значително между пилотно отверстие с диаметър 0,125" и квадратна изрезка с размер 2". Системата на пружини за изваждане на плочата трябва да балансира тези противоречащи си изисквания.
• Синхронизация по време: Всички станции трябва да отнемат едновременно, докато буталото се прибира. Неравномерното отнемане води до несъосност на лентата, която се усилва в последващите станции.

Материали като високопрочна стомана — които проявяват изразена характеристика на граница на пластичност за стоманата — усилват тези предизвикателства. Локализираното навтвърдяване около пробитите отвори в ранните станции влияе на поведението на материала по време на формообразуващи операции по-надолу по веригата.

Синхронизация на действието на отнемача с водещи пинове и лифтове

Работата на прогресивния матричен инструмент зависи от прецизното позициониране на лентата при всеки ход. Две критични системи взаимодействат директно с отнемачната плоча: водещи пинове и устройствата за повдигане на суровината. Разбирането на тези взаимоотношения помага при проектирането на отнемачни плочи, които подпомагат — вместо да затрудняват — точното напредване на лентата.

Синхронизация с водещи пинове: Пилотните пинове точно позиционират лентата, преди някой от пуансоните да влезе в контакт с материала. При повечето прогресивни матрици пилотите минават през извадната плоча и навлизат в предварително пробитите отвори в лентата, преди извадната плоча да докосне повърхността на материала. Тази последователност осигурява прецизно позициониране преди прилагането на натиска за фиксиране.

Конструкцията на вашата извадна плоча трябва да отчита моментния разход на пилотите, като осигурява:

• Достатъчно големи отвори за пилотене — обикновено с 0,076–0,127 мм по-големи от диаметъра на пилота от всяка страна
• Достатъчен ход на изваждането, за да могат пилотите напълно да се включат преди контакт с материала
• Правилно предварително натоварване на пружините, което не пречи на навлизането на пилотите в отворите на лентата

Интеграция на лифтове за лента: Лифтовете за лента повдигат материала между ходовете на пресата, позволявайки на материала да се подава към следващата станция. Извадната плоча трябва да освобождава бързо и чисто, за да могат лифтовете да функционират — всяко закъснение при изваждането води до проблеми с времевия режим на подаване.

Когато се координира с лифтовете, имайте предвид:

• Скоростта на връщане на избутващата плоча трябва да надвишава моментa на задействане на повдигача
• Липсва колизия между ръбовете на избутващата плоча и компонентите на повдигача
• Постоянна избутваща сила, която не варира според положението на повдигача

Поддържане на равнинността на лентата между станциите

Една често пренебрегвана функция на избутващата плоча в прогресивни матрици е поддържането на равнинността на лентата, докато материала се придвижва през станциите. Изкривена или набръчкана лента причинява грешки при подаване, дефекти по качеството и потенциални повреди на матрицата.

Избутващата плоча допринася за равнинността на лентата, като прилага равномерно налягане по цялата ширина на лентата при всеки ход. Това контролирано компресиране изглажда малки отклонения в материала и деформации, предизвикани от напрежения. При материали, близки до границата на пластичност на стоманата, това изглаждане може всъщност да подобри качеството на детайлите, като отстрани остатъчните напрежения.

Ефективният контрол на равнинността изисква:

• Равномерно разпределение на пружинното налягане по цялата повърхност на избутващата плоча
• Достатъчна устойчивост на избутващата плоча, за да се предотврати огъването ѝ под натоварване
• Правилна паралелност между отрязващия елемент и матрицата в рамките на 0,001" по цялата дължина на плочата
• Достатъчно време за задържане в долна мъртва точка, за да може материала да се уплътни

Основни аспекти при проектирането на отрязващи плочи за прогресивни матрици

При проектиране или специфициране на отрязващи плочи за прогресивни матрици, вземете предвид следните критични фактори:

• Балансиране на пружинната сила: Изчислете общите изисквания за отрязваща сила, като сумирате нуждите на отделните станции, след което разпределете пружините така, че да се постигне равномерно налягане. Избягвайте концентриране на цялата пружинна сила близо до единия край на плочата.
• Стандартизиране на зазорите: Където е възможно, стандартизирайте зазорите на отворите за пробивни палци, за да се опрости производството и подмяната. Групирайте пробивни палци с подобни размери в съседни станции.
• Секционен дизайн на отрязваща плоча: За сложни матрици помислете за секционни отрязващи плочи, които позволяват индивидуална настройка на отделна станция, без да се демонтира цялата конструкция.
• Предпазни мерки за наблюдение на износването: Включете прозорци за инспекция или сменяеми секции, които позволяват оценка на износването в критични позиции без пълно разглобяване на матрицата.
• Компенсация за топлинно разширение: Дълги избутващи плочи, простиращи се през много позиции, може да изискват елементи за разширение, за да се предотврати заклинване при повишаване на температурата на матрицата по време на производство.
• Проверка на моментите на водачите: Проектирайте хода на избутващата плоча така, че водачите да навлизат поне на две дебелини на материала преди контакт с избутващата плоча.

