Металлдық штамптау процестерінің негізі: шикі парақтан дайын бөлшекке дейін

Металлдық штамптау дегеніміз не және ол неге өндірісті басқарады

Өндірушілер қалай миллиондаған бірдей металдан жасалған бөлшектерді таңғажайып дәлдікпен шығарады деп әлде-қашан ойланғансыз ба? Жауап металлдық штамптауда – бұл кішкентай электрондық қосқыштардан бастап үлкен автомобильдің сыртқы панельдеріне дейін барлығын пішіндеуге арналған қуатты әдіс.

Металлдық штамптау – бұл жазық металл парағын арнайы штамптар мен штамптау престерін қолдана отырып, материалды қыздырмай, жоғары қысыммен белгілі бір пішінге келтіретін салқын деформациялау өндіріс процесі.

Олай болса, штамптау негізінде не? Бұны елестетіңіз: жазық металл парағы екі дәл жасалған құралдың арасына орналастырылады – соққы беруші (пунш) пен штамп. Штамптау пресі іске қосылған кезде, үлкен күш пуншты төмен қарай итереді, сонда металл төмендегі штамп қуысына қысылады. Осы секундтың бөлшегінде металл жаңа пішінге иеленеді – ол штамптың дизайнына сәйкес иіледі, кесіледі, рельефті болады немесе пішінделеді.

Металлдық штамптау қалай шикі парақтарды дәл бөлшектерге айналдырады

Бұл процестің артындағы механикалық принциптер әдемі қарапайым, бірақ таңғалдырарлықтай қуатты. Штамптау пресі қолданылуына байланысты бірнеше тоннадан мыңдаған тоннаға дейінгі күш өндіреді. Бұл күш штамптау құралы арқылы өтеді, ол дәлме-дәл пішіндегі балға ретінде әрекет етіп, металл жапсырмасын төмендегі матрицаға қысады. Матрица — бұл формалық қалып, соның арқылы дайын бұйымның нақты пішіні анықталады.

Металл штамптауын басқа өндірістік әдістерден не айырады? Жылдамдық пен тұрақтылық. Бір штамптау пресі сағатына мыңдаған бірдей металл бұйымдарын шығара алады, олардың әрқайсысы алдыңғысымен 0,001 дюйм (25,4 мкм) дәлдікпен сәйкес келеді. Осы қайталанушылық оған жоғары көлемді өндіріс талап ететін салаларда қажетсіз болып табылады.

Қазіргі заманғы өндірістегі Суықтау әдісінің артықшылығы

Металды өте жоғары температураға дейін қыздыруды талап ететін процестерден айырмашылығы, металдың штамптауы қалыпты температурада жүзеге асады. Бұл салқын деформациялау әдісі материалдың құрылымдық бүтіндігін сақтайды және өндірушілерге нақты көрсеткіштерді қамтамасыз ету мен өте жақсы беттік жабынын алу мүмкіндігін береді. Нәтижесінде — берік бөлшектер, өндірістің жылдам циклдары және энергия шығынының азаюы.

Бұл толық нұсқаулық бойынша сіз негізгі штамптау әдістерінен бастап, күрделі штамп таңдау стратегияларына дейін барлығымен танысасыз. Біз толық өндірістік жұмыс істеу процесін қадам-қадам қарастырамыз, әртүрлі штамптау әдістерін салыстырамыз, материалды таңдауды зерттейміз және сапа бақылауының қиындықтарын шешеміз. Бұл — сіздің анықтамалық бірден-бір көзіңіз болып табылады; осылайша, ақпаратты бірнеше көзден жинау қажеті жоғалады. Сіз өндіріс опцияларын бағалайтын инженер немесе штампталған компоненттерді сатып алатын сатып алу маманы болсаңыз да, алдағы бөлімдерде сізге қажетті жауаптарды табасыз.

Толық металлдық штамптау өндіріс процесі түсіндірілген

Сіз металдық штамптаудың не екенін түсінген соң, енді өндірушілердің қалайша шикі металл парағын аяқталған бөлшектерге айналдыратынын қарастырайық. Металлдық штамптау процесі ұқыпты жоспарланған реттілікті қадағалайды — қадамды өткізіп жіберсеңіз немесе бір қадамды нашар орындасаңыз, барлық өндіріс сериясы әсерленеді. Бұл — торт пісіруге ұқсас: компоненттер, реттілік және әдістер бірдей маңызды.

Жобадан аяқталған бөлшекке дейінгі жеті негізгі кезең

Штамптау өндіріс процесі жеті өзара байланысты кезеңнен тұрады. Әрбір кезең алдыңғысына сүйенеді, сондықтан тізбектің әрбір буыны берік болуы керек. Толық қалай жүзеге асады — металл штамптау өндіріс процесі жұмыс істейді

1. Дизайн және инженерия
   Барлығы сызба тақтасынан басталады. Инженерлер мен өнімді жобалаушылар бөлшектің қызметін, өлшемдік дәлдігін және сапа талаптарын анықтау үшін бірлесіп жұмыс істейді. Бұл кезеңде командалар қолайлы материалдарды таңдайды, әртүрлі функцияларға қатысатын мамандардың пікірлерін жинақтайды, егжей-тегжейлі техникалық талаптарды құрады және сынақ үшін прототиптерді жасайды. Толық құжаттама әртүрлі мамандар — қалыптауыштарды жасаушылардан бастап сапаны бақылаушыларға дейін — бірдей көзқарасты бөлісуін қамтамасыз етеді. Қате жобаланған өнім келесі барлық кезеңдерге әсер ететін мәселелер туғызады.
2. Қалыптар мен шаблондарды жасау
   Бекітілген дизайндардың негізінде қалыптауыштарды жасаушылар әрбір бөлшектің пішінін анықтайтын қалыптарды дайындайды. Бұл әртүрлі қалып түрлерін (прогрессивті, трансферлі немесе күрделі), сонымен қатар штамптау құралы мен қалып геометриясын инженерлік есептеу мен компоненттерді нақты допусктерге сәйкес өңдеуді қамтиды. Сапалы қалыптарды дайындау үшін дизайн инженерлері мен қалыптауыштарды жасаушылар арасында тығыз ынтымақтастық қажет, олар толық сериялық өндіріс басталмас бұрын штамптау процесінің дұрыстығын растайды. Негізінде қалып сіздің бөлшектің ДНҚ-сы болып табылады — оның дәлдігі кейінгі барлық процестерді анықтайды.
3. Материалды таңдау және дайындау
   Дұрыс металлды таңдау — болжамға негізделген іс емес. Инженерлер бөлшектің талаптарына сәйкес қаттылық, қалыңдық бірқалыптылығы және пластикалық деформациялану қабілеті сияқты материалдың қасиеттерін бағалайды. Шикізат рулондар немесе жазық парақтар түрінде келеді, одан кейін оның сипаттамаларын тексеру үшін бақылауға алынады. Материалдың сипаттамалары штампталу қабілетіне тікелей әсер етеді: егер материал өте қатты болса, трещиналар пайда болады; ал егер өте жұмсақ болса, бөлшектер пішіндерін сақтай алмайды. Дайындық кезінде оптималды берілу үшін тазарту, майлау құралын қолдану немесе парақтардың деңгейленуі сияқты операциялар орындалуы мүмкін.
4. Қоректендіру үшін бос орын
   Тұрғызылатын бұйымдардың штамптау өндірісі нақты металл престің ішіне кірген кезде басталады. Орамды-беретін жүйелерде әрбір престің соғысы арасында дәл ұзындықтағы материалды жеткізетін бергіштер қолданылады, ал парақты-беретін операцияларда жеке бос орындар орналастырылады. Бірінші станцияда тесілетін бағдарлау тесіктері лента қатарындағы келесі операциялар арқылы қозғалған кезде оның дәл орналасуын қамтамасыз етеді. Дәл қоректендіру болмаған жағдайда бұйымдар орнынан ығысады, бұл қалдықтар мен потенциалды штамп зақымдануына әкеледі.
5. Штамптау операциясы
   Бұл түрлендіру жүзеге асатын орын. Пресс циклдары үлкен күшпен штамптағышты матрицаға қысады. Бөлшек күрделілігіне байланысты металл бірнеше станциядан өтуі мүмкін — бағдарлау тесіктерін тесу, контурды кесу, иілулерді пішіндеу, екінші деңгейлі сипаттамаларды қосу және соңында тасымалдаушы лентадан бөліну. Көптеген адамдар байқамайтын бір нәрсе: жоғары жылдамдықта өндіріс жүргізілген кезде матрица мен метал арасындағы үйкеліс жылу шығарады. Бұл жылу материалдың қасиеттерін өзгертуі мүмкін, ол серпімділік (springback) мінез-құлығы мен өлшемдік тұрақтылыққа әсер етеді. Тәжірибелі өндірушілер температураны бақылайды және сыйып тұратын майлау немесе цикл уақытын сәйкесінше реттейді.
6. Екінші операциялар
   Басып шығару әдетте толықтай дайын бөлшекті өндірмейді. Қосымша операциялар өнімді кесінділердің жиегін алып тастау (тегістеу), жылумен өңдеу (материалдың қасиеттерін реттеу), цинктелу немесе басқа да қаптау (коррозияға төзімділікті арттыру), дәнекерлеу немесе жинау (бірнеше компонентті біріктіру) және өлшемдік тегістеу арқылы жетілдіреді. Бұл құн қосатын процестер басып шығарылған бөлшек пен орнатуға дайын бөлшек арасындағы айырымды жояды.
7. Сапа тексерісі
   Соңғы бақылау қақпағы тек сәйкес келетін бөлшектерді ғана тұтынушыларға жеткізеді. Бақылау протоколдарына бірінші бөлшекті тексеру, статистикалық процессті бақылау әдісімен жүргізілетін процесстің ішіндегі бақылау, сызғыштар немесе координаталық өлшеуіш машиналары (КӨМ) арқылы өлшемдік бақылау, беттің тегістігін бағалау және соңғы партияның таңдамалы тексерілуі кіреді. Басып шығару өндірісіндегі сапа бақылауы негізінен шикізаттың бірқалыптылығына тәуелді — қаттылық немесе қалыңдықтағы ауытқулар барлық процеске әсер етеді. Надежді бақылау жүйесі проблемаларды олар қымбат тұратын қайтарылуларға айналғанға дейін уақытылы анықтайды.

