Princip činnosti složené razní formy

Někdy jste se zamysleli nad tím, proč některé vyražené díly dosahují téměř dokonalé soustřednosti, zatímco jiné opakovaně neprojdou kontrolou tolerance? Odpověď často spočívá v pochopení způsobu funkce samotné formy. Mezi různými typy razných forem, které jsou k dispozici výrobcům, se složené formy odlišují svým jedinečným pracovním mechanikám.

Složená forma provádí více řezných operací – konkrétně stříhání a vrtání – současně během jednoho zdvihu lisu na jedné stanici. Všechny prvky jsou vyřezány vzhledem ke stejné referenčnímu bodu jednou operací, čímž se eliminují kumulativní chyby polohy.

Tato definice je důležitá, protože vyvrací běžný omyl. Mnozí totiž předpokládají, že složené matrice jsou pouze „komplexní matrice“ s komplikovanými prvky. Ve skutečnosti výraz „složené“ označuje konkrétně současné provádění více řezných procesů – nikoli složitost. Složená matrice může vyrábět poměrně jednoduché díly, ale dělá to s výjimečnou přesností, protože vše probíhá najednou.

Co činí složené matrice jedinečnými v procesu tváření kovů

Představte si lisování podložky se středovým otvorem i vnějším okrajem. Při použití samostatných operací byste nejprve vyrazily středový otvor a poté vysekly vnější průměr – nebo naopak. Každá operace může způsobit možné nesouosé provedení. U lisování se složenou maticí proběhnou oba řezy ve stejném okamžiku, na stejné stanici a vycházejí ze stejného referenčního bodu.

Podle Výrobce , současné vystřihování vnějšího (OD) a vnitřního (ID) průměru dílu eliminuje deformace a zvyšuje souosost – vlastnosti, které jsou kritické pro podložky a distanční kroužky používané v leteckém průmyslu, medicíně a energetice. Právě tento jednostaniční přístup odlišuje složené nástroje od postupných nástrojů, u nichž materiál prochází více stanicemi pro postupné operace.

Koncept jednoúderového současného stříhání

Inženýrský význam tohoto principu nelze dostatečně zdůraznit. Když dochází ke všem operacím – vpichování, stříhání a vystřihování – během jediného zdvihu lisu, eliminujete:

• Kumulativní tolerance způsobené více nastaveními
• Chyby polohy mezi jednotlivými operacemi
• Pohyb materiálu, který způsobuje rozměrové odchylky
• Ztrátu času na výměnu nástrojů nebo přenos mezi stanicemi

U výrobců, kteří hledají přesné ploché díly s více funkcemi – například těsnění, elektrické laminace nebo přesné podložky – se tento pracovní princip přímo promítá do vyšší kvality dílů. Materiál se mění na stejné stanici a ve stejném okamžiku, což zajišťuje velmi vysokou přesnost polohování a snižuje kumulativní tolerance.

Když tedy vaše díly vyžadují přísnou souosost mezi vnitřními a vnějšími prvky, nebo když je plochost nepostradatelná, pochopení tohoto základního principu vám pomůže od začátku určit správný nástrojový postup.

Anatomie systému složené matrice

Nyní, když rozumíte tomu, proč je současné stříhání důležité, pojďme prozkoumat, co jej vlastně umožňuje. Složený nástroj spoléhá na přesné uspořádání komponent, které dokonale spolupracují. Na rozdíl od běžných uspořádání matic tento systém obrací tradiční konfiguraci vlastně naruby – doslova.

Základní komponenty sestavy složené matrice

Každá sestava tvářecího nástroje obsahuje několik kritických prvků, z nichž každý plní určitou funkci během řezné operace. Porozumění těmto součástem pomáhá řešit problémy s kvalitou a efektivně komunikovat se svými partnery v oblasti nástrojů.

Níže je uveden přehled základní terminologie, se kterou se setkáte při práci s těmito typy nástrojů:

• Vyhazovací kolíky: Tyto součásti plní dvojí funkci uvnitř dutiny nástroje. Podle Misumi působí vyhazovací kolík zároveň jako vyhazovač pro děrovací nástroj a jako vysouvač pro hotový výrobek uvíznutý uvnitř nástroje. Povrch vyhazovacího kolíku obvykle vyčnívá o 0,5 mm až 1,0 mm za hranu povrchu nástroje – na rozdíl od běžného předpokladu, že je zarovnaný s povrchem.
• Klipy: Tyto malé kolíky umístěné uvnitř vyražené části brání tomu, aby materiál přilnul k povrchu vyražené části. Když je materiál potažený olejem, může se přichytávat k vyražené části a způsobovat havárie dvojitého ražení, které poškozují nástroj. Výstup kolíku odpadníku je obvykle 0,5 mm až 1,0 mm.
• Vodicí kolíky: Tyto vodící kolíky zajišťují přesné zarovnání materiálu před každým zdvihem. Zapadají do dříve vystřižených otvorů nebo okrajů plechu, aby přesně nastavily polohu pásu a zajistily stálé vztahy mezi jednotlivými prvky.
• Vůle matrice: Mezera mezi řeznými hranami razníku a matrice přímo ovlivňuje kvalitu řezu, životnost nástroje a rozměrovou přesnost. Jak uvádí The Fabricator, vůle se mohou pohybovat od 0,5 % až do 25 % tloušťky kovu na jednu stranu, v závislosti na tvrdosti materiálu a geometrii razníku.
• Sklon břitu: Šikmý řezný hran na razníku nebo matici snižuje okamžitou řeznou sílu tím, že ji rozloží po celém zdvihu. To snižuje ráz do lisu a prodlužuje životnost nástroje.

Vysvětlené obrácené uspořádání raznice

Co skutečně odlišuje složené raznice od jiných typů raznic je jejich obrácená konstrukce. V běžných stříhacích uspořádáních razník klesá shora, zatímco raznice zůstává nepohyblivá zdola. Složené raznice tento uspořádání obrátí.

Ve složené konfiguraci raznice:

• Stříhací raznice je namontována na horní desku raznice (pohybuje se s posuvem lisu)
• Stříhací razník je umístěn na spodní desku raznice (pevně připevněn k podeši)
• Vyhazovač je sestaven uvnitř horní raznice a spojen s mechanizmem lisu

Proč je toto obrácení důležité? Podle Accushape Die Cutting toto uspořádání slouží jako protiopatření proti ohýbání výrobku během stříhání. Stříhaný výrobek vstupuje do raznice zdola a vyhazovač – synchronizovaný s procesem stříhání – vyhazuje hotový díl. Jelikož je materiál během řezání přitlačován dolů vyhazovačem, snižuje se pravděpodobnost ohýbání nebo deformace.

Použití pružin za vyhazovačem tento efekt zesiluje. Pružiny poskytují kontrolovaný a konzistentní tlak na materiál po celé délce zdvihu, což umožňuje efektivní vysunutí výrobku při zachování jeho rovinnosti.

Také tvar samotného vyhazovače je kritickým konstrukčním aspektem. Vytvoření vyhazovače se stejným tvarem jako dutina razníku způsobuje problémy. Kovové piliny vznikající během stříhání se mohou hromadit v mezeře mezi vyhazovačem a razníkem, což může vést ke slepení nebo drsnému pohybu. Chytrá nástrojářská řešení zahrnují odlehčení – malé úlevy pomocí rádiusů nebo sražených hran – v detailech tvaru a rozích, aby se zabránilo hromadění odpadu.