Влияние върху качеството на производството и процентите на одобрение

В приложения с висок обем, като автомобилната промишленост и прецизното производство, работата на избутващата плоча директно влияе на процентите ви за първоначално одобрение. Прогресивните инструменти, произвеждащи хиляди части на час, не могат да допускат непоследователно избутване — всяко отклонение в качеството означава преработка, скрап или още по-лошо – дефектна част, достигнала до клиента.

Правилната функция на избутващата плоча в системите с прогресивни матрици осигурява измерими предимства:

• Постоянно позициониране на отворите във всички позиции
• Еднородни размери на части от първата до последната детайл
• Намалени следи по повърхността и козметични дефекти
• Удължен живот на матрицата чрез контролирано ръководене с материала
• По-високи устойчиви скорости на производство без влошаване на качеството

Когато изтеглящата плоча на напредващата матрица работи правилно, ще забележите по-малко прекъсвания, по-сигурни измервания и по-голяма увереност в качеството на производството. Когато не работи, проблемите нарастват бързо – грешно разположени елементи, заклещени части и повредени инструменти, които спират производството.

Разбира се, дори и най-добре проектираната изтегляща плоча в крайна сметка може да срещне проблеми. Познаването на методите за диагностициране и отстраняване на често срещаните неизправности поддържа напредващите матрици в оптимална работна форма – което ни отвежда до практически стратегии за отстраняване на неизправности.

Отстраняване на чести проблеми с изтеглящата плоча

Дори идеално проектираните изхвърлящи плочи в крайна сметка започват да имат проблеми — и когато това се случи, производството спира, докато бързате да установите основната причина. Неприятната реалност? Много от проблемите с изхвърлящите плочи имат подобни симптоми, но изискват напълно различни решения. Способността бързо да диагностицирате и отстранявате тези проблеми отличава опитните инструментови майстори от онези, които са затворени в безкрайни цикли на проба-грешка.

Нека разгледаме най-често срещаните проблеми, с които ще се сблъскате, като свържем всеки проблем с механичните принципи, които вече разгледахме. Разбирането зАЩО проблемите прави отстраняването им — както и предотвратяването на повторение — много по-лесно.

Диагностика на проблеми с изтегляне и задържане на слъгове

Изтеглянето на слъгове е един от най-опасните проблеми с изхвърлящите плочи, с които ще се сблъскате. Когато слъговете залепнат за пунша и се издърпат обратно през изхвърлящата плоча, те могат да причинят фатални повреди на матрицата при следващия ход. Още по-лошо, тези блуждаещи слъгове създават рискове за безопасността на операторите.

Какво кара шлуповете да следват пунша нагоре, вместо да падат чисто през матрицата? Няколко фактора допринасят за това:

• Недостатъчно разстояние между матриците: Когато разстоянието между пунш и матрица е твърде малко, процесът на изрязване създава полирания ръб на шлупа, който силно се залепва за пунша. Важно е отношението между границата на пластичност и якостта на опън – материали с по-висок процент на удължение имат тенденция да се залепват по-силно.
• Ефект на вакуум: Когато пуншът се изтегли бързо, под шлупа се създава частичен вакуум. Без подходящо вентилиране или функции за отстраняване на вакуума, това засмукване преодолява гравитацията и издърпва шлуповете нагоре.
• Магнетизъм: Феромагнитните материали могат да се намагнетизират по време на повтарящи се цикли на щампиране. Тази остатъчна магнетизация привлича шлуповете към лицето на пунша.
• Състояние на повърхността на пунша: Износени или повредени лица на пунша с неравни повърхности увеличават триенето и задържат шлуповете по-здраво.
• Недостатъчна сила на отделяне: Помните ли изчисленията на силата от по-рано? Недостатъчно отделяне под налягане позволява на материала – включително и сачми – да се придвижва заедно с връщащия се пробойник.