Неге әрбір қадам соңғы бөлшектің сапасын анықтайды

Сіз материалды дайындауды өткізіп, құрамы тұрақсыз қорды өзіңіздің калыбыңызға берсеңіз қалай болар еді? Бірінші станцияда бағдарлау тесіктері орталықтан шамалы ауытқып соғылады. Жолақ формалау станцияларына жеткенге дейін әрбір иілу дұрыс орынға түспейді. Бөлшектер соңында кесілетін кезде өлшемдік тексерулер барлығының шегінен шығып кеткенін көрсетеді. Бір ғана жоғарыдағы ыңғайлы шешім бүкіл өндірістік циклды қалдыққа айналдырды.

Металлды штамптау өндіріс процесі реттілікті құрметтеуді талап етеді. Жобалау қателері құрал-жабдықтар арқылы көбейеді. Жарамсыз материал таңдауы формалаудың сәтсіздігіне әкеледі. Жеткіліксіз ленталық беру түзусызықтылық мәселелеріне әкеледі. Дұрыс емес штамптау параметрлері ақауларды туғызады. Қосымша операциялардың аттасуы қауіпті шеттерді қалдырады. Ал жеткілікті тексеріс жоқ кезде ақаулы бөлшектер тізбектен шығып кетеді.

Бұл бір-бірімен байланысқан жұмыс істеу процесін түсіну сізге штамптау серіктестерін бағалаған кезде немесе өз өндірістіңізді жоспарлаған кезде дұрыс сұрақтар қоюға көмектеседі. Толық процессті карталағаннан кейін сіз әрбір штамптау станциясында өндірушілер қолданатын нақты әдістерді зерттеуге дайын боласыз — және біз әлі де осы бағытта жылжып барамыз.

Негізгі метал штамптау әдістері және олардың қолданылу аясы

Сіз штамптау жұмыс істеу процесінің дизайннан соңғы тексеруге дейін қалай жүретінін көрдіңіз. Алайда, осы маңызды штамптау операциясы кезеңінде ненің ішінде болады? Жауап толығымен штамптың қолданатын әдісіне — немесе әдістер комбинациясына — байланысты. Әрбір операцияның штамптау мағынасын түсіну сізге өз бөлшектеріңіз үшін дұрыс тәсілді таңдауға және өндіріс серіктестеріңізбен тиімді қарым-қатынас жасауға көмектеседі.

Бұл әдістерді құралдар жинағы ретінде елестетіңіз. Кейбір жобалар үшін бір ғана құрал жеткілікті; күрделі бөлшектер үшін алты немесе жеті құрал тізбектеле жұмыс істеуі мүмкін. Қарастырайық, қандай тоғыз негізгі операция қозғалысқа келтіреді заманауи штамптау және престеу өндірісі .

Әрбір инженерге белгілі болуы керек тоғыз негізгі штамптау операциясы

Жарықталу көптеген штампталған бөлшектердің бастапқы нүктесі болып табылады. Бұл операция кезінде штамп қалыңдығы аз металл парағы арқылы өтіп, жазық пішін — «заготовка» — қиып алады; ол кейінгі операциялар үшін жұмыс бөлігі ретінде қолданылады. Заготовка штамптауы металдан барлығының негізгі контурын жасайды. Қиылған бөлік — қажетті өнім, ал қалған парақ — қалдық болып саналады. Заготовкалау операциясы таза кесілетін материалдарда — мысалы, төмен көміртекті болатта, алюминийде және қалайыда — ең жақсы нәтиже береді.

Токтау босатуға ұқсас болса да, қарама-қарсы мақсатқа қызмет етеді. Мұнда мақсат — жұмыс бетінде тесіктер немесе ойықтар жасау; шығарылған материал қалдық болып табылады, ал қалған парақ өнім болып табылады. Қалыптау операциялары жиі тесу процесін басқа әдістермен үйлестіреді, мысалы, орнату тесіктерін, желдету саңылауларын немесе салмақты азайту үшін қосымша элементтерді қосу үшін. Бұл суық деформациялау процесі қалыңдығы аз алюминийден бастап қалың болат парағына дейінгі әртүрлі материалдарды өңдейді, бірақ тесіктің өлшемі мен материал қалыңдығының қатынасы жиегінің сапасына әсер етеді.

Жуырма жазық шикізатты түзусызықты ось бойынша металлды пластикалық деформациялау арқылы көлемді бөлшектерге айналдырады. Күш қолданылғанда металл иілу бетінің сыртқы жағында созылады да, ішкі жағында қысылады. Негізгі назар аударылатын нәрсе — әрбір металдың минималды иілу радиусы бар; осы радиустың шегінен асып кетсе, трещиналар пайда болады. Сонымен қатар материалдың дән бағыты да маңызды: дән сызықтарына перпендикуляр иілгенде жұмыс бөлігінің жарылу қаупі туады. Сәтті иілу операцияларында серпімділік қайтарылуы (springback) ескеріледі — бұл бөлшектердің пішін берілгеннен кейін біраз қайта түзелуіне әкелетін серпімді қалпына келу құбылысы.

Коининг нақты беттік сипаттамалар мен дәл өлшемдерді құру үшін материалдың ағу кернеуінен жоғары болатын экстремалды қысым тудырады. Басқа пішіндеу операцияларынан айырмашылығы — монеталарды (коининг) жасау кезінде болат пен басқа металдардың серпілуі толығымен жойылады, себебі материал қысымның әсерінен толығымен ағады. Бұл әдіс сіз валюталарда, медальдарда және дәлдетілген техникалық бұйымдарда көрінетін сүйір детальдарды құрады. Алайда, оның кемшілігі — құрал-жабдықтардың жылдам тозуы мен қысымдық престерге қойылатын жоғары талаптар ірі бөлшектер үшін коинингті қымбатқа түсіреді.

Прес материалдың арқылы кесілмей, металдың бетіне көтерілген немесе тереңдетілген өрнектерді жасайды. Еркек пен әйел формалары (матрица мен пуансон) жұмыс бөлігін олардың арасына қысады, нәтижесінде металл декоративті немесе функционалды рельефті өрнектерге созылады. Сіз осындай рельефті элементтерді тұрмыстық құрылғылардың панельдерінде, автокөліктердің безендірілген бөліктерінде және анықтама тақталарында көре аласыз. Тамғалауыштар мен рельефтеу құрылғылары созылғыш материалдармен ең жақсы жұмыс істейді — мысалы, алюминий мен төмен көміртекті болат осы жағынан өте жақсы көрсеткішке ие, ал жоғары беріктіктегі қорытпалар рельефтеу кезінде сынға ұшырауы мүмкін.

Фланецдеу металлдың жиегін белгілі бұрыштарда – әдетте 90 градусқа – иіледі, нәтижесінде күшейтетін жиектер, орнату беттері немесе жинау элементтері пайда болады. Толық иілу операцияларынан айырмашылығы, фланцтау тек жұмыс бөлігінің жиектеріне ғана қолданылады. Екі түрі бар: созылатын фланцтау фланцты сыртқы жағынан созып, дөңесті (сыртқы жиек созылады), ал сығылатын фланцтау ішкі жағынан сығып, ойыс қисықтарды жасайды (ішкі жиек сығылады). Материалдың пластикалық қабілеті фланц геометриясының қаншалықты агрессивті болуына мүмкіндік беретінін, бұрын шатырлану немесе сынғыштық пайда болмас бұрын анықтайды.