Porozumění těmto komponentům a jejich vzájemným interakcím je nezbytné, ale znalost toho, jak se pohybují během celého tvarovacího cyklu, odhaluje ještě více o dosažení konzistentní kvality dílů.

Pořadí zdvihu lisu a dynamika sil

Představte si, jak pozorujete úmrtí nástroje v pomalém pohybu. To, co se zdá okamžité, ve skutečnosti probíhá jako pečlivě synchronizovaná posloupnost mechanických událostí. Každá fáze zdvihu lisu hraje zásadní roli při přeměně plochého plechu na přesnou součástku. Porozumění této posloupnosti vám pomůže diagnostikovat problémy s kvalitou a optimalizovat vaše tvářecí operace.

Pět fází zdvihu lisu u složeného nástroje

Když se lis spustí, horní část rámu nástroje začne klesat. To, co následuje, rozhoduje o tom, zda získáte dokonalou součástku nebo odpad. Níže je uveden celý cyklus rozdělený do jednotlivých klíčových fází:

1. Fáze přiblížení: Horní matrice klesá směrem k plechu umístěnému na dolní části nástroje. Během této fáze se vodicí kolíky začleňují do pásu materiálu a zajistí přesné zarovnání, než začne stříhání. Vyklepávací díl zavěšený uvnitř horního nástroje zůstává připraven kontaktovat materiál. Rychlost lisu během přiblížení je obvykle vyšší než při stříhání, aby byla maximalizována produktivita.
2. Fáze kontaktu: Počáteční kontakt nastává ve chvíli, kdy hranice střihací matrice dosedne na povrch plechu. V tomto okamžiku vyklopovací díl pevně přitlačí materiál shora, čímž jej stlačí mezi plochu vyklopovacího dílu a spodní střihací sekáček. Tato upínací akce je kritická – zabrání pohybu materiálu a minimalizuje deformaci během střihací operace. Současně dotknou razníky pro děrování materiálu na svých určených místech.
3. Fáze pronikání: Stříhání začíná, když hrany nástroje pronikají do materiálu. Zde probíhá vlastní práce. Kov se neřeže jednoduše oddělením – prochází složitým procesem deformace. Nejprve dojde k plastické deformaci, při které se materiál stlačuje a začne se tokem obtékat okraje poinse. Jak síla narůstá, překonává se mez kluzu kovu a smykové lomy se iniciují z okrajů poinse i z okrajů matrixe. Během této fáze probíhají současně operace výstřihu a děrování, přičemž všechny řezné hrany postupují do materiálu stejnou rychlostí.
4. Fáze průrazu: Úplné oddělení nastává, když se zóny lomu z poinse a z matrixe setkají. Výstřih padá do dutiny matrixe, zatímco odpadky z děrování padají skrz příslušná otvory. Tato fáze generuje maximální řezné síly a produkuje charakteristický „cvak“ slyšitelný při lisovacích operacích. Lom materiálu probíhá téměř okamžitě, jakmile jsou dosaženy kritické úrovně napětí.
5. Návratová fáze: Horní nástroj se stáhne zpět, čímž odtahuje dělicí nástroj od právě ustřižené součástky. Jak se lisovací vodítko zvedá, spustí se vyhazovací kolíky – buď pomocí pružinového tlaku, nebo mechanického pohybu – a ty vytlačí hotovou součástku z dutiny nástroje. Součástka je čistě vysunuta a pásek se posune, aby zajistil nový materiál pro další cyklus.

Jak probíhá současné dělení a vystřihování

Zde je uvedeno, co zásadně odlišuje provoz složeného nástroje od postupného procesu tváření. Při postupném tváření se materiál posouvá postupně jednotlivými stanicemi, kde dochází k jednotlivým operacím za sebou. Každá stanice nezávisle přidává další prvky. U složeného nástroje se však vše odehrává najednou – a to vytváří specifickou dynamiku sil.

Když se síly stříhání a průrazu kombinují, celkový požadovaný lisovací výkon odpovídá součtu jednotlivých řezných sil. Nelze jednoduše vypočítat pouze sílu stříhání a předpokládat, že je dostatečná. Uvažujme například matici s vnějším průměrem 50 mm a vnitřním otvorem 25 mm. Síla stříhání působí na vnější obvod, zatímco síla průrazu současně řeže vnitřní obvod. Váš lis musí být schopen vydržet obě zatížení působící přesně ve stejném okamžiku.

Výpočet výkonu lisu vychází z jednoduchého vzorce: délka řezu se násobí tloušťkou materiálu a pevností v střihu. U současných operací se obvody sčítají:

• Vnější obvod stříhání: 157 mm (průměr 50 mm × 3,14)
• Vnitřní obvod průrazu: 78,5 mm (průměr 25 mm × 3,14)
• Celková délka řezu: 235,5 mm

Tento souhrnný obvod se pak započítá do výpočtu potřebného lisovacího výkonu. Pokud nezohledníte současné síly, hrozí volba lisu s nedostatečným výkonem, což může vést k neúplnému stříhání, nadměrnému opotřebení nástroje a předčasnému poškození razníku.

Existuje další síla, kterou je třeba vzít v úvahu u složených nástrojů. Protože vyhazovník působí na materiál během řezání, dodatečná síla se přenáší skrz mechanismus vyhazovníku. Tento upínací tlak – ačkoli je nezbytný pro rovinnost dílu – přispívá k celkovému zatížení, které musí vaše lisy vydržet.

Chování materiálu pod vlivem střihových sil

Co se ve skutečnosti s kovem děje během fáze pronikání? Porozumění metalurgickým aspektům pomáhá předpovídat kvalitu hrany a odstraňovat problémy s hrotováním.

Když razník vstupuje do materiálu, vytvoří se na řezné hraně tři různé zóny:

• Zóna zaoblení: Horní povrch materiálu se mírně zaobluje, když razník poprvé kontaktuje a stlačuje plech. Tato plastická deformace vytváří hladkou, zaoblenou hranu v místě vstupu.
• Střihová zóna (lesklá zóna): Pod zónou zaoblení se objevuje hladký, lesklý pruh, kde došlo k čistému stříhání. Toto je kvalitní část řezné hrany. Správná vůle mezi razníkem a matricí tuto zónu maximalizuje.
• Zóna lomu: Dolní část ukazuje drsný, zrnitý vzhled, kde došlo k trhání materiálu namísto čistého stříhání. Lom vzniká, když se trhliny šířící se z okrajů poinse a desky setkají.

Hroty vznikají na hraně desky, když nedochází k čistému lomu. Nadměrná vůle, otupený nástroj nebo nesprávná podpora materiálu přispívají ke vzniku hrotů. U provozu složené desky je směr hrotu předvídatelný a konzistentní, protože veškeré stříhání probíhá současně se stejnými vůlovými poměry.

Poměr mezi hloubkou střihové zóny a zóny lomu závisí výrazně na vůli desky. Menší vůle vytváří větší množství blysku, ale vyžaduje vyšší síly a způsobuje rychlejší opotřebení nástroje. Nalezení optimální rovnováhy vyžaduje pochopení, jak procentuální vůle ovlivňují konkrétní materiál – vztah, který podrobně probereme dále.