Решенията зависят от основната причина. При проблеми, свързани с вакуума, добавете канали за разтоварване на вакуума към лицето на пробойника или малки отдушни отвори през матрицата. Периодично демагнетизиране на пробойниците решава проблема с магнитното задържане. Увеличаването на силата на отделянето чрез смяна на пружините или регулиране на налягането се справя с проблемите, свързани с хващането. Когато удължението на Вашия материал допринася за прекомерно залепване на сачмите, обмислете коригиране на зазора на матрицата, за да оптимизирате съотношението между отрязване и скъсване.

Решаване на проблемите с маркирането на материала и качеството на повърхността

Означения, драскотини и следи по готовите части често се дължат директно на проблеми с плочата за отделяне. При козметични компоненти или части, които изискват вторична обработка, тези дефекти означават бракуван материал и недоволни клиенти.

Маркирането на материала обикновено възниква, когато:

• Прекомерно налягане на отделянето: Прекомерното компресиране оставя следи, които съвпадат с неравностите по повърхността на плочата за избутване
• Груба повърхност на плочата за избутване: Следите от машинна обработка или износване се прехвърлят върху повърхностите на заготовките
• Натрупване на отломки: Метални стружки, остатъци от смазка или чужди частици, задържани между избутващата плоча и материала, създават локализирани точки на налягане
• Несъосност: Неравен контакт на избутващата плоча причинява концентрирани зони на налягане, които оставят следи по детайлите

Когато по време на щанцоване възникне деформационно втвърдяване, материала става по-чувствителен към повърхностни следи. Втвърдените от обработката зони около пробитите отвори или оформените елементи показват следи по-лесно в сравнение с първоначалния материал. Този ефект обяснява защо проблемите със следите понякога се появяват само в определени места на детайла.

Отстраняване на проблеми с маркирането чрез полирване на контактните повърхности на избутващата плоча до 16 микронинча Ra или по-добре. Проверете дали изчисленията на силата на пружините не водят до прекомерно налягане — запомнете, че повече сила не винаги е по-добре. Въведете редовни процедури за почистване, за да се предотврати натрупването на отломки, и проверете успоредността между избутващата плоча и матрицата, ако маркирането изглежда неравномерно по детайла.

Комплексно ръководство за диагностика на проблеми с избутваща плоча

Тази справочна таблица обобщава най-често срещаните проблеми, с които ще се сблъскате, и ви помага бързо да идентифицирате основните причини и да приложите ефективни решения:

Проблем	Симптоми	Често срещани причини	РЕШЕНИЯ
Издърпане на охлюви	Слузове открити на повърхността на матрицата или в зоната на избутващата плоча; двойни удари по детайлите; повреда на матрицата	Ефект на вакуум; магнетизъм; тесни междини в матрицата; износени лица на пробойниците; ниска сила на избутване	Добавете елементи за отпушаване на вакуума; демагнетизирайте инструментите; нагласете междините; обработете отново лицата на пробойниците; увеличете силата на пружините
Маркиране/драскотини по материала	Видими линии по детайлите; повърхностни драскотини; следи от налягане, съответстващи на елементи от избутващата плоча	Прекомерно налягане; грапава повърхност на избутвача; натрупване на отломки; несъосност	Намалете предварителното натоварване на пружините; полирайте контактните повърхности; въведете график за почистване; проверете успоредността
Неравномерно избутване	Частите се заклинват или накланят при избутване; локално изтегляне на материал; нееднакви размери на детайлите	Неуравновесено разпределение на пружините; износени пружини; неравни дължини на пробойниците; деформация на плочата на избутвача	Преразпределете или заменете пружините; проверете височината на пробойниците; обработете отново или заменете плочата на избутвача
Преждевременно износване	Уголемени отвори на пробойниците; видими следи от износ; увеличено образуване на burr; намаляващо качество на детайлите	Недостатъчна твърдост; абразивен материал на заготовката; недостатъчно смазване; несъосност, причиняваща залепване	Повишете класа на инструменталната стомана; увеличете изискваната твърдост; подобрете смазването; отстранете проблемите със съосността
Деформация на детайла	Деформирани или огънати части; вариации в размерите; проблеми с равнинността	Недостатъчно налягане за фиксиране; закъснено време за отделяне; неравномерно разпределение на силата	Увеличете силата за отделяне; нагласете времевите интервали; балансирайте разположението на пружините
Заклинване на пуансона	Пуансоните засядат в отделящия механизъм; задиране по повърхността на пуансоните; увеличена натовареност на пресата	Недостатъчни зазори; топлинно разширение; нецентриране; натрупване на заострен материал в отворите	Отворете зазорите според спецификациите; осигурете термична стабилизация; центрирайте отново компонентите; премахнете заострените краища от отворите
Непостоянна сила на отделяне	Променливо качество на детайлите; периодични проблеми; колебания в измерените сили	Уморени пружини; замърсени газови цилиндри; деградация на уретана; разхлабени монтажи	Замяна на пружините според графика; обслужване на газови бутилки; замяна на уретанови компоненти; проверка на всички здраво сглобени елементи