Ұшыру материалды формалық матрица бойымен тарту арқылы металл бетінің ауданын кеңейтеді. Бұл әдіс автомобиль кузовының панельдері мен әуе кемелерінің қабықтары сияқты салыстырмалы түрде жазық, қисық беттерді жасайды. Созу кезінде металл кеңейген сайын жұқарады – құрылымдық тұрақтылықты сақтау үшін дизайнерлер осы жұқаруды ескеруі тиіс. Алюминий қорытпалары мен терең тартуға арналған болат маркалары сияқты жоғары пластикалық қабілетке ие материалдар ең жақсы нәтиже береді, өйткені сирек металдар қажетті пішінді алуға үлгермес бұрын сынады.

Жүріп қалу тігіс жасау операциясы қаңылтырдың жиегін дөңгелек профильдерге иілтеді, осылайша қауіпсіз жиектер, декоративті элементтер немесе құрылымдық күшейту алуға мүмкіндік береді. Мысалы, металдан жасалған банканың иілген жиегін немесе шарнирдің иілген жиегін елестетіңіз. Тігіс жасау операциясы материалды біртіндеп кемімелі радиустар бойынша иілтеді, дейін қажетті тігіс диаметріне жетуіне дейін. Жұқа қаңылтырлар тігіс жасауға оңайырақ, ал қалың материалдар бірнеше формалау сатысын немесе арнайы құрал-жабдықты қажет етеді.

Суреттеу жазық заготовкаларды іші қуыс, көлемді пішіндерге — стакандарға, цилиндрлерге, қораптарға және күрделі қорғағыш қабықтарға түрлендіреді. Бұл процесте соққылаушы (пуансон) металлды қалып қуысына итереді, ал заготовканың ұстагышы материал ағысын бақылайды. Терең тарту — тереңдігі диаметрден асатын операцияларды білдіреді; оларда материалдың қозғалысын нақты бақылау қажет, өйткені ол қыртысу немесе жыртылуға әкелуі мүмкін. Мыс, мырыш, алюминий және арнайы терең тартуға арналған болаттар ең жақсы нәтиже береді, себебі олардың пластикті деформацияға төзімділігі қатты пластикалық деформацияға мүмкіндік береді.

Бөлшектің талаптарына сәйкес келетін әдістерді таңдау

Дұрыс штамптау операциясын таңдау бөлшектің қызметтік талаптарын түсінумен басталады. Пішіні жазық болатын бөлшек қажет пе? Ол үшін «бланкинг» (бос қалдықты алу) әдісі қолданылады. Бекіткіштер үшін орындар керек пе? Ол үшін «перфорациялау» (тесік жасау) әдісі қолданылады. Иілу геометриясы арқылы конструкциялық қаттылық қажет пе? Иілу мен фланцтау бірігіп, берік және жеңіл пішіндерді құрады.

Келесі кестеде барлық тоғыз әдіс жинақталған, сондықтан сіз өзіңіздің нақты қолданылуыңызға сәйкес операцияларды таңдай аласыз:

Әдістің атауы	Негізгі функция	Типілік қолданулар	Рассмотрение материалов
Жарықталу	Табақша металдан жазық пішіндерді кесу	Металл табақшаларды кесу, салыстырмалы сақиналар, шайбалар, негізгі компоненттер	Таза кесілетін металдарды қолдануға ұсыныс беріледі; өте қатты немесе сынығыш қорытпалардан аулақ болыңыз
Токтау	Жұмыс бөліктеріне тесіктер немесе ойықтар жасау	Бекіткіштер үшін орындар, желдету саңылаулары, салмақты азайту үшін элементтер	Тесіктің диаметрі мен қалыңдығының қатынасы жиегінің сапасына әсер етеді; алдын ала тесіктер жиі қолданылады
Жуырма	Түзу ось бойынша бұрыштық деформация	Кронштейндер, қорғаныс қабықтары, рамалар, шасси компоненттері	Минималды иілу радиусы материалға байланысты өзгереді; дән бағыты маңызды
Коининг	Жоғары қысымды беттік детальдар мен дәл пішіндеу	Тиындар, медальдар, бұйымдар, логотиптері бар дәлдетілген фурнитура	Жоғары күшті престеу қажет; серпімділікті жою үшін өте тиімді
Прес	Көтерілген немесе ойыс беттік өрнектерді жасау	Декоративті панельдер, атаулықтар, әртүрлі құрылғылардың беттері	Пластикалық материалдар міндетті; созылу шегі өрнектің тереңдігін шектейді
Фланецдеу	Нақты бұрыштарда иілген жиектерді пішіндеу	Сыйымдылықтар, трубалар, автокөліктердің корпусын нығайтатын бөлшектер	Созылатын немесе сығылатын жиектеу әртүрлі пластикалық қасиеттерді талап етеді
Ұшыру	Пішіндеу қалыптары арқылы беттің ауданын кеңейту	Автомобильдің есіктері, төбелері, әуе қозғалтқыштарының сыртқы қабаттары	Пішіндеу кезінде материал жұқарады; жоғары созылғыштық қажет
Жүріп қалу	Шеттерді дөңгелек профильдерге дөңгелектеу	Құтылардың шеттері, шарнирлардың цилиндрлі бөліктері, декоративті шеттер, қауіпсіздік шеттері	Жұқа материалдардың шеттерін оңайлауға болады; қалың материалдарды біртіндеп кезеңдерде дөңгелектеу керек
Суреттеу	Жазық заготовкалардан терең қуыс саңылауларды пішіндеу	Стакандар, цилиндрлер, корпустар, асүй шойындары	Терең тарту үшін арналған материалдың сыныптары міндетті; заготовканың ұстағышына түсетін қысым маңызды

Тәжірибеде көптеген тесіп-шығарылған бөлшектер бір ғана қалыпта бірнеше әдістерді қолданады. Мысалы, прогрессивті қалыпта алдымен бағдарлау тесіктері тесіледі, одан кейін контур бойынша заготовка шығарылады, орнату тіліктері иіледі және бөлшек нөмірі рельефті түрде басылады — барлығы бір үзіліссіз операцияда орындалады. Әрбір әдістің мүмкіндіктері мен шектеулерін түсіну функционалды талаптарды қанағаттандыратын және өндірісте тиімді өңделетін бөлшектерді жобалауға мүмкіндік береді.

Бұл негізгі операциялардың мағынасы анық болғаннан кейін сіз әртүрлі штамптау әдістері — прогрессивті штамп, трансфер штамп, төрт жақты штамп және дәл штамптау — бұл әдістерді толық өндірістік жүйелерге қалай ұйымдастыратынын зерттеуге дайын боласыз.

Прогрессивті штамп пен трансфер штамп пен төрт жақты штамптау әдістері

Сіз жеке әдістерді — штамптауды, иілуін, тартуды және басқаларын — меңгердіңіз. Бірақ мұнда іс қызықты бола бастайды: өндірушілер бұл операцияларды қалай тиімді өндірістік жүйелерге ұйымдастырады? Жауап — сіздің нақты жобаңыз үшін дұрыс штамптау әдісін таңдауда. Егер бұл шешімді қате қабылдасаңыз, сіз немесе артық қабілеттер үшін көптеген қаражат жұмсайсыз, немесе сіздің қажеттіліктеріңізді қанағаттандыра алмайтын процестің қиындықтарымен күресесіз.

Қазіргі заманғы штамптау машиналары мен өндірістік алаңдарында төрт айқын тәсіл басымдыққа ие. Әрқайсысы өзіндік артықшылықтарын, шектеулерін және шығындарын ұсынады. Осылайша, сіздің жобаңызға сәйкес ең тиімді әдісті таңдау үшін оларды талдайық.

Басқарылатын өлшемді шабу (progressive die) және тасымалдау өлшемді шабу (transfer die) — өндіріс әдісіңізді таңдаңыз

Прогрессивті штамптау бұл әдіс жоғары көлемді өндірістің негізгі құралы болып табылады. Көз алдыңызға келтіріңіз: металлдан жасалған үздіксіз лента бірнеше станция арқылы өтеді — лентаның әрбір станцияға өтуі кезінде әрбір станцияда әртүрлі операция орындалады. Бірінші станцияда соғылған бағдарлау тесіктері материал лентасының пішілу, тесілу, иілу және соңғы кесілу сатылары арқылы қозғалған кезде барлығын дәлме-дәл реттеп отырады. Дайын бұйым лентаның соңынан түседі, ал келесі бұйым әлі де жоғарыда қалыптасуда.