Vůle desky a faktory přesnosti

Už jste viděli, jak probíhá zdvih lisu a jak se materiál chová pod vlivem smykových sil. Ale tady je otázka, která rozhoduje o tom, zda budou díly dobré, nebo zmetky: jaký mezera by měla být mezi vaším razníkem a desenkou? Tento zdánlivě malý detail – měřený v tisícinách palce – přímo určuje, zda vaše složená matrice vytvoří ostré hrany nebo drsné selhání.

Výpočet vůle mezi desenkou pro optimální kvalitu řezu

Vůle mezi desenkou označuje mezery mezi řeznými hranami razníku a desenky, měřené na každé straně. Pokud toto nastavení uděláte špatně, budete bojovat s otřepy, předčasným opotřebením nástrojů a rozměrovými nesrovnalostmi po celou dobu výroby.

Staré pravidlo palce – 10 % tloušťky materiálu na každé straně pro všechny řezné operace – neobstojí při podrobnější kontrole. Podle Výrobce se řezné vůle mohou pohybovat od záporných hodnot (kdy je razník ve skutečnosti větší než otvor) až po 25 % na každé straně. Optimální volba závisí na vlastnostech materiálu, nikoli na univerzálním procentuálním poměru.

Co se děje na každém extrému:

• Nedostatečná vůle: Když je mezera příliš malá, kov je během řezání nucen do tlaku. Jakmile se odpadní díl (slug) uvolní, materiál – který má elastické vlastnosti – sevře boční plochy razníku a způsobí nadměrné tření. Toto tření generuje teplo, které může změkčit nástrojovou ocel a způsobit abrazivní zadírání. Na řezných hranách uvidíte sekundární stříhání, zvýšené síly potřebné pro vyhazování a výrazně zkrácenou životnost razníku.
• Nadměrná vůle: Příliš velká mezera způsobuje vlastní problémy. Na hraně nástroje vznikají větší otřepy. Překryv (rollover) se výrazně zvětšuje, někdy až po úroveň tahových trhlin v oblasti překryvu. Díly ztrácejí rovinnost. I když se snižují řezné síly, kvalita hrany se zhoršuje.

Ideální nastavení vytváří přibližně 20 % stříhání (lesklé plochy) a 80 % lomu na řezné hraně. Tento poměr ukazuje správné šíření trhliny z obou stran – z hran razníku i matrice – které se čistě setkávají uprostřed tloušťky materiálu.

U ocelových materiálů doporučení pro mezery sledují tyto obecné pokyny na základě mezikluzu:

• Materiály s mezikluzem pod 60 000 PSI: 6–10 % na každou stranu
• Materiály s mezikluzem mezi 60 000–150 000 PSI: 12–14 % na každou stranu (s rostoucí pevností)
• Materiály s mezikluzem nad 150 000 PSI: snižte zpět na přibližně 5 % na každou stranu

Proč potřebují materiály extrémně vysoké pevnosti menší mezery? Tyto oceli mají minimální tažnost – prasknou dříve, než dojde k významné deformaci. Nedostatek toku kovu, který se běžně vyskytuje při řezání, znamená, že menší mezery fungují lépe.

Vliv tloušťky materiálu na výkon složené vložky

Typ a tloušťka materiálu spolu interagují způsoby, které ovlivňují každý aspekt provozu vaší složené vložky. Nedávejte předpoklad, že všechny materiály se chovají podobně jen proto, že mají stejnou specifikaci tloušťky.

Zvažte tento scénář z The Fabricator's výzkum: průraz otvoru o průměru 0,5 palce v plechu z nerezové oceli 304 tloušťky 0,062 palce vyžaduje přibližně 14 % vůle na každé straně. Zmenšíte-li však průměr otvoru na 0,062 palce – což odpovídá tloušťce materiálu – optimální vůle stoupne na 18 % na každou stranu. Menší otvor způsobuje větší kompresi během řezání a vyžaduje tak více prostoru pro tok materiálu.

Následující tabulka shrnuje doporučené mezery podle typu materiálu a úrovně pevnosti:

Typ materiálu	Rozsah tahové pevnosti	Doporučená vůle (% na každou stranu)	Poznámky
Měkká ocel	Pod 270 MPa	5-10%	Standardní základní hladina; výška otřepu roste s opotřebením
HSLA ocel	350–550 MPa	10-12%	Vyšší pevnost vyžaduje mírně větší vůli
Duplexní (DP) ocel	600–980 MPa	13-17%	Martenzitické ostrovy působí jako iniciátory trhlin; optimalizujte pro tažnost okraje
Ocel s komplexní fází (CP)	800-1200 MPa	14-16%	15% mezera je často optimální podle AHSS Insights
Martensitní ocel	1150-1400 MPa	10-14%	Nízká tažnost omezuje tvorbu hrotu; dávejte pozor na odštěpování okraje razníku
Hliníkové slitiny	Se liší	8-12%	Měkká, lepkavá a abrazivní; vyžaduje zvláštní pozornost mazání

Výzkum z AHSS Insights ukazuje praktický dopad těchto voleb. Testy na oceli CP1200 ukázaly, že zvýšení mezery z 10 % na 15 % výrazně zlepšilo výkon při rozpínání díry. Mezera 20 % byla lepší než 10 %, ale ne tak dobrá jako 15 % – což dokazuje, že více není vždy lépe.

Proč dosahují složené matrice lepší soustřednosti

Právě zde princip práce složené matrice přináší svou největší výhodu. U postupného stříhání v matricích nebo u přenosového lisování se materiál mezi jednotlivými stanicemi přemisťuje. Každý přenos přináší potenciální nesouosost. I přes přesné vodicí kolíky a pečlivou kontrolu pásu se kumulují chyby polohování.

Složené razníky tento problém úplně eliminují. Protože vystřihování a protlakování probíhají současně na jedné stanici, všechny prvky odkazují na stejný referenční bod ve stejném okamžiku. Není možnost, aby se materiál posunul, ani žádné riziko chyby registrace mezi operacemi.

Tento jednodatový přístup dává měřitelné výsledky:

• Souosost: Vnitřní i vnější prvky zachovávají těsné prostorové vztahy, protože jsou vyřezány ze stejné reference. U podložek, těsnění a elektrických plechů to znamená konzistentní vztah vnitřního průměru k vnějšímu průměru napříč tisíci díly.
• Rovnoběžnost: Mechanismus vysouvací desky pevně přitlačuje materiál ke spodnímu razníku během řezání, čímž se zabrání tvorbě prohnutí nebo deformace, které vznikají, když dochází k vystřihování a protlakování odděleně.
• Jednotnost otřepů: Všechny otřepy vznikají na stejné straně dílu se stejným směrem – předvídatelné a snadno zvladatelné během následných operací.

Jaké tolerance můžete realisticky očekávat? Při řádně udržovaném nástroji pro kombinované tažení se typické tolerance pohybují mezi ±0,001 až ±0,003 palce pro polohu prvků vůči sobě. Souosnost mezi vnitřním a vnějším průměrem běžně dosahuje 0,002 palce TIR (celková indikovaná odchylka otáčení) nebo lepší. Tyto možnosti překonávají, co pro ekvivalentní geometrii dílů obvykle dosahují postupné nástroje a razicí metody.