Свързване на проблемите с механичните принципи

Забелязвате ли колко често решенията за отстраняване на неизправности се връщат към основните принципи, които обсъдихме? Недостатъчната сила за изтриване е пряко свързана с избора на пружини и изчисленията на силата — ако сте определили размерите на пружините въз основа на 10% от пробивната сила, но съотношението между границата на провлачане и якостта на даден материал е по-високо от обичайното, може да се наложи да прицелите горната граница от 20%.

По същия начин, проблемите с ранното износване са свързани с избора на материали. При штамповане на материали, които проявяват значително затвърдяване при деформация, стандартна инструментална стомана O1 с умерена твърдост просто няма да издържи. Диаграмата на границата на формируемост на вашия материал влияе не само върху дизайна на детайла, но и върху модела на износване на плочата за изтриване.

Проблемите с неравномерно изхвърляне често идват от недостатъчно внимание към разположението на пружините по време на проектирането. Равномерното разпределяне на пружините по цялата избутваща плоча изглежда очевидно, но понякога сложните форми за рязане налагат компромиси. Когато при диагностицирането се установи неравномерно изхвърляне, често решението идва от преосмисляне на разпределението на пружините и евентуално добавяне на допълнителни пружини в проблемните зони.

Предотвратяване на повторение чрез анализ на първоизточника

Бързите решения възстановяват производството, но не предотвратяват повторното появяване на проблемите. За всеки решен въпрос задайте си: какво е допуснало това състояние да възникне? Напречните режещи ръбове на пробойниците, например, може временно да решат проблема с извличането на отпадъците — но ако основният проблем с вакуума остане нерешен, трудностите ще се върнат, когато пробойниците се износват извън коничната си зона.

Документирайте установените от вас проблеми и техните решения. Проследявайте кои матрици имат повтарящи се проблеми и свързвайте неизправностите с конкретни материали, обеми на производството или работни условия. Тези данни разкриват закономерности, сочещи към системни подобрения, вместо многократно прилагане на временни решения.

Материали с по-високи стойности на удължение и изразени характеристики на навлизане във втвърдяване — като неръждаемата стомана и някои алуминиеви сплави — постоянно оказват по-голямо предизвикателство за системите на избутващите плочи в сравнение с меката стомана. Ако в производствената ви гама влизат такива материали, превантивните модернизации на избутващите плочи често струват по-малко от последващото реагиране при аварийни ситуации в дългосрочен план.

Разбира се, дори и най-добрите умения за отстраняване на неизправности не могат да поправят проблеми, които правилното поддържане би предотвратило. Въвеждането на надеждни процедури за проверка и поддръжка предотвратява превръщането на малки проблеми в сериозни повреди, които спират производството.

Процедури за поддръжка и критерии за проверка

Отстраняването на неизправности решава незабавни проблеми, но не бихте ли предпочели изцяло да ги предотвратявате? Редовното поддържане и систематичната проверка осигуряват надеждна работа на издърпващите плочи в продължение на милиони цикли. Разликата между реагиране при възникване на проблем и превантивна профилактика често се дължи на няколко минути редовно внимание, които спестяват часове непланиран простоен режим.

Разбирането на поведението на метали при еластичен модул помага да се обясни защо поддържането е толкова важно. Инструменталните стомани запазват своите характеристики на огъване през целия си експлоатационен живот — докато локалното износване, уморни пукнатини или деградация на повърхността не наруши това постоянство. Когато забележите проблеми с качеството, значителни повреди вече са настъпили. Улавянето на неизправностите навреме чрез систематична проверка предотвратява последователни повреди, които щетят скъпи компоненти на матрицата.