Прогрессивті өлшемді шабу мен штамптау неге осындай қуатты? Себебі ол жылдамдық пен тиімділікке ие. Жоғары жылдамдықты штамптау престерінде бір ғана престің түсуі барлық станцияларда бір уақытта жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Мысалы, бесінші станцияда дайын бұйым кесіліп алынған кезде, төртінші станцияда соңғы иілу орындалады, үшінші станцияда тесіктер жасалады, ал бірінші және екінші станциялар келесі бұйымдарды дайындайды. Жоғары жылдамдықты штамптау престерінде өндіріс жылдамдығы минутына 1500-нан аса бұйымға жетуі мүмкін, сондықтан бұл әдіс үлкен көлемде қажет болатын кіші және орта өлшемді компоненттер үшін идеалды.

Алайда, бұл үшін қосымша шығындар қажет: прогрессивті калыптар құрылысы күрделі болғандықтан, оларды жасауға алдын ала үлкен инвестициялар қажет. Сонымен қатар, бұл әдіс бөлшектердің геометриясын шектейді — өңдеу процесі бойына барлық компоненттер тасымалдаушы лентамен бекітілуі тиіс, сондықтан көлемді (үшөлшемді) күрделілікке қол жеткізу мүмкін емес. Терең тартылулары бар немесе өңдеу процесінің ортасында қайта орналастыру қажет ететін элементтер прогрессивті калыптардың мүмкіндіктерінен тыс қалады.

Трансферлі қалыптау бұл геометриялық шектеулерді станоктың жеке бөлшектерді станциялар арасында физикалық орын ауыстыруы арқылы шешеді. Бөлшектер тасымалдаушы лентамен бекітілмейді, оларды механикалық саусақтар немесе тасымалдау механизмдері ұстап, әрбір операция үшін қайта орналастырады. Бұл еркіндік бірнеше бұрыштан операциялар жүргізуге мүмкіндік береді және прогрессивті жүйелерде іске аспайтын күрделі үшөлшемді пішіндеулерді орындауға мүмкіндік туғызады.

Трансферлік штамптау қашан тиімді болады? Таспаға тиімді орналаспайтын үлкен бөлшектер, әртүрлі бағыттардан операцияларды талап ететін компоненттер және станциялар арасында қатты қайта орналастыру қажет ететін геометриялық пішіндер трансферлік әдістерді қолдануды қолдайды. Автомобильдің конструкциялық бөлшектері мен тұрмыстық техниканың корпусы жиі трансферлік штамптау әдісімен дайындалады. Әрбір штамптау машинасының станциясы бөлшекке оптималды бұрыштардан қол жеткізе алады, бұл терең созылулар мен күрделірек формалау реттіліктерін қамтамасыз етеді.

Кемшілігі неде? Механикалық трансфердің әрбір жүріс арасында уақыт алуына байланысты прогрессивтік штамптауға қарағанда цикл уақыты баяуырақ. Құрал-жабдықтардың құны жоғары деңгейде қалады, ал трансферлік механизмдер қосымша күрделілік туғызады, оларды орнату мен қолдану үшін мамандардың біліктілігі талап етіледі.

Төртслайдты және көпслайдты штамптау толығымен басқаша тәсілді қолданады. Вертикальды престеу қозғалысының орнына төрт (немесе одан да көп) құралды ұстайтын жылжымалы бөлшектер жұмыс бетіне бірнеше бағыттан горизонтальды түрде жақындайды. Сым немесе жолақты материал машинаға беріледі, ал пішіретін құралдар бір уақытта материалды барлық жағынан пішіріп шығарады.

Бұл әдіс күрделі иілулер, клиптер, серіппелер және кәдімгі тақтайша престеу машиналарында бірнеше операцияны қажет ететін күрделі сым пішіндерін шығаруға өте жарамды. Электрондық коннекторлар, серіппелі клиптер және көптеген жазықтықтарда иілген кіші кронштейндер — бұл төрт жылжымалы бөлшек машиналарының маманданған аймағы. Құралдар бірнеше бағыттан бір уақытта жақындайтындықтан, қайтарылған бөліктері, қанатшалары және күрделі иілу тізбегі бар бөлшектер тиімді түрде пішіріледі.

Төрт осьті құралдардың құны прогрессивті немесе трансфер шаблондарына қарағанда әлдеқайда төмен — әдетте салыстырылатын бөлшектер үшін 50–70% төмен. Орнатуға икемділік бөлшек нөмірлері арасында тез ауысуға мүмкіндік береді. Дегенмен, төрт осьті құралдар кішігірім бөлшектер мен жеңіл қалыңдықтағы материалдармен жұмыс істеуге қолайлы. Үлкен күштерді талап ететін ауыр пішімдеу операциялары оның мүмкіндіктерінен асады.

Дәл қиылу әдісінің қосымша инвестициясын оправдануы

Дәл Қиып Алу дәл қиылу әдісі дәстүрлі штамптаудың негізгі шектеуін — жиектің сапасын шешеді. Стандартты қиылу әдісінде қиылу аймағы, үзілу және кептірілген шеттер пайда болады, олардың сапасын жоғарылату үшін қосымша өңдеу қажет. Дәл қиылу әдісі осы мәселелерді шешеді: үш бағытты күш қолданылады — V-сақина қиылатын контурдың айналасындағы материалға әсер етеді, ал төменнен қарсы қысым қиылатын бөлшекті қиылу кезінде қолдайды. Нәтижесінде — толығымен қиылған, гладкий жиектер және өлшемдік дәлдігі миллиметрдің жүзден бір бөлігінде өлшенеді.

Дәлдікпен штамптау — дәл штамптау әдісі арқылы бұрыннан-ақ жинақталуға дайын бөлшектер алынады, олардың тегіс етілуі, әйнекке салынуы немесе тегістеуі қажет емес. Тісті берілістер, кемірлердің профилі және қауіпсіздікке әсер ететін маңызды бөлшектер үшін таза жиектер мен нақты допустимдіктер өте маңызды. Автомобильдің отырғыш механизмдері, құлып бөлшектері және қуатты құралдардың тісті берілістері әдетте дәл штамптауды талап етеді, егер дәлдік пен жиектің сапасы маңызды болса.

Жоғары баға арнайы жабдықтар мен қалыптардың қажеттілігін көрсетеді. Дәл штамптау престері қалыпты штамптау машиналарына қарағанда баяу жұмыс істейді, ал үштіркелі механизм дәл реттеуді талап етеді. Бір бөлшекке кететін шығындар қалыпты штамптауға қарағанда жоғарырақ. Алайда, екіншілік операциялардың жоғалуы мен функционалдық сапаның жақсаруын ескере отырып, дәл штамптау көбінесе дәлдікті талап ететін қолданбалар үшін жалпы шығындарды төмендетеді.

Әлі де қай әдіс сіздің жобаңызға сәйкес келетініне сенімсіз бе? Төмендегі салыстыру негізгі шешім қабылдау факторларын түсіндіреді:

Штамптау әдісі	Ең жақсы	Көлем ауқымы	Төзімділік деңгейі	Детальдің мүмкіндігі	Салыстырмалы құны
Прогрессивті үстем	Жоғары көлемде шығарылатын кіші және орташа өлшемді бөлшектер	жылына 100 000-нан миллионға дейін	типтік дәлдік: ±0,05–±0,1 мм	Орташа — тасымалдаушы жолақтың орнатылуымен шектеледі	Құрал-жабдықтарға көп шығын — көлем бойынша әрбір бөлшекке шығын төмен
Трансфер қалып	Үлкен немесе геометриялық тұрғыдан күрделі бөлшектер	жылына 10 000–500 000 дана	типтік дәлдік: ±0,05–±0,15 мм	Жоғары — қайта орналастыру күрделі геометрияны қамтамасыз етеді	Құрал-жабдықтарға көп шығын — әрбір бөлшекке орташа шығын
Fourslide/multislide	Күрделі иілулер, клиптер, серіппелер, сым пішіндері	жылына 5 000–миллиондаған дана	типтік дәлдік: ±0,1–±0,25 мм	Бұрыштар үшін жоғары; күрделі пішімдеу үшін шектеулі	Төмен-орташа қалыптау құралдары; бір бұйымға қатысты баға тиімді
Дәл Қиып Алу	Таза жиектері бар дәл бөлшектер	жылына 10 000–500 000 дана	±0,01 ден ±0,05 мм дейінгі дәлдікке қол жеткізуге болады	Орташа — жиектерге бағытталған қолданыстар	Жоғары сапалы қалыптау құралдары мен бір бұйымға қатысты баға; екіншілік операциялардың құнын теңестіреді

Сіздің таңдауыңыз бірнеше факторларды тепе-теңдікке келтіруге байланысты: жылдық көлем талаптары, геометриялық күрделілік, өлшемдік дәлдік талаптары және екіншілік операцияларды қоса алғандағы жалпы құн. Орташа күрделіліктегі кіші бөлшектерді жоғары көлемде шығару мақсатында қолданылатын өндіріс? Прогрессивті калып әрбір бұйымға қатысты ең төмен бағаны қамтамасыз етеді. Күрделі кеңістіктік геометриялық пішіні бар үлкен конструкциялық бөлшектер? Трансферлі калып прогрессивті калыптың істей алмайтын жұмыстарды орындайды. Тиімді қалыптау құралдарының құнына қарамастан күрделі иілген пішіндерді шығару мақсатында қолданылатын өндіріс? Төрт осьті станок икемділік ұсынады. Жабдықтау операцияларынсыз дәл жиектер алу мақсатында қолданылатын өндіріс? Дәл қиықтау оның жоғары бағасын түсіндіреді.