Přesnost vlastní tomuto přístupu činí kombinované nástroje preferovanou volbou pro aplikace, kde je kritické zarovnání jednotlivých prvků – avšak rozhodnutí, zda tento přístup dává smysl pro vaši konkrétní aplikaci, vyžaduje vyhodnocení několika dalších faktorů.

Kombinované nástroje versus postupné a přestavovací nástroje

Takže rozumíte, jak dosahují složené razníky své přesnosti díky současnému stříhání na jediné stanici. Ale jak se tento přístup porovnává s alternativami? Kdy byste měli zvolit postupné razení? Co přenosné razníky pro větší součásti? Správná volba vyžaduje pochopení nejen toho, co každý typ razníku dělá, ale i proč funguje právě tím způsobem.

Rozdíly pracovních principů mezi jednotlivými typy razníků

Každý typ razníku pracuje na zásadně odlišných principech – a tyto rozdíly přímo ovlivňují, jaké součásti můžete vyrábět, v jakých objemech a na jaké úrovni přesnosti. Podívejme se podrobně, jak jednotlivé přístupy ve skutečnosti fungují.

Složené razníky: Současné stříhání na jedné stanici

Jak jsme uvedli, složené razníky provádějí všechny řezné operace jediným zdvihem lisu na jedné stanici. Materiál vstoupí, současně se provádí vystřihování a prostřihování a na výstupu je hotový plochý díl. Nedochází k přenosu materiálu, žádnému pohybu mezi stanicemi ani k chybám kumulativního pozicování.

Podle společnosti Keats Manufacturing je tváření pomocí složených razníků rychlý proces, který je ideální pro výrobu plochých dílů, jako jsou podložky a polotovary kol, ve středních až vysokých sériích. Inženýrská logika je jednoduchá: méně operací znamená méně proměnných a méně proměnných znamená přesnější kontrolu soustřednosti a rovinnosti.

Postupné razníky: Zpracování po stanicích

Postupné tváření pomocí razníků postupuje zcela jiným způsobem. Nevratný kovový pásek se posouvá skrz více stanic, přičemž každá provádí určitou operaci – řezání, ohýbání, prostřihování nebo tváření. Obrobek zůstává během celého procesu připojený k nosném pásku a oddělí se až na poslední stanici.

Tento pracovní princip umožňuje něco, co složené střihací formy nemohou dosáhnout: složité geometrie vyžadující více operací tváření. Die-Matic uvádí, že postupné stříhání je ideální pro vysokorychlostní výrobu složitých dílů ve středních až vysokých objemech, protože nepřetržitý proces minimalizuje manipulaci a maximalizuje propustnost.

Nicméně, zde je kompromis. Každý přenos mezi stanicemi zavádí potenciální odchylku v zarovnání. I přes přesné vodicí kolíky se kumulativní vliv více opakovaných polohování může negativně projevit na přesnosti rozměrů mezi jednotlivými prvky – což je velmi důležité pro díly vyžadující přísnou souosost.

Přenosové formy: samostatná manipulace s dílem

Stříhání pomocí přenosových forem kombinuje prvky obou přístupů, ale funguje na odlišném principu. Podle Worthy Hardware tento proces odděluje díl od kovové pásky na začátku – nikoli na konci – a mechanicky jej přenáší z jedné stanice do druhé pomocí automatizovaných čelistí nebo mechanických paží.

Proč by inženýři zvolili tento zdánlivě složitější přístup? Odpověď spočívá v tom, co umožňuje: hluboké tažení, manipulaci s velkými díly a operace, při nichž musí být obrobek zcela oddělen od okolního materiálu. Přenosové matrice mohou zahrnovat vystřihování, ohýbání, tažení a ořezávání v jediném výrobním cyklu – operace, které nelze provádět, pokud zůstává díl spojený s nosným páskem.

Jednoduché matrice: Zaměření na jednu operaci

Na opačném konci škály složitosti se nacházejí jednoduché matrice. Ty provádějí jednu operaci na každý zdvih – jedno dírku, jeden výstřižek, jedno ohnutí. I když jsou jednoduché a levné na výrobu, vyžadují u složitějších součástí více nastavení a manipulaci s dílem. Každá další operace násobně zvyšuje čas potřebný na manipulaci a zavádí možné chyby při polohování.

Srovnávací analýza: Typy matic na první pohled

Následující tabulka shrnuje rozdíly mezi těmito typy matic podle klíčových provozních a výkonnostních charakteristik:

Charakteristika	Složený štěpek	Postupná matice	Přenosová matrice	Jednoduchá matrice
Operační metoda	Jedna stanice; současné stříhání a děrování	Více stanic; postupné operace na spojitém pásku	Více stanic; přenos dílů mezi operacemi po jednotlivých krocích	Jedna stanice; jedna operace na jeden zdvih
Manipulace s díly	Díl vytvořen a vysunut během jednoho zdvihu	Automatická podavačka pásku; díl zůstává připojen do poslední stanice	Mechanické prsty nebo paže přenášejí volné polotovary	Ruční nebo automatické nakládání/vykládání každý cyklus
Typická složitost dílu	Ploché díly pouze se stříháním a děrováním; bez tváření	Jednoduché až složité; mohou zahrnovat ohyb a tváření	Složité, velké nebo hlubokotažné díly s komplikovanými prvky	Díly s jedním prvkem nebo jeden krok v postupu více nástrojů
Přiměřenost objemu výroby	Střední až vysoké objemy	Vysoké objemy; nejekonomičtější při zvětšeném měřítku	Krátké až dlouhé série; univerzální pro různé objemy	Nízké objemy nebo prototypová výroba
Přesnostní vlastnosti	Vynikající souosost; úzké tolerance mezi prvky; vynikající rovinnost	Dobré tolerance; možná kumulativní chyba při přenosu mezi stanicemi	Dobrá přesnost; flexibilita pro složité tvary	Vysoká přesnost na operaci; kumulativní chyba při více nastaveních
Náklady na nástroje	Nižší než u postupného nástroje; jednodušší konstrukce	Vyšší počáteční investice; cenově výhodné při vysokém objemu	Vyšší složitost nastavení; vhodné pro specializované aplikace	Nejnižší počáteční náklady na tvářecí nástroj

Výběr správného typu nástroje pro vaši aplikaci

Zní to složitě? Zjednodušme si rozhodování. Správná volba závisí na třech hlavních faktorech: geometrii dílu, požadavcích na přesnost a objemu výroby.

Kdy dávají smysl složené tvářecí nástroje

Tento přístup zvolte, pokud vaše aplikace splňuje tyto kritéria:

• Rovinné díly vyžadující pouze střih a výstřih
• Přísné požadavky na soustřednost mezi vnitřními a vnějšími prvky
• Kritické požadavky na rovinnost, které nemohou tolerovat deformace při přenosu stanice
• Střední objemy výroby, kde nejsou náklady na postupné tvářecí nástroje ospravedlněny
• Aplikace jako jsou podložky, těsnění, elektrické plechy a přesné mezikusy

Inženýrská logika je přesvědčivá. Jak uvádí Keats Manufacturing, jeden zdvih vyrábí rovnatší díly a přístup s jedním nástrojem usnadňuje vysokou opakovatelnost. Pokud se vaše ukazatele kvality zaměřují na soustřednost a rovinnost, složené nástroje jsou řešením.