Основни точки за проверка за постигане на дълголетие на издърпващата плоча

На какво трябва да обърнете внимание по време на инспекциите на извадната плоча? Съсредоточете вниманието си върху тези критични области, където първо възникват проблеми:

Състояние на отвора за пуансона: Проверете всеки отвор за пуансон за признаци на износване, залепване или разширяване. Използвайте калибрирани щифтови калибри, за да потвърдите, че зазорините остават в рамките на спецификациите — обикновено 0,001-0,003" от всяка страна, както беше обсъдено по-рано. Износените отвори позволяват издърпване на материала и намаляват насокаването на пуансона, което ускорява износването на двата компонента. Обърнете особено внимание на отворите в станции с висок износ, като рязане на абразивни материали.

Състояние на повърхността: Инспектирайте долната повърхност на извадната плоча за драскотини, вдлъбнатини или вградени замърсявания. Тези несъвършенства се прехвърлят директно върху детайлите като следи. Проверете за следи от залепване, които показват неправилно подравняване или недостатъчно смазване. Материали с висока граница на пластичност, като неръждаема стомана и високопрочни стомани, обикновено причиняват по-агресивно повърхностно износване в сравнение с мека стомана.

Постоянство на силата на пружините: Тествайте силите на пружините с помощта на силоизмервателен уред на няколко места по извадната плоча. Ако вариацията на силата надхвърля 10% между пружините, е необходимо тяхното подменяне. При системи с газови пружини проверете налягането да попада в рамките на спецификациите на производителя. Негодните пружини причиняват неравномерно изваждане, което води до размерни отклонения и дефекти по качеството.

Засичане на пукнатини: Проверете напрегнатите зони – особено около отворите за пуансоните и местата за монтажни болтове – за наличие на пукнатини от умора. Използвайте метода с проникващ оцветител при критични приложения или когато визуалната проверка не дава ясни резултати. Малки пукнатини се разпространяват бързо при повтарящо се натоварване, което може да доведе до пълен отказ на плочата.

Паралелност и равнинност: Измерете равнинността на плочата за отстраняване по цялата ѝ дължина, използвайки прецизни линийки или координатно-измервателна апаратура. Деформираните плочи причиняват неравен контакт с материала и несигурно отстраняване. Модулът на еластичност на стоманата осигурява запазване формата на плочите при нормално натоварване — отклонението сочи претоварване, неправилна термична обработка или натрупани напрежения.

Ръководство за интервали на поддръжка

Колко често трябва да инспектирате плочите за отстраняване? Отговорът зависи от обема на производството, материала на заготовката и изискванията за качество. Тези насоки предоставят начални точки — коригирайте според вашия конкретен опит:

• Високотонажно производство (100 000+ детайла/седмица): Визуална проверка на всяка смяна; подробна измервателна проверка седмично; комплексна оценка месечно
• Среднотонажно производство (25 000–100 000 детайла/седмица): Визуална проверка ежедневно; подробна измервателна проверка на всеки две седмици; комплексна оценка тримесечно
• Нискотонажно или прототипно производство: Визуална проверка преди всеки производствен цикъл; подробна измервателна проверка месечно; комплексна оценка годишно

Материалът на заготовката значително влияе на честотата на поддръжката. Пробиването на неръждаема стомана, високопрочна стомана или абразивни покрити материали ускорява износването — предвидете удвояване на честотата на проверките в сравнение с приложения от обикновена стомана. Характеристиките на якостния модул на стоманата при опън влияят върху това колко агресивно материала взаимодейства с повърхностите на избутващата плоча.

Контролен списък за поддръжка на избутваща плоча

Използвайте този подробен контролен списък по време на вашите проверки:

• Проверете дали всички диаметри на отворите за пробиване са в допустимите граници, използвайки калибрирани щифтове
• Проверете за залепване, драскотини или натрупване на материал в отворите за пробиване
• Проверете контактната повърхност отдолу за драскотини, издълбания или вградени замърсявания
• Проверете силата на пружините във всяка пружинна позиция — заменете онези с намаление на силата над 10%
• Проверете газовите цилиндри за наличие на теч, правилното налягане и плавна работа
• Проверете уретановите компоненти за остатъчна деформация, пукнатини или повреди от топлина
• Проверете дали моментът на затягане на монтажните болтове отговаря на спецификациите
• Изследвайте за пукнатини в точките на концентрация на напрежение
• Измерете общата равнинност и успоредност спрямо повърхността на матрицата
• Документирайте всички измервания и ги сравнете с базовите спецификации
• Почистете всички повърхности и нанесете подходящи смазки според графикa за поддръжка
• Проверете правилното подравняване с пробойниците и матричния блок

Кога да ремонтирате срещу замяна на издърпващите плочи

Не всяка износена издърпваща плоча се нуждае от подмяна — ремонтът често възстановява производителността при част от цената за подмяна. Но познаването на подходящия момент за всеки вариант спестява както пари, така и раздразнение.