Сіздің штамптау әдісіңіз таңдалғаннан кейін келесі маңызды шешім күтуде: қандай металл сіздің қолданысыңызға қажетті өнімділікті қамтамасыз етеді? Материалды таңдау формалану қабілетінен бастап соңғы бұйымның тұрақтылығына дейін барлығына әсер етеді — және осыны қарастырамыз.

Штамптау сәттілігі үшін металды таңдау бағытнамасы

Сіз штамптау әдісін таңдадыңыз — прогрессивті, трансферлі, төрт жақты немесе дәл штамптау. Бірақ сіздің жобаңыздың сәтті немесе сәтсіз болуын анықтайтын сұрақ мынадай: қандай металлды осы штампқа өткізу керек? Дұрыс емес материал таңдасаңыз, сіз трещиналармен, артық серпінді қайтумен немесе құрал-жабдықтың тез тозуымен күресуге мәжбүр боласыз. Ақылды таңдау жасасаңыз, бұйымдар таза формаланады, өндіріс саулады жұмыс істейді және дайын бөлшектер дәл құрастырылғандей қызмет етеді.

Материалды таңдау — бұл есептеусіз жорамалдау емес. Бұл бөлшектің қызметтік талаптарына, пішіндеу күрделілігіне және өндірістік экономикасына негізделген есептелген шешім. Қазіргі заманғы өндірістің алдыңғы қатарында тұрған және олардың штамптау қабілетін анықтайтын қасиеттері бар металдарды қарастырайық.

Болат, алюминий немесе мыс — сіздің штамптау жобаңыз үшін дұрыс металды таңдау

Көміртекті болат болат штамптау материалдарының негізгі қолданылатын түрі болып қалады. Ол арзан, кеңінен қолжетімді және пішіндеуге оңай, сондықтан көліктердегі кронштейндерден бастап тұрмыстық құрылғылардың корпусына дейін барлық нәрсе үшін қолданылады. Көміртегінің әртүрлі мөлшері әртүрлі маркаларды құрайды:

• Төмен көміртекті болат (0,05–0,25% көміртегі): Жоғары пішіндеу қабілеті мен эластиктілігі осы марканы терең тарту және күрделі иілулер үшін негізгі таңдауға айналдырады. Төмен көміртекті болаттан штампталған бөлшектер сызаттарсыз пішінделеді және дәл көрсетілген шектеулерді сақтайды.
• Орташа көміртекті болат (0,25–0,60% көміртегі): Бекітілген компоненттер үшін жоғары жүктеме көтеру қабілетін талап ететін төмен көміртекті альтернативаларға қарағанда күш пен қанағаттанарлық деформациялану қабілетін теңестіреді.
• Жоғары беріктікті төмен қоспалы (HSLA) болат: Автомобильдік және құрылымдық қолданыстар үшін салмақты азайту үшін материал қалыңдығын азайтқан кезде де өнімнің сапасын сақтай отырып, жоғары беріктік-салмақ қатынасын қамтамасыз етеді.

Қапталған және цинктелген болат коррозияға қарсы қорғаныс таза материалға бастапқы кезден-ақ енгізілген. Қыздырылған банның ішіне батырып цинктеу, электрлік цинктеу және патенттелген қаптамалар штамптаудан кейінгі өңдеу операцияларынсыз қорғаныс қамтамасыз етеді. Өлшегіш құралдар арасындағы саңылауларды есептеу кезінде қаптама қалыңдығын ескеріңіз — цинк қабаты материалдың пішіндеу кезіндегі өзіндік әрекетін әсер етеді.

Нержавеющая болат коррозияға қарсы төзімділікті жоғары беріктікпен үйлестіреді, сондықтан ол медициналық құрылғылар, тамақ өңдеу жабдықтары мен теңіз қолданысы үшін маңызды. Дегенмен, штамптау кезінде титан болатының өзіндік қасиеттерін ескеру қажет:

• 300 сериясы (аустенитті): 301, 302 және 305 маркалары өте жақсы коррозияға төзімділік пен жақсы пішіндеу қабілетін ұсынады. Деформациялау кезінде жұмыс қатайтуы тез жүреді — материалды пішіндеу кезінде ол қаттыра барып, иілгіштігі төмендейді, сондықтан процестің дәл жоспарлануы қажет.
• 400 сериясы (ферритті және мартенситті): 410, 420 және 440A маркалары магниттік қасиеттер мен жоғары беріктік береді, бірақ олар аустенитті маркаларға қарағанда иілгіштігі төмен.
• Шөгу арқылы қатайтуға арналған маркалар: 17-4PH және 17-7PH маркалары жылумен өңделгеннен кейін өте жоғары беріктікке ие болады, бірақ олар пішіндеудің қиындығын арттырады.

Аустенитті шойындармен жұмыс істеу кезіндегі маңызды ескерту: метастабилді құрылым деформация кезінде өзгереді және мартенситті фазаны пайда етеді. Ulbrich-тің дәл тұтқылау бойынша нұсқаулығына сәйкес, бұл мартенсит қатты және жарықшақтарға ұшырайды. Деформацияның өсуіне байланысты мартенситтің мөлшері мен қалдық керілу де көтеріледі — сондықтан табиғи шойындарды тұтқылау кезінде процестің дәл бақылануы өте маңызды.

Алюминиевық сплавтар салмақты азайту маңызды болған жағдайларда жеңіл салмақты өнімділік ұсынады. Текшеленген алюминийдің салмағы оған сәйкес келетін болат бөлшектердің шамамен үштен бірін құрайды, сондықтан ол автокөлік, әуе-ғарыш және тұтыну электроникасы саласындағы қолданыстар үшін өте қажетті материал болып табылады. Кеңінен қолданылатын алюминийдің текшелену маркаларына мыналар жатады:

• 1100 сериясы: Тауарлық таза алюминий – өте жоғары пішіндеу қабілеті мен коррозияға төзімділігімен ерекшеленеді; терең тарту және күрделі пішіндерді дайындау үшін идеалды.
• 3003 және 3004: Орташа беріктік пен жақсы өңдеу қабілетіне ие; әдетте ыдыс-аяқ, таңбалар және жалпы текшелену қолданыстары үшін қолданылады.
• 5052 және 5083: Қатаң жағдайларға арналған, жоғары беріктікті теңіз маркалы қорытпалар – өте жақсы коррозияға төзімділікке ие.
• 6061:Жылумен өңдеуге келетін қорытпа – жақсы беріктік пен пішіндеу қабілетіне ие; әдетте конструкциялық қолданыстарда қолданылады.

Алюминийдің жұмсақтығы оны болатқа қарағанда құрал-саймандардың тозуын азайтады, сондықтан матрицаның қызмет ету мерзімі ұзақарады. Алайда, оның құрал-саймандар бетіне жабысу («галинг») қабілеті дұрыс майлауды және кейде арнайы матрица қаптамаларын қажет етеді.

Мыс және мыс қорытпалары электр өткізгіштігі, жылу өткізгіштігі немесе антибактериалды қасиеттері талап етілетін қолданбаларда жоғары нәтиже көрсетеді. Мыс штамповкасы арқылы қосқыштар, терминалдар, жылу алмасу құрылғылары және декоративті фурнитура алынады:

• Таза мыс (C110): Электрлік қолданбалар үшін максималды өткізгіштік; жақсы пластикалық қасиеті күрделі пішіндеу мүмкіндігін қамтамасыз етеді.
• Латунь (мыс-мырыш қорытпалары): Жақсы пішіндеу қабілетін, тартымды сыртқы түрін және орташа өткізгіштікті үйлестіреді; декоративті және электрлік компоненттер үшін кеңінен қолданылады.
• Фосфорлы қоңыртпа: Өткізгіштікті сақтай отырып, беріктік пен серпімділік қасиеттерін арттырады; контактілік серіппелер мен қосқыштар үшін идеалды.
• Бериллий мысы: Ерекше беріктігі мен өткізгіштігімен ерекшеленетін жоғары сапалы қорытпа; қатаң жағдайларда қолданылатын серіппелер мен электрлік контактілер үшін қолданылады.