Když postupné nástroje dosahují lepšího výkonu

Lisování s postupnými nástroji se stává upřednostňovanou volbou za jiných okolností:

• Výroba velkých sérií, kde musí být minimalizovány náklady na díl
• Díly vyžadující ohyb, tváření nebo jiné operace nad rámec pouhého stříhání
• Složité geometrie s více prvky, které lze přidávat postupně
• Malé díly, u nichž zajišťuje páska lepší manipulaci než samostatné polotovary

Podle Die-Matic nabízí postupné stříhání vysokou rychlost výroby, krátké pracovní cykly, snížené náklady na pracovní sílu a nižší náklady na jednotku. Díky nepřetržitému procesu odpadá manipulace s díly mezi jednotlivými operacemi, což z něj činí mimořádně efektivní řešení pro vhodné aplikace.

Kdy jsou přenosové matrice nezbytné

Stříhání přenosovými maticemi není jen alternativou – u určitých aplikací je to jediná proveditelná možnost:

• Velké díly, které se nevejdou do omezení pásu
• Hlubokotažené součásti, u nichž musí materiál volně proudit bez připevnění na pás
• Díly vyžadující operace ze všech stran nebo složité změny orientace
• Návrhy obsahující závity, žebra, drážkování nebo podobné složité prvky

Worthy Hardware zdůrazňuje, že stříhání přenosovými maticemi umožňuje větší flexibilitu při manipulaci a orientaci dílů, což ho činí vhodným pro komplikované návrhy a tvary, které nelze jinak vyrábět.

Inženýrská logika za každým přístupem

Proč existují tyto různé pracovní principy? Každý z nich vznikl, aby vyřešil konkrétní výrobní výzvy.

Složené matrice vznikly z potřeby přesnosti při výrobě plochých dílů. Tím, že bylo eliminováno posunutí materiálu mezi jednotlivými operacemi, mohli inženýři zaručit přesné zarovnání prvků. Kompromis – omezení pouze na řezací operace – byl přijatelný, protože mnoho klíčových aplikací (např. elektrické plechy nebo přesné těsnění) přesně to vyžaduje.

Postupné matrice byly vyvinuty pro vysokorychlostní výrobu stále složitějších dílů. Genialita postupného páskového přístupu spočívá v jeho efektivitě: materiál se automaticky podává, operace probíhají ve frekvenci linky a manipulace s dílem je zapotřebí až při konečném oddělení. Pro automobilové konzoly, elektronické konektory a podobné díly vyráběné ve velkém objemu nemá tento přístup dosud obdoby.

Přenosové nástroje zaplňují mezeru tam, kde ani kombinovaný, ani postupný přístup nezabírá. Když jsou díly příliš velké pro pásové podávání, vyžadují hluboké tažení nebo potřebují operace nekompatibilní s uchycením na pásu, přenosové razení nabízí řešení. Mechanický přenosový systém sice přidává složitost, ale umožňuje výrobní flexibilitu, která jinak není dosažitelná.

Porozumění těmto základním rozdílům vám pomůže udělat informovaná rozhodnutí ohledně tvářecích nástrojů. Jakmile však identifikujete kombinované nástroje jako správný přístup pro vaše ploché, vysokopřesné díly, vzniká další otázka: jakých kvalitativních výsledků můžete od této jednostaniční operace realisticky očekávat?

Výsledky kvality dílu z provozu kombinovaného nástroje

Už jste viděli, jak se složené matrice porovnávají s postupnými a převodovými alternativami. Ale tady je to, co opravdu záleží, když díly dorazí na vaši kontrolní desku: měřitelné výsledky kvality. Jednostaniční současné řezání nejen zní dobře v teorii – poskytuje konkrétní, kvantifikovatelné výhody, které přímo ovlivňují, zda vaše díly projdou nebo neprojdou kontrolou kvality.

Kvalitativní výhody provozu jednostaničních složených matic

Když zvolíte tváření pomocí složených matic, nevybíráte pouze výrobní metodu – vybíráte také profil kvality. Podle Progresivní lis a razení , použití jednoho pracoviště zlepšuje mechanickou přesnost a usnadňuje udržení rovinnosti dílu a dosažení úzkých rozměrových tolerancí. Ale co to znamená v praktických termínech?

Zvažte, co se děje u vícestaničních procesů. Při každém přenosu materiálu mezi stanicemi se sčítají proměnné polohování. Piloty se musí znovu zaklapnout. Napětí pásu kolísá. Tepelná roztažnost ovlivňuje zarovnání. I přes přesné nástroje se tyto mikroodchylky v průběhu operací nasčítají.

Složené matrice eliminují každý z těchto zdrojů chyb. Materiál vstoupí do matrice, veškeré řezání proběhne současně a hotová součástka je vymrštěna – vše během jediného zdvihu na jediné stanici. Nedochází tedy k žádnému posunu, otočení ani nesouosému nastavení součástky mezi jednotlivými operacemi.

Níže jsou uvedeny konkrétní metriky kvality, které jsou přímo ovlivněny provozem složených matic:

• Souosost: Vnitřní i vnější prvky zachovávají polohovou přesnost do 0,05 mm TIR nebo lepší, protože jsou vyříznuty ze stejného referenčního bodu ve stejném okamžiku
• Rovnoběžnost: Součástky zůstávají rovné, protože vymrhací mechanismus působí rovnoměrným tlakem po celou dobu řezání, čímž se předejde obloukovitému nebo miskovitému tvaru, který je běžný u postupných operací
• Konzistence břitu: Všechny břity vznikají na stejné straně se stejným směrem, což činí následné dokončovací operace předvídatelné a efektivní
• Stabilita rozměrů: Tolerance mezi jednotlivými prvky v rozsahu ±0,001 až ±0,003 palce jsou běžně dosažitelné při řádně udržovaném nástroji
• Jednotnost kvality okraje: Každý řezný okraj vykazuje stejný poměr střihu k lomu, protože ve všech řezných operacích existují identické vůle
• Opakovatelnost: Zlepšuje se konzistence mezi jednotlivými díly, protože existuje méně procesních proměnných, které by mohly způsobit drift během výrobních sérií

Jak složené střihací nástroje dosahují vyšší rozměrové přesnosti

Inženýrská logika je jednoduchá: protože se díl mezi jednotlivými operacemi nepohybuje, neexistuje žádná možnost nesrovnání nebo chyby registrace. Podívejme se však přesně, jak se to projevuje v rozměrové přesnosti.

U postupného lisování kovu si představte výrobu jednoduché podložky. Nejprve se pás posune na děrovací stanici, kde je vyrazena středová díra. Poté se pás posune na stříhací stanici, kde je vyříznut vnější průměr. I přes přesné vodicí kolíky, které opětovně zapadají do dříve vyvrtané díry, dochází k malým odchylkám. Přesnost posuvu pásu, vůle ve vodící díře a pružení materiálu přispívají k polohové neurčitosti mezi vnitřními a vnějšími prvky.