Кандидати за ремонт:

• Повърхностни драскотини или износване с дълбочина, не надвишаваща 0,005"
• Пробойни отвори, износени до 0,002" от максимално допустимия люфт
• Леко залепване, което може да бъде отстранено чрез полирване
• Отклонение от равнинност под 0,003", поправимо чрез шлайфане

Индикатори за подмяна:

• Видими пукнатини на всяко местоположение — пукнатините не могат да бъдат надеждно ремонтирани
• Пробойни отвори, износени над допустимите граници на люфта
• Силно залепване или пренос на материал, които не могат да бъдат премахнати чрез полирване
• Изкривяване, надвишаващо 0,005", при което шлайфането би намалило дебелината на плочата под минималната стойност
• Множество износени области, сочещи обща умора на материала
• Топлинни повреди от прекомерно триене или неправилно смазване

При изчисляване на икономическата целесъобразност между възстановяване и замяна, вземете предвид не само директните разходи, но и риска. Възстановена плоча, която се повреди по време на производство, струва много повече от постигнатата икономия – включително загубено производствено време, потенциални повреди на матриците и проблеми с качеството.

Правилното поддържане има пряко влияние както върху качеството на детайлите, така и върху живота на матриците. Добре поддържана избутваща плоча осигурява последователна работа през целия си експлоатационен срок, докато пренебрегнатите плочи създават проблеми с качеството, които се задълбочават с времето. Няколкото минути, отделени за редовна проверка, се възнаграждават чрез намален брак, по-малко производствени прекъсвания и удължен живот на инструментите.

След като сте установили протоколи за поддръжка, сте готови да разгледате как напредналите инженерни подходи – включително симулации и партньорства с експерти по проектиране на матрици – могат да оптимизират работата на избутващите плочи още преди началото на производството.

Оптимизиране на производителността на изхвърлящата плоча за висококачествено производство

Сега вече разгледахте пълната картина за функцията на изхвърлящата плоча при штамповане – от основните механики през подбор на материали, проектни изчисления, приложения в прогресивни матрици, отстраняване на неизправности и поддръжка. Но ето истинския въпрос: как да съчетаете всички тези знания, за да постигнете висококачествено производство във вашето конкретно приложение?

Отговорът се крие в две свързани стратегии: прилагане на систематични принципи за оптимизация и партньорство с производители на матрици, които притежават напредналите възможности, необходими за изискващи приложения. Нека обобщим наученото от вас и да разгледаме как съвременните инженерни подходи премахват пробите и грешките от проекта на изхвърлящата плоча.

Използване на симулации за оптимизиране на проекта на изхвърлящата плоча

Традиционното развитие на матрици силно разчиташе на проба и грешка. Изграждахте инструменти въз основа на опит и изчисления, правехте тестови детайли, идентифицирахте проблеми, модифицирахте матрицата и повтаряхте процеса, докато резултатите отговарят на изискванията. Този подход работи, но е скъп, отнема много време и е frustrirash при работа със сложни приложения или изискващи материали.

Компютърно подпомаганото инженерство (CAE) симулация променя този подход. Съвременните инструменти за симулация предвиждат производителността на избутващата плоча, преди да бъде нарязана стомана. Като моделират поведението на материала, взаимодействията на силите и времевите зависимости цифрово, инженерите идентифицират потенциални проблеми по време на проектирането, а не по време на скъпи производствени изпитвания.

Какво може да разкрие симулацията относно производителността на избутващата плоча?

• Анализ на разпределението на силата: Визуализирайте как се разпределят избутващите сили по повърхността на плочата, като идентифицирате области, нуждаещи се от допълнителна пружинна поддръжка или укрепване
• Прогнозиране на движението на материала: Разберете как се държи материала на заготовката по време на отделяне, за да предвидите възможни проблеми с маркиране, деформация или задържане
• Оптимизация на моментите: Моделирайте точната последователност на влизане в контакт на водещия палец, контакт с отделящата плоча и изтегляне на пробойника, за да се осигури правилна координация
• Анализ на огъване: Изчислете огъването на отделящата плоча под натоварване и потвърдете, че спецификациите за дебелина осигуряват достатъчна твърдост
• Топлинни ефекти: Предвидете повишаването на температурата по време на производство с висока скорост и неговото въздействие върху зазорините и материалните свойства

Разбирането на това какво означава границата на пластичност за вашия конкретен материал на заготовката е от решаващо значение по време на настройката на симулацията. Инженерите въвеждат материални свойства – включително граница на пластичност, стойности на модула на еластичност на стоманата и характеристики на удължение – за да създават точни модели. При приложения с алуминий, модулът на еластичност на алуминия (приблизително 10 милиона psi, спрямо 29-30 милиона psi при стоманата) значително влияе на поведението при възстановяване след огъване и изискванията за сила на отделяне.