Арнайы материалдар ерекше талаптары бар нишалық қолданыстарға қызмет етеді. Титан аэроғарыш және медициналық имплантаттар үшін өте жоғары беріктік-салмақ қатынасын қамтамасыз етеді — бірақ оның серпімділігі мен қызу кезіндегі бірігу (галинг) құбылысы штамптау операцияларын қиындатады. Никель қорытпалары экстремалды температуралар мен коррозияға төзімді орталарда жұмыс істейді. Күміс пен алтын сияқты қымбат металдар электроника мен бұйымдар өндірісінде қолданылады.

Нәтижелердің оптималды болуы үшін материал қалыңдығы бойынша нұсқаулар

Материал қалыңдығы тікелей қандай операцияларды орындауға болатынын және бөлшектердің қалай жұмыс істейтінін анықтайды. Егер қалыңдығы тым аз болса, конструкциялық бекемділік төмендейді. Егер қалыңдығы тым көп болса, пішірілу күштері жабдықтың қабілетін немесе материалдың сыну шегін асырып кетеді. Жалпы нұсқаулар операция түрі бойынша:

• Қиып алу және тесу: Тесік диаметрі әдетте материал қалыңдығына тең немесе одан көп болуы керек — бұл тескіштің сынғанын және таза кесілуді қамтамасыз етеді. Қалың материалдар үшін тескіш пен матрицаның арасындағы саңылау көлемін ұлғайту қажет.
• Иілу: Минималды иілу радиусы әдетте материалдың созылғыштығы мен дән бағытына байланысты 0,5–2 есе материал қалыңдығы аралығында өзгереді. Сүйір иілулер сыртқы бетте трещиналар пайда болу қаупін туғызады.
• Сурет: Сызу қатынасы (бос шаблон диаметрінің соққылаушы диаметріне қатынасы) бір операцияда қаншалықты терең сызуға болатынын шектейді. Жұқа қабаттар әдетте орташа жылытусыз тереңірек сызуға мүмкіндік береді.
• Рельеф жасау: Ұяшық тереңдігі материал қалыңдығы мен созылғыштығына тәуелді — жыртылуға қарсы қорғау үшін терең элементтер үшін қалыңдау, пішіндеуге қолайлы материалдар қажет.

Суытқаннан кейін дайындалған материалдар ыстық дайындалған аналогтарымен салыстырғанда нақтырақ қалыңдық допустимдіктерін ұсынады. Өндіріс сарапшыларының айтуынша, суытқаннан кейін дайындалған болат гладкий аяқталған беттерді, дәл шеттерді, өлшемдік біркелкілікті және жоғары беріктікті қамтамасыз етеді — бұл сипаттамалар тұрақты нәтижелер талап ететін дәлдікпен штамповкалау операциялары үшін оны идеалдық етеді.

Қандай материалды таңдау сіздің таза пайданызға қалай әсер етеді? Қаттырақ материалдар құрал-саймандардың тозуын жеделдетеді, бұл жөндеу жиілігін және матрицаларды ауыстыру шығындарын көтереді. Темірбетон болат сияқты күшті деформацияланған материалдар қалыптау кезеңдері арасында аралық жылыту операцияларын талап етуі мүмкін. Материалдың қасиеттері басқыш циклдарын баяулатуды немесе қосымша майлауды талап еткен кезде өндіріс жылдамдығы төмендейді. Сонымен қатар соңғы бұйымның сапасы — беріктігі, коррозияға төзімділігі, электр өткізгіштігі, салмағы — барлығы бастапқы материалды таңдау шешіміне тікелей байланысты.

Дұрыс металлды таңдау — бұл теңдеудің тек жартысы ғана. Таңдалған материалды қалыптауға арналған жабдықтар да осындай маңызды — және бұл біздің назарымызды штамптау пресстерін таңдауға аударады, мұнда механикалық, гидравликалық және серво технологиялары өндіріс алаңына әртүрлі артықшылықтар әкеледі.

Штамптау престерінің түрлері мен жабдықтарды таңдау

Сіз өзіңізге керек металлды таңдадыңыз — енді оны пішіндеу үшін дұрыс машина керек. Таңдаған металды басып шығару пресіңіз тікелей өндіріс жылдамдығына, бөлшек сапасына, энергия шығындарына және ұзақ мерзімді жөндеу шығындарына әсер етеді. Өзіңіздің қолданысыңызға сәйкес келетін престі таңдаңыз — сонда өндіріс тиімді және үзіліссіз жұмыс істейді. Ал құрылғы мен қажеттіліктеріңіз сәйкессіз болса, сіз әрбір қадамда шектеулермен күресуге мәжбүр боласыз.

Қазіргі заманғы металды басып шығару машиналарында үш негізгі прес технологиясы басымдыққа ие: механикалық, гидравликалық және сервожетекті жүйелер. Әрқайсысы белгілі бір қолданыстарға тән ерекше күштерді ұсынады — осы айырмашылықтарды түсіну сізге престің мүмкіндіктерін өндіріс талаптарыңызға сәйкестендіруге көмектеседі.

Механикалық, гидравликалық және серво престер — техникалық салыстыру

Механикалық престер жоғары көлемді өндіріс үшін салыстырылмайтын жылдамдық қамтамасыз етеді. Электр қозғалтқыш айналу энергиясын жинақтайтын маховикті іске қосады. Клутч іске қосылған кезде бұл энергия қозғалысқа әкелетін кривошиптің арқылы жылжытқыштың төмен қарай қозғалысын қамтамасыз етеді. Нәтижесінде — әсерлі жылдамдықта тұрақты және қайталанатын қозғалыс.

Механикалық металдарды штамптау престері неге осылайша жылдам? Маховик әрбір қозғалыстан кейін энергия жинақтау үшін үздіксіз айналады. Стандартты механикалық престер минутына 10–18 қозғалыс жасайды, ал жоғары жылдамдықты престер оның шегінен асады. 1400 қозғалыс минутына кіші бөлшектерді өндіру үшін. Бұл жылдамдық артықшылығы көлем маңызды болғанда қиып алу, тесу және беттік пішімдеу операциялары үшін механикалық престердің идеалды таңдауын қамтамасыз етеді.

Шектеулер? Күштің қолжетімділігі жүріс орнына тәуелді. Балғалық престе максималды күш тек жүрістің төменгі нүктесіне жақын белгілі бір нүктеде ғана қол жетімді. Толық күшті жүрістің барлық ұзындығы бойынша талап ететін операциялар — мысалы, терең тарту — механикалық мүмкіндіктерден асып кетеді. Сонымен қатар, тұрақты жүріс ұзындығы бөлшектердің биіктігі әртүрлі болған кезде икемділікті шектейді.

Гидравлическіе прессы жылдамдықты бақылауға айырбастаңыз. Сораптар арқылы қысылған гидравликалық сұйықтық престің жүрісін қозғайды және толық күшті жүрістің кез келген нүктесінде — тек төменгі нүктеде ғана емес — қамтамасыз етеді. Бұл қасиет материалды пішіндеу операциясының барлық кезеңінде тұрақты қысымды қажет ететін терең тарту үшін гидравликалық жүйелердің алдыңғы қатардағы таңдауына себеп болады.

Күштің бақылауынан басқа гидравликалық престер қозғалыс ұзындығы мен толық қысымда ұстайтын уақытты реттеуге мүмкіндік береді. Материал күрделі қалып қуысына ағып кірген кезде поршеньді орнында ұстап тұру керек пе? Гидравликалық жүйелер оған жеңіл қол жеткізеді. Әртүрлі қалып биіктігімен немесе материал қалыңдығымен жұмыс істеу керек пе? Механикалық өзгерістерсіз қозғалыс ұзындығын реттеңіз.

Алайда, цикл уақытында компромисс туындайды. Гидравликалық престер механикалық аналогтарына қарағанда әдетте баяу жұмыс істейді — қарапайым операциялар үшін жиі әлдеқайда баяу болады. Дегенмен, дәл күштің бақылауын талап ететін үлкен немесе кездейсоқ пішінді бөлшектерді пішімдеу кезінде сапаның жақсаруы жылдамдықтың төмендеуін толықтай оправданады.