Nyní uvažujme stejnou podložku vyrobenou ve složené matrici. Děrovací trn a stříhací matrice zasáhnou materiál současně. Obě řezné hrany odkazují na totožnou pozici ve stejném okamžiku. Výsledek? Dokonalá souosost vnitřního a vnějšího průměru – ne proto, že by byla pečlivě nastavena shoda mezi jednotlivými stanicemi, ale protože žádné nastavení mezi stanicemi není zapotřebí.

Například poznamenávají odborníci z praxe , výrobou dílů jednou formou zajišťují výrobci konzistenci a přesnost, a to při dosažení rovinnosti a dobré rozměrové stálosti. Nejedná se o marketingový jazyk – je to přímý důsledek fyzikálních principů zapojených do procesu.

Kritické aplikace, kde tyto kvalitativní vlastnosti mají význam

Některé aplikace vyžadují kvalitativní profil, který může poskytnout pouze provoz složené formy. Pokud vyrábíte komponenty, u nichž přesné uspořádání prvků přímo ovlivňuje funkci, tento přesný tvářecí proces přestává být volitelný a stává se nezbytným.

Podložky a mezikusy: Tyto zdánlivě jednoduché komponenty vyžadují vysokou soustřednost mezi vnitřním vyvrtáním a vnějším průměrem. Podložka s excentrickými vlastnostmi se nebude správně sedat, což způsobí nerovnoměrné rozložení zatížení a následně uvolnění spoje nebo předčasný výpadek. Složené formy vyrábějí podložky, u nichž je soustřednost mezi vnitřním a vnějším průměrem zaručena samotným výrobním principem.

Těsnění: Těsnicí komponenty vyžadují konzistentní geometrii po celé součásti. Jakákoli odchylka vztahu mezi šroubovacími otvory a těsnicími plochami vytváří cesty úniku. Protože kombinované nástroje současně stříhají všechny prvky, zůstávají polohové vztahy konzistentní od první součásti až po desetitisící.

Elektrické plechy: Plechy pro motory a transformátory vyžadují přesnou geometrii, aby se minimalizovaly ztráty energie a zajistily správné dráhy magnetického toku. Zde je obzvláště důležitá výhoda rovinnosti při práci s kombinovanými nástroji – i nepatrné zkroucení ovlivňuje montáž balíku a elektromagnetický výkon. Podle Metalcraft Industries , dosahuje přesné tváření kovů tolerancí 0,001 až 0,002 palce u složitých konstrukcí, kde není místo pro chybu.

Přesné rovinné komponenty: Jakákoli aplikace vyžadující více funkcí pro udržení přesných polohových tolerancí profita z provozu na jediné stanici. Mezi tuto kategorii spadají součásti přístrojů, držáky optiky a přesné mechanické komponenty.

Výhoda kvality složené matrice nespočívá v nějakém abstraktním vytváření „lepších“ dílů – jde o výrobu dílů, u nichž jsou konkrétní metriky kvality rozhodující pro jejich funkci. Pokud soustřednost, rovinnost a rozměrová přesnost určují, zda sestava bude fungovat nebo selže, princip jednostaničního současného stříhání poskytuje výsledky, které postupné zpracování prostě nemůže dosáhnout.

Pochopení těchto výsledků z hlediska kvality pomáhá správně určit vhodný přístup k nástroji. Dalším krokem je však vybudování praktického rámce pro určení, kdy jsou složené matrice opravdu optimální volbou pro vaše konkrétní aplikační požadavky.

Rozhodovací rámec pro aplikace složených matic

Nyní rozumíte výhodám kvality, které dodávají složené matrice. Ale tady je praktická otázka, se kterou se každý inženýr výroby potýká: je tento přístup vhodný pro vaši konkrétní aplikaci? Chybné rozhodnutí o nástrojích matrice ztrácí čas na vývoj, zvyšuje náklady a potenciálně ohrožuje kvalitu dílu. Pojďme vytvořit jasný rozhodovací rámec, který vám pomůže určit, kdy výběr složené matrice dává smysl – a kdy ne.

Kdy zadat nástroje se složenou maticí

Ne každý lisovaný díl profita z principu práce složené matrice. Tento přístup exceluje v konkrétních scénářích, kde jeho jedinečné vlastnosti odpovídají vašim požadavkům. Než se zavážete ke vývoji nástrojů, vyhodnoťte svou aplikaci podle těchto kritérií.

Ideální scénáře pro výběr složené matrice:

• Rovinné díly vyžadující pouze stříhání a vrtání: Složené razníky provádějí pouze řezací operace. Pokud váš díl vyžaduje ohyb, tváření, tažení nebo jiné operace měnící tvar, budete potřebovat postupné nebo přenosné razníky.
• Přísné požadavky na soustřednost: Když vnitřní a vnější prvky musí zachovávat přesné polohové vztahy – např. u podložek, těsnění nebo laminací – princip současného řezání eliminuje proměnné v zarovnání, které způsobují problémy u vícestaničních procesů.
• Kritické požadavky na rovinnost: Mechanismus vysouvací desky aplikuje během řezání konzistentní tlak, čímž brání vzniku prohnutí nebo prohloubení, ke kterým dochází, když jsou operace stříhání a děrování prováděny odděleně. Díly s požadavkem na rovinnost do 0,002 palce nebo lepší výrazně profitovaly.
• Střední výrobní objemy: Podle odvětvových zdrojů se složené stříhání stává ekonomicky výhodným pro množství v rozmezí od 10 000 do 100 000 kusů, kde lze náklady na nástroj kompenzovat snížením pracnosti a využití zařízení.
• Jednoduché až středně složité geometrie: Je možné vytvořit více otvorů, vnitřní výřezy a nepravidelné vnější profily – pokud není vyžadováno tvarování.

Zde je rychlý kontrolní seznam pro vlastní hodnocení, který vám pomůže rozhodnout o tváření kovu:

Kritéria výběru	Ano	Ne	Důsledek
Je díl zcela plochý (bez ohybů nebo tvarů)?	✓ Kandidát pro složenou výstřihovou formu	Zvažte postupnou nebo přenosnou výstřihovou formu	Složené výstřihové formy provádějí pouze řezání
Vyžaduje díl operace stříhání a vrtání?	✓ Základní schopnost složené výstřihové formy	Posuďte, zda postačí jedna výstřihová forma pro jednu operaci	Výhodou je možnost provádět operace současně
Je souosost mezi prvky kritická (±0,002" nebo přesnější)?	✓ Výrazná výhoda kompaktního nástroje	Postupný nástroj může být přijatelný	Jednostaniční nástroj eliminuje kumulativní chyby
Je rovinnost kritickým ukazatelem kvality?	✓ Kompatktní nástroj upřednostňován	Jiné typy nástrojů mohou být vhodné	Tlak vyhazovače udržuje rovinnost
Je výrobní objem mezi 10 000–100 000 ks?	✓ Optimální poměr nákladů a výhod	Vyhodnoťte alternativy pro nižší/vyšší objemy	Náklady na nástroj se v tomto rozsahu efektivně odpisují

Kritéria aplikace pro výběr kombinovaného nástroje

Kromě základní kontrolní listiny ovlivňuje, zda je kombinované nástrojování tou nejlepší volbou, několik faktorů specifických pro danou aplikaci. Porozumění těmto požadavkům na nástroje vám pomůže učinit informovaná rozhodnutí dříve, než začnete vynakládat prostředky.