Предимството от симулацията не се ограничава само до първоначалния дизайн. Когато възникнат проблеми по време на производството, CAE анализът помага за идентифициране на основните причини, без нужда от разрушителни тестове или продължителни пробни цикли. Тази възможност се оказва особено ценна за добива при инженерни приложения, където поведението на материала близо до границата на еластичност директно влияе на характеристиките при изваждане.

Сътрудничество с опитни производители на матрици за сложни приложения

Дори и при наличие на задълбочени познания, някои приложения изискват експертност, надхвърляща вътрешните възможности. Сложни прогресивни матрици, автомобилни компоненти с тесни допуски и инструменти за производство в големи серии имат полза от партньорство със специализирани производители на матрици, които инвестират в напреднали проектиране и производствени възможности.

Какво трябва да търсите при избор на партньор за матрици за изискващи приложения?

• Сертификат за система на качеството: Сертификат IATF 16949 демонстрира ангажимент към системи за управление на качеството от автомобилна класа
• Възможности за симулация: Вътрешно CAE симулиране за прогнозиране и оптимизиране на производителността на матриците преди производство
• Бързо проектиране на прототипи: Възможност за бързо доставяне на прототипни инструменти за валидиране преди пълните инвестиции в производството
• Първоначални курсове за одобрение: Доказан досегащ опит в доставянето на инструменти, отговарящи на спецификациите без разширен цикъл на модификации
• Техническа дълбочина: Инженерен екип, който разбира материалознанието, включително понятия като модул на Юнг за стомана и тяхното практическо приложение

Помислете как тези възможности се превръщат в реални резултати. Производители като Shaoyi илюстрират този интегриран подход — техните операции с IATF 16949 сертифициране комбинират напреднало CAE симулиране с прецизно производство, за да оптимизират всички компоненти на матриците, включително изхвърлящи плочи. Възможностите им за бърз прототипинг осигуряват функционални инструменти в рамките на само 5 дни, което позволява бързи цикли на валидиране. Най-красноречиво може би е тяхното 93% одобрение от първия път, което показва, че проектирането, базирано на симулация, наистина постига резултати без дефекти в производството.

Когато става въпрос за автомобилни и OEM приложения, при които изискванията за качество не оставят място за компромиси, често се оказва по-икономично да се изследват всеобхватните възможности за проектиране и изработка на форми от опитни партньори, вместо да се водят продължителни вътрешни разработки. Инвестицията в правилно инженерство от самото начало предотвратява експоненциално по-високите разходи за производствени проблеми, пропуснати дефекти и модификации на инструменти.

Обобщение на ключовите критерии за избор

Докато прилагате наученото относно функцията на изтегачната плоча при штамповка, имайте предвид тези обобщени критерии за избор:

• Конфигурация: Съчетайте фиксирани, пружинни, уретанови или системи с газова пружина според изискванията за скорост, характеристиките на материала и очакванията за качество
• Материал: Изберете степени на инструментална стомана и спецификации за твърдост, подходящи за материала на детайла и обема на производството — D2 при 60-62 HRC за изискващи приложения, A2 или O1 за по-малко изискващи условия
• Изчисления на силите: Размер на пружинни или газови цилиндрови системи за 10-20% от силата на пробиване, настроени според свойствата на материала и геометрията
• Зазори: Посочете зазорите на отвора за пробиване на 0,001–0,003" от всяка страна, въз основа на изискванията за прецизност и топлинни съображения
• Дебелина: Конструиране при 0,75–1,5× най-големия диаметър на пробойника, за да се осигури достатъчна огъваемост при натоварванията при отстраняване
• Планиране на поддръжката: Определете интервали за проверка, подходящи за обема на производството и абразивността на материала

Разбирането на това какво означава границата на пластичност както за материала на плочата за отстраняване, така и за заготовката, позволява информирани решения по целия процес на подбор. Връзката между материалните свойства, изискванията за сила и износването определя дългосрочния успех на инструмента.