Серво Престер бұлар штамптау машиналарындағы ең жаңа даму кезеңін білдіреді. Тартқыштар немесе гидравликалық сораптар орнына сервоқозғалтқыштар поршеньді бағдарламаланатын қозғалыс профилдері арқылы тікелей басқарады. Бұл технология механикалық тәрізді жылдамдық пен гидравликалық тәрізді бақылауды қосып, ешқандай дәстүрлі типтің қол жеткізе алмайтын мүмкіндіктерді қосады.

Программалау мүмкіндігінің артықшылығы өндірістік икемділікті түрлендіреді. Салалық талдауға сәйкес, серво-прессілер бір цикл ішінде әртүрлі жүріс жылдамдықтарын, кез келген нүктеде дәл орналасуды және бөлшек нөмірлері арасында тез реттеулерді қамтамасыз ететін алдыңғы қадамды басқаруды қамтамасыз етеді. Жүріс формалану бөлігінде жылдамдықты төмендету керек пе, ал жақындау мен қайту кезінде жоғары жылдамдықты сақтау керек пе? Осы мүмкіндікті серво-технология ұсынады.

Энергияны үнемдеу серво-прессілердің тағы бір артықшылығы болып табылады. Қозғалтқыш тек белсенді жұмыс істеген кезде ғана электр энергиясын тұтынады — механикалық прессілерге қарағанда, олар үнемі маховиктерді айналдырады немесе гидравликалық жүйелер үнемі сорғыларды іске қосады. Жүрістер арасында ұзақ уақытқа созылатын тоқтап тұру кезеңдері бар өндірістік процестерде энергия үнемі қатты артады.

Пресс қабілеттерін өндірістік талаптарға сәйкестендіру

Дұрыс металдарды штамптау машинасын таңдау сіздің нақты қолданылу талаптарыңызды түсінумен басталады. Осы маңызды факторларды ескеріңіз:

• Тоннаждық талаптар: Пішірме операцияңыз үшін қажетті күшті есептеңіз. Көлемі аз престер асырмалану зақымдануына ұшырайды; ал көлемі артық жабдықтар капиталдық инвестицияны тастайды.
• Жүріс жиілігінің қажеттілігі: Қарапайым бөлшектерді жоғары көлемде өндіру механикалық жылдамдықты қолдануды қолдайды. Көлеміне қарамастан, күрделі пішірме операциялары гидравликалық немесе серволық басқаруды қолданудан пайда көреді.
• Бөлшектің геометриясы: Терең тарту және тұрақты күшті қажет ететін күрделі пішіндер гидравликалық немесе серволық жүйелерді қолдануды қажет етеді. Жазық шабу және тесу операциялары механикалық престерге сәйкес келеді.
• Материалдың сипаттамасы: Пішірілуі қиын материалдар, мысалы, штайнс болаты немесе жоғары беріктіктеғы қорытпалар, пішірме жылдамдығы мен күш профилін оптималдау үшін серволық бағдарламалау мүмкіндігінен пайда көреді.
• Өндірістік икемділік: Әртүрлі бөлшектерді өндіретін жұмыс орындары серволық жылдам ауысу мүмкіндіктерін бағалайды. Миллиондаған бірдей бөлшек өндіретін арнайы өндіріс сызықтары осы икемділіктің қажеті болмауы мүмкін.

Келесі салыстыру престердің негізгі түрлеріндегі негізгі айырмашылықтарды қорытындылайды:

Баспаның түрі	Тезік саласы	Күшті басқару	Энергия тиімділігі	Ең жақсы қолданулар	Жөндеу бойынша нұсқаулықтар
Механикалық	10–1 400+ жүріс/мин	Толық күш тек жүрістің төменгі нүктесінде ғана қол жетімді	Орташа – маховик үздіксіз айналады	Босату, тесік ашу, жалпақ пішіндеу, жоғары көлемді өндіріс	Тұтқырлық және тежегіштің тозуы; айналмалы дисктің подшипнигін қолдау; тұрақты майлау қажет
Гидравликалық	әдетте 10–50 соққы/мин	Толық күш барлық соққы бойынша қолжетімді	Төменгі — сорғылар жұмыс істеп тұрған кезде жұмыс істейді	Терең тарту, үлкен бөлшектерді пішіндеу, тоқтау уақыты қажет ететін операциялар	Гидравликалық сұйықтықты бақылау және алмастыру; сақиналардың герметикалығы; сорғының қолданысын қамтамасыз ету
Серво	Айнымалы — қолдануға байланысты бағдарламаланады	Күш пен орын профилдері толығымен бағдарламаланады	Ең жоғары — қажет болған кезде ғана қуат беріледі	Күрделі пішіндеу, әртүрлі өндіріс, дәлдікке қойылатын талаптар	Сервоқозғалтқыш пен қозғалтқыш электроникасы; механикалық тозуға ұшырайтын компоненттер саны аз

Әлі де қай бағытта қозғалу керектігі белгісіз бе? Өзіңіздің ең қиындығы жоғары қойылатын қолданысыңыз арқылы шешіміңізді қарастырыңыз. Сіздің ең қиын жұмысыңызды орындай алатын металдан басып шығару пресі қарапайым жұмыстарды оңай орындайды. Алайда, оңай бөлшектер үшін таңдалған прес күрделілік артқан кезде қиындыққа ұшыруы мүмкін.

Престің типі анықталғаннан кейін, сіздің назарыңызды тартатын тағы бір маңызды аспект — бөлшектер дұрыс шықпаған жағдайда не болады? Жақсы жобаланған басып шығару операцияларында да ақаулар пайда болады — ал ақауларды диагностикалау мен жою әдістерін білу өндірістік жолдардың тиімсіздігінен әлемдік деңгейдегі өндірісті ажыратады. Сапаны бақылаудың мақсатында қалай қателерді анықтау және жоюға болатынын қарастырайық.

Ақауларды анықтау және сапа бақылау стандарттары

Тіпті ең мұқият жобаланған металл штамптау процестері де проблемаларға ұшырайды. Бөлшектер кедір-бұдыр жиектермен, күтпеген иілулермен немесе номиналды өлшемдерден ауытқыған өлшемдермен шығады. Ақаулар пайда болған кезде дәл не істелгенін және оны қалай түзетуге болатынын білу — өндірістік операцияларды қымбатқа түсетін қалдық үйінділерінен ажыратады.

Шындық мынада: көпшілік штамптау ақаулары болжанатын себептерге байланысты. Бұл түбірлік себептерді түсіну реактивті «отқа су құюды» алдын ала қорғанысқа айналдырады. Енді штампталған металл бөлшектердің алты ең көп тараған ақауын және оларды жоюға кепілдік беретін дәлелденген шешімдерді қарастырайық.

Жиі кездесетін штамптау ақауларын диагностикалау және жою

Қиыршықтар олар кесілген беттер бойынша көтерілген металл жиектер немесе сүйір шығыңқылықтар түрінде пайда болады. Бұл қажетсіз пішіндер қауіпсіздікке қатер төндіреді, жинақтау процесіне кедергі келтіреді және өндірістік процесте тереңірек ақаулар бар екендігін көрсетеді.

• Негізгі себептер: Соққы бергіш пен калып арасындағы артық саңылау материалды таза кесуге емес, оның ағуына әкеледі. Созылған немесе шеті бұзылған кесу жиегі де осы әсерді туғызады. Сала зерттеулеріне сәйкес, 0,1 мм-ден асатын кесу бұрышы (бурр) саңылау немесе тозу мәселелерінің болғанын көрсетеді және оған дер кезінде қолданылу қажет.
• Шешімдер: Калып арасындағы саңылауды материал қалыңдығының 8–12%-ына дейін реттеңіз — жұмсақ болат үшін кіші мәндерді, ал қаттырақ материалдар үшін үлкен мәндерді қолданыңыз. Калыптарды ретті түрде тексеруге бағдарлама енгізіңіз: кесу жиектерін әрбір 50 000 соққыдан кейін тексеріңіз. Тұрақты мәселелер болса, буррсыз жиектер алу үшін V-тәрізді бос ұстағыштары бар дәл шығару технологиясын қарастырыңыз.

Жарықтар формалау операциялары кезінде артық материал иілгенде пайда болады, нәтижесінде бөлшектің қызмет атқару қабілеті мен сыртқы түріне зиян келтіретін толқынды беттер немесе жиналған жиектер пайда болады.