Omezení, která musíte zvážit:

• Žádná tvářecí schopnost: Kombinované nástroje nemohou materiál ohýbat, tažením tvářet, reliéfně razit ani jinak tvářet. Pokud váš dílec vyžaduje jakoukoli změnu tvaru nad rámec plochého stříhání, budete potřebovat jiný přístup – nebo dodatečnou operaci.
• Geometrická omezení: Ačkoli kombinované nástroje dobře zvládají střední složitost, extrémně složité díly s desítkami prvků mohou být nepraktické. Nástroj se stává obtížně vyrábětelným a obtížně udržovatelným.
• Vyšší síla na jeden zdvih: Protože všechny řezací operace probíhají současně, celkový požadavek na sílu přesahuje to, co by postupná matrice mohla potřebovat v jednotlivé stanici. Vaše lisy musí zvládnout celkové zatížení najednou.
• Požadavky na vyhození dílu: Hotový díl musí spolehlivě opustit dutinu matrice. Velmi velké díly nebo neobvyklé tvary mohou vyhazování zkomplikovat a vyžadovat speciální uspořádání vyhazovacích mechanismů.

Požadavky na lis a výpočet síly

Výběr vhodného lisu pro provoz složené matrice vyžaduje pečlivou analýzu síly. Na rozdíl od postupného stříhání – kde se síly rozkládají přes více stanic – složené matrice soustřeďují všechny řezací síly do jednoho zdvihu.

Výpočet síly následuje jednoduchý vzorec:

Síla (v tunách) = (Celkový obvod řezu × Tloušťka materiálu × Mez smyku) ÷ 2000

U složených matic zahrnuje „celkový obvod řezu“ každou současně zapojenou řeznou hranu – vnější obvod stříhání plus všechny obvody průrazů. Podle odborné směrnice , typické meze střihu materiálů se pohybují od 30 000 PSI u hliníku do 80 000 PSI u nerezové oceli.

Úvahy o typech lisů:

• Lisy s otevřeným zadním dílem a sklonem (OBI): Velmi vhodné pro práci se složitými razicími nástroji. Podle odkazů na tváření je provoz lisu OBI ve šikmé poloze s výfukem stlačeného vzduchu vhodný pro vyhazování dílů z dutiny nástroje.
• Lisy se štíhlými sloupy: Zajistí nadstandardní tuhost u vyšších požadavků na tvářecí sílu a přesnější tolerance.
• Mechanické versus hydraulické: Mechanické lisy nabízejí výhody rychlosti při sériové výrobě; hydraulické lisy poskytují výhody řízení síly u silných nebo obtížně tvarovatelných materiálů.

Nezapomeňte do výpočtů zahrnout sílu potřebnou k vytažení materiálu. Síla potřebná k vytažení materiálu z děr obvykle přidává 5–10 % k požadovanému lisovacímu výkonu, i když u náročných aplikací může tento podíl dosáhnout až 25 %.

Poté, co jste vyhodnotili kritéria vaší aplikace a porozuměli požadavkům na lis, je posledním krokem propojení těchto inženýrských principů s reálnou implementací – spoluprací se specializovanými partnery na nástroje, kteří dokáží převést vaše specifikace na řešení tvářecích nástrojů připravených pro výrobu.

Partneři pro přesné nástroje a výrobní excelence

Vyž jste vyhodnotili kritéria vaší aplikace, vypočítali požadovaný lisovací výkon a potvrdili, že složený tvářecí nástroj je správným řešením. Nyní následuje rozhodující krok, který určí, zda vaše přesné stříhací nástroje budou dodávat konzistentní díly vysoké kvality – nebo se stanou nákladným zdrojem výrobních problémů. Rozdíl mezi teoretickým návrhem nástroje a spolehlivým výrobním výkonem závisí výhradně na implementaci.

Zavedení řešení složených nástrojů do výroby

Přechod od návrhové koncepce k výrobně připravenému nástroji zahrnuje více než jen obrábění dílů nástroje podle specifikace. Moderní vývoj přesných stříhacích nástrojů integruje simulace, ověřování a iterační zdokonalování dlouho předtím, než kov vůbec začne být tvarován.

Zvažte, co se obvykle pokazí při nevhodném zavedení:

• Vůle nástrojů, které fungují v teorii, ale ve skutečnosti způsobují předčasný opotřebení
• Vyhadzovací mechanismy, které se při provozních rychlostech zaseknou
• Vzory toku materiálu, které způsobují neočekávané otřepy nebo hrany s vadami
• Výpočty potřebného lisovacího tlaku, které podceňují skutečné požadavky na sílu

Každá z těchto poruch má stejnou kořenovou příčinu: nedostatečné ověření před zahájením výroby. Podle Výzkumu Keysightu o simulaci stříhání , návrh nástroje je rozhodující pro efektivitu a životnost razníku, přičemž materiály jako nástrojová ocel nebo karbid jsou vybírány z důvodu jejich odolnosti na základě konkrétních zpracovávaných kovů. Výběr materiálu však sám o sobě nezaručuje úspěch – celý systém musí správně fungovat za skutečných provozních podmínek.

Role simulačních programů CAE při vývoji razníků

Počítačové inženýrství (CAE) změnilo způsob, jakým výrobci tvářecích nástrojů přistupují k výrobě přesných nástrojů. Namísto stavby fyzických prototypů a opakovaných pokusů se moderní služby v oblasti konstrukce razníků spoléhají na simulace, které umožňují předpovídat:

• Chování toku materiálu během střižného zdvihu
• Rozložení napětí v jednotlivých částech pístu a razníku
• Možné režimy poruch ještě před tím, než dojde k nim ve výrobě
• Optimální nastavení vůle pro konkrétní třídy materiálů
• Požadované síly a parametry časování vysouvacího mechanismu

Tento přístup založený na simulaci výrazně zkracuje vývojové cykly. Namísto objevování problémů během výrobních zkoušek – kdy jsou úpravy nástrojů nákladné a časově náročné – se problémy projevují již ve fázi virtuálního testování. Výsledkem jsou nástroje, které správně fungují již od prvního výrobního zdvihu.

Jak uvádí analýza odvětvových trendů, pokročilý simulační software umožňuje konstruktérům prozkoumávat možnosti materiálů a optimalizovat návrhy před výrobou, čímž dochází k úspoře nákladů a celkově lepší kvalitě výrobku. Tato schopnost se stala klíčovou pro nástroje automobilového tváření, kde úspěšnost při prvním průchodu přímo ovlivňuje harmonogram programu.

Inženýrská podpora pro vývoj přesných tvářecích nástrojů

Mimo simulační možnosti je úspěšná implementace složených nástrojů závislá na inženýrských partnerech, kteří rozumí nejen teoretickým pracovním principům, ale také praktickým omezením vysokoodběrové výroby. Tato kombinace se ukazuje překvapivě vzácná.

Mnoho dodavatelů nástrojů vyniká ve zpracování přesných komponent, ale nemají hluboké znalosti fyziky procesu tváření. Jiní rozumí teorii, ale potýkají se s přenosem těchto znalostí do robustních výrobních nástrojů. Výrobci, kteří trvale dodávají přesné tvářecí nástroje, které fungují od prvního dne, kombinují obě tyto schopnosti.