Напредване с увереност

Функцията на изхвърлящата плоча при штамповане може да изглежда като тясна техническа тема, но както сте установили, тя е свързана с почти всеки аспект от проектирането на матрици и качеството на производството. От основната физика на еластичното възстановяване до напредналата оптимизация чрез симулация, овладяването на дизайна на изхвърлящата плоча осигурява измерими подобрения в качеството, продуктивността и дълголетието на инструментите.

Независимо дали отстранявате неизправности при съществуващи матрици или задавате спецификации за нови инструменти, принципите, разгледани тук, осигуряват основата за уверени решения. Съчетайте тези познания с напреднали инженерни възможности – независимо дали те са разработени вътрешно или се използват чрез опитни партньори за матрици – и ще постигнете последователни, висококачествени резултати при штамповането, които осигуряват успеха на производството.

Следващия път, когато части се залепят за пробойниците или възникнат проблеми с качеството поради затруднения при отделянето, ще знаете точно къде да потърсите и какво да направите. Това е практическата стойност на истинското разбиране как работи този ключов компонент на матрицата.

Често задавани въпроси относно функцията на отнемащата плоча при штамповка

1. Каква е функцията на отнемащата плоча в штампова матрица?

Отнемащата плоча изпълнява няколко критични функции при штамповъчни операции. Тя задържа метала плътно към матрицата по време на рязане или пробиване, за да предотврати движение и деформация на материала. Най-важното е, че тя отнема детайла от пробойника по време на обратния ход, като прилага надолу насочена сила, която компенсира силите на триене и еластичното възстановяване. Това осигурява чисто отделяне на материала, защитава както пробойника, така и детайла от повреди и позволява последователни високоскоростни производствени цикли.

2. Какво е сила на отделяне при пресформа?

Силата за отстраняване е силата, необходима за отделяне на изсечената материя от пуансона след операцията по рязане или формоване. Тази сила трябва да преодолее триенето между стените на пуансона и материала, както и еластичното възстановяване, което кара ламарината да се залепи за пуансона. Промишлените стандарти препоръчват сила за отстраняване, равна на 10–20% от общата пробивна сила, макар че точните изисквания да варирали в зависимост от типа на материала, дебелината, геометрията на пуансона и зазорините. Правилното изчисляване на силата за отстраняване осигурява надеждно освобождаване на материала без повреждане на детайлите.

3. Каква е разликата между фиксираните и пружинните отстраняващи плочи?

Фиксираните избутващи плочи се монтират неподвижно, без пружинен ефект, и осигуряват максимално насочване и стабилност на пуансона при високоскоростни операции над 1000 хода в минута. Те се отличават при работа с тънки материали и прости операции по изрязване. Избутващите плочи с пружинно задействане използват спирални или формови пружини, за да прилагат контролирано и променливо налягане, което ги прави идеални за формовъчни операции, материали с променлива дебелина и части, изискващи защита на повърхността. Изборът зависи от скоростта на производството, характеристиките на материала и изискванията за качество.

4. Как се отстраняват проблемите с изтегляне на отпадъци при штамповъчни матрици?

Изваждането на стружките възниква, когато изрязаните стружки залепват за пуансона и се движат нагоре, вместо да паднат през матрицата. Чести причини са тесният процеп между пуансон и матрица, който създава полирани ръбове на стружките, вакуумния ефект при бързо вдигане на пуансона, намагнетизирани инструменти, износени лица на пуансоните или недостатъчна сила на отделяне. Решенията включват добавяне на канали за отпушаване на вакуума по лицата на пуансоните, периодично демагнетизиране на инструментите, настройване на процепите в матрицата, обновяване на износените пуансони и увеличаване на пружинната сила в системата за отстраняване.

5. Кои марки инструментална стомана са най-добри за плочите за отстраняване?

D2 инструментална стомана с твърдост 60-62 HRC е висококачественият избор за производство в големи серии и абразивни материали като неръждаема стомана, предлагайки отлична устойчивост на износване. A2 осигурява баланс между устойчивост на износване и якост за приложения с общо предназначение. O1 е подходящ за кратки серии, прототипи или меки материали като алуминий. Оптималният избор зависи от материала на обработваната детайл, обема на производството и бюджета. Производители, сертифицирани по IATF 16949, като Shaoyi, използват напреднали CAE симулации, за да оптимизират избора на материали за конкретни приложения.