Na co se zaměřit při výběru partnera pro návrh nástrojů:

• Certifikace systému jakosti: Certifikace IATF 16949 indikuje systémy řízení kvality na úrovni automobilového průmyslu – nejnáročnější standard v oblasti přesné výroby
• Schopnost simulace: Integrace CAE, která ověřuje návrhy ještě před obráběním oceli
• Rychlé prototypování: Schopnost rychle přejít od konceptu k fyzickým nástrojům, když jsou časové rámce vývoje zkrácené
• Metriky úspěšnosti napoprvé: Dokumentované záznamy, které prokazují stálý výkon nástrojů bez rozsáhlých opakovaných zkoušek
• Odbornost na materiály: Pochopení chování různých tříd ocelí, hliníkových slitin a pokročilých vysoce pevných materiálů za podmínek složitého stříhání nástroji

The globální trh tvářecích nástrojů se očekává, že dosáhne přibližně 372,6 miliardy USD, s rostoucí poptávkou po vysoce přesných dílech ve strojírenství, leteckém průmyslu a energetice. Tento růst nutí výrobce směřovat k partnerům v oblasti nástrojů, kteří dokážou nabídnout jak přesnost, tak rychlost.

Případ komplexního inženýrského know-how u tvářecích nástrojů

Při hodnocení možností výrobců tvářecích nástrojů pro vývoj kombinovaných nástrojů zvažte, nakolik jejich schopnosti odpovídají vašim konkrétním požadavkům. Někteří výrobci se specializují na velkosériové běžné nástroje; jiní se zaměřují na složité postupné nástroje. Pro přesné ploché díly vyžadující výhody soustřednosti a rovinnosti kombinovaného provozu nástrojů potřebujete partnery, jejichž odborné znalosti odpovídají vašemu použití.

Shaoyi představuje jednu silnou možnost pro výrobce hledající přesné nástroje pro kombinované tváření, které jsou přizpůsobeny standardům OEM. Jejich přístup kombinuje několik schopností klíčových pro úspěch kombinovaných nástrojů:

• Certifikace IATF 16949: Dokumentace systémů kvality pro automobilový průmysl, které zajišťují stálou výkonnost nástrojů
• Pokročilá CAE simulace: Virtuální ověřování, které identifikuje potenciální problémy ještě před výrobou fyzických nástrojů, čímž podporuje výsledky bez vad
• Rychlé prototypování: Rozpětí vývojových termínů až do 5 dnů, kdy programové harmonogramy vyžadují rychlé zpracování
• 93% schvalovací poměr na první pokus: Metrika, která demonstruje inženýrskou odbornost vedoucí k výrobně připraveným nástrojům bez nutnosti rozsáhlé iterace

Pro výrobce, kteří zkoumají komplexní možnosti návrhu a výroby forem, jejich zdroj pro tvářecí nástroje do automobilového průmyslu poskytuje podrobné informace o dostupných službách inženýrství nástrojů.

Propojení principů s úspěchem ve výrobě

Princip činnosti kombinovaného nástroje zajišťuje vynikající soustřednost, rovinnost a rozměrovou přesnost – ale pouze tehdy, je-li správně implementován. Rozdíl mezi teoretickou výhodou a praktickým výkonem závisí na:

• Přesný překlad požadavků aplikace do specifikací nástrojů
• Návrhy ověřené simulací, které předvídají chování ve skutečných podmínkách
• Přesná výroba komponent nástrojů v rámci stanovených tolerancí
• Správný výběr a nastavení lisu pro současné řezné síly zapojené do procesu
• Praktiky pravidelné údržby uchovávající výkon nástrojů během celé výrobní životnosti

Když tyto prvky spolupracují, složené nástroje poskytují kvalitní výsledky, které je činí preferovanou volbou pro přesné ploché díly. Když některý z prvků nestačí, výhody jednostaničního současného řezání zůstávají teoretické, nikoli realizované.

Vaše díly selhávají ne proto, že složené matrice jsou principiálně problematické. Selhávají, když implementace neodpovídá principu. Spolupráce se zákazníky nástrojů, kteří rozumí jak inženýrským základům, tak praktickým výrobním realitám, mění nástroje pro složené matrice z papírové specifikace na konzistentní výrobní výkon – díl po dílu, zdvih za zdvihem.

Nejčastější otázky týkající se pracovního principu složených matic

1. Jaký je rozdíl mezi složenou maticí a postupnou maticí?

Složené razníky provádějí více řezných operací (vysekávání a výstřih) současně jedním zdvihem na jedné stanici a vyrábějí hotové díly s vynikající souosostí. Postupné razníky posunují materiál postupně více stanicemi, přičemž každá stanice provádí jednu operaci. Zatímco postupné razníky zvládají složité díly s ohybem a tvářením, složené razníky jsou vynikající pro ploché díly vyžadující úzké tolerance mezi prvky, protože všechny řezy vycházejí okamžitě ze stejného referenčního bodu.

2. Jaký je rozdíl mezi kombinačním a složeným razníkem?

Složené razníky jsou omezeny pouze na řezné operace – konkrétně na současné vysekávání a výstřih. Kombinační razníky mohou provádět jak řezné, tak tvářecí operace (např. ohýbání nebo tažení) ve stejném zdvihu. Pokud váš díl vyžaduje změnu tvaru nad rámec plochého řezání, potřebujete kombinační razník nebo jiný nástrojový přístup, nikoli složený razník.

3. Jaké jsou hlavní výhody tváření pomocí složených razníků?

Výstřikování složenou formou přináší tři klíčové výhody: vynikající soustřednost mezi vnitřními a vnějšími prvky (obvykle 0,002 palce TIR nebo lepší), vynikající rovinnost dílu díky tlaku vyhazovače během stříhání a vysokou rozměrovou přesnost (±0,001 až ±0,003 palce). Tyto výhody vyplývají z eliminace pohybu materiálu mezi jednotlivými operacemi – všechny prvky jsou vyříznuty ze stejného referenčního bodu jediným zdvihem.

4. Jaké typy dílů jsou nejlépe vhodné pro výrobu pomocí složených nástrojů?

Složené nástroje jsou ideální pro rovinné díly, které vyžadují pouze vystřihování a prostřihování, včetně podložek, těsnění, elektrických laminací, tenkých vložek a přesných rovinných komponent. Díly vyžadující těsnou soustřednost mezi otvory a vnějšími hranami, přísné požadavky na rovinnost a střední sériovost (10 000–100 000 kusů) nejvíce profitovaly z tohoto druhu nástrojování.

5. Jak se vypočítá síla lisu pro operace se složenými nástroji?

Vypočítejte tažný tlak výstřihového nástroje vynásobením celkového obvodu řezu (vnější obrys plus všechny obvody výstřihů) tloušťkou materiálu a smykovou pevností, následně vydělením 2000. Protože veškeré řezné síly působí současně, musí lis zvládnout celkové zatížení v jednom zdvihu. Připočtěte 5–10 % pro sílu vyjímání. To se liší od postupných nástrojů, kde se síly rozkládají přes více stanic.