• Негізгі себептер: Бос ұстағыш қысымының жеткіліксіздігі материалдың калып қуыстарына бақыланбай ағуына мүмкіндік береді. Дұрыс емес майлау теңсіз үйкеліс аймақтарын тудырады. Материал мүмкіндіктерінен асатын тарту қатынастары артық металлды шектеулі кеңістіктерге итереді.
• Шешімдер: Дәл реттеу үшін сервомоторлы гидравликалық табақшаларды қолданып, ұстайтын қысқыш күшін арттырыңыз. Материал ағысын тепе-теңдікке келтіру үшін созу жолағының орналасуын оптималдаңыз. Терең созу операциялары үшін бастапқыда 60% созу жасап, одан кейін екіншілік пішіндеу операцияларын жүргізетін басқарылатын кезеңді пішіндеу әдісін қолданыңыз.

Серпімді қалпына келу бұл құйма бөлшектердің пішіндеуден кейін бастапқы жазық пішініне бөлшекті қайта оралуы кезінде пайда болады. Бұл серпімді қалпына келу иілу бұрыштарын дәлдіктен шығарып, дәл металды құйма бөлшектерде өлшемдік ауытқуларға әкеледі.

• Негізгі себептер: Барлық металдар пластикті деформациядан кейін серпімді қалпына келу қасиетін көрсетеді — яғни пішіндеу кезіндегі қысым жойылғаннан кейін материал «серпіп» қалпына келеді. Жоғары беріктіктегі болаттар мен алюминий қорытпалары ерекше күшті серпімді қалпына келу қасиетін көрсетеді. Пішіндеу кезіндегі жеткіліксіз артық иілу бұл табиғи қасиетті компенсациялауды қамтамасыз етпейді.
• Шешімдер: Материалдың әрекетін CAE-моделдеу негізінде серпімділікке қарсы компенсациялық дизайнерлік өлшемдік қалыптау құралдары. Материалдың ағу кернеуінен асып кету арқылы серпімділік құбылысын толығымен жоюға мүмкіндік беретін штамптау операциялары. Дәл бұрыштық дәлдік талап ететін болат бөлшектер үшін 0,05–0,1 мм күшті қысумен түзету процесін қосыңыз.

Жыбату материалдың зақымдануын – бөлшектерді пайдалануға жарамсыз ететін жарылулар мен сынғыштарды көрсетеді. Трещиналар әдетте иілу радиустарында, тарту бұрыштарында немесе материалға жоғары кернеу түсетін аймақтарда пайда болады.

• Негізгі себептер: Пішімдеу кезінде материалдың созылғыштық шегінен асып кету трещиналарды тудырады. Материал қалыңдығына қарағанда өте кіші қалыптау құралының радиусы кернеуді металл көтере алмайтын деңгейге дейін концентрлайды. Алдыңғы операциялар кезінде жүргізілген суық өңдеу қалған пішімделу қабілетін төмендетеді.
• Шешімдер: Өлшемдегі бұрыштың радиусын материалдың қалыңдығының кемінде төрт есе арту (R≥4t). Жоғары беріктіктегі болат үшін пластикалық деформациялау үшін 200–400°C температурада қыздыру процесін қолданыңыз, бұл материалдың созылғыштығын жақсартады. Материалдың жұмыс істеу қабілетін қалпына келтіру үшін пішімдеу кезеңдері арасында аралық жылумен өңдеуді қолданыңыз. Созылғыштығы жақсырақ болатын материалдарға ауысуға назар аударыңыз.

Бетіндегі сызаттар бөлшектің сыртқы түріне зиян келтіреді және қорғаныс қабаттары бұзылған кезде коррозияға төзімділігін төмендетуі мүмкін.

• Негізгі себептер: Тегіс емес өлшемдегі беттер пішімдеу кезінде бөлшектерге қателіктерді тасымалдайды. Материал мен құрал-сайман арасында қалған бөтен бөлшектер ығысу іздерін тудырады. Жеткіліксіз немесе ластанған майлау материалдары металл-металл жанасуын болдырмауға көмектеспейді.
• Шешімдер: Өлшемдегі беттерді Ra 0,2 мкм немесе одан да жоғары дәлдікте полировкалаңыз. Беттің тұрақтылығын арттыру үшін хромдау немесе TD өңдеуін қолданыңыз. Тез уақытта тазартылатын эфир негізіндегі майлау заттары сияқты улеткіш штамптау майларын қолданыңыз. Штамптауға дейін келетін материалдарды қабыршақ, тозаң және беттің басқа ластануларынан алдын ала тазартыңыз.

Өлшемдік ауытқулар - бөлшектер шектік ауытқулардан тыс орын ауыстырған кезде — жинақтауға құрамдас бөліктердің дәл келуі мен қызмет ету сапасы бұзылады.

• Негізгі себептер: Өлшемдегі қалыптың тозуы біртіндеп оның ішкі өлшемдерін ұлғайтады. Түсетін материалдың қалыңдығындағы ауытқулар формалау операциялары арқылы беріледі. Пресс қаттылығының жеткіліксіздігі немесе жылжымалы бөліктің параллельдігінің нашар болуы жүктеме кезінде деформацияға әкеледі. Өндіріс кезіндегі температураның өзгеруі құрал-жабдықтардың өлшемдері мен материалдың қасиеттеріне әсер етеді.
• Шешімдер: Қалыптарға бағыттаушы стерженьдер немесе дәл орналастыру шыбықтарын қосыңыз. Пресс параллельдігі мен берілетін күшті (тоннада) реттеулерді реде қадағалаңыз. Түсетін материалдың қалыңдығын ±0,02 мм шектік ауытқумен тексеруге арналған қабылдау бақылауын енгізіңіз. Сондай-ақ сапа бақылау сарапшылары , дәл штамптау бөлшектері үшін өлшемдік шектік ауытқулар жиі ±0,05 мм шамасында болады — бұл екі парақ қағаз қалыңдығына тең.

Бірінші өтудің расталуын қамтамасыз ететін сапа бақылау шаралары

Өндірістен кейін ақауларды анықтау материалдарды, уақытты және ақшаны шығындарға әкеледі. Тиімді сапа жүйелері проблемаларды олар пайда болған кезде анықтайды — немесе одан да жақсысы, оларды мүлдем болдырмауға тырысады. Толық сапа құрылымын құру үшін өзара байланысқан үш тәсіл қолданылады:

Өндіріс ішіндегі бақылау (IPQC) өндірісті нақты уақытта бақылайды. Бірінші үлгіні бақылау массалық өндіріс басталмас бұрын өлшемдерді, сыртқы көріністі және қызмет ету қабілетін тексереді. Айналымдық бақылаулар әрбір белгіленген аралықта бөлшектердің таңдамасын алады — әр 30 минут сайын бес бөлшек тексеру мыңдаған ақаулы бұйымдар жиналмас бұрын процестің ауытқуын анықтайды. Автокөліктердің қауіпсіздігі немесе медициналық құрылғыларда қолданылатын штампталған бөлшектер үшін 100%-дық бақылау қажет болуы мүмкін, яғни клиенттерге бірде-бір ақаулы бұйым жетпейтіндей етіп қамтамасыз ету үшін.

Статистикалық процестік басқару (SPC) тексеру деректерін әрекетке асыруға болатын ақпаратқа айналдырады. Өлшемдік өлшеулерді бақылайтын бақылау диаграммалары толеранциялар бұзылғаннан бұрын бағыттарды анықтайды. Тесік диаметріндегі баяу өсу бағытшалардың тозуын көрсетуі мүмкін — бұл үрдісті ерте уақытта анықтау бүкіл партияның салыстырмалы талаптардан шығып кетуін болдырмақшы болады. Үрдіс қабілеттілігі индекстері (CPK) сіздің операцияңыздың талаптарды тұрақты түрде орындай алатынын сандық түрде көрсетеді. CPK мәндері 1,33-тен төмен болса, бұл үрдістің тұрақсыз екенін және реттеуді қажет ететінін көрсетеді.

Соңғы тексеру жеткізу алдында соңғы қақпа ретінде қызмет етеді. AQL стандарттарына сәйкес келетін таңдамалы тексеру — мысалы, 5000 даналық партиядан 200 дананы өлшеу — жалпы партия сапасын растайды. Тұтынушылар анықтаған маңызды өлшемдерге күшейтілген тексеру қолданылады, нәтижелері көбінесе жеткізілетін тауарларға қосымша құжатталған өлшеу деректерімен бірге беріледі. Темірбетонды болат сияқты қысымға сезімтал материалдар үшін қалыптастырудан кейін 12–24 сағат өткеннен кейін қосымша тексеру қалдық қысымның босауынан туындаған өлшемдік өзгерістерді анықтайды.

Дәлдік сыйымдылығы штамптау әдістері бойынша әртүрлі болады. Прогрессивті және трансферлі калыптарда әдетте ±0,05–±0,15 мм өлшемдік дәлдікке қол жеткізіледі. Ең жоғары дәлдікті талап ететін қолданбалар үшін жоғары дәлдікті штамптау ±0,01–±0,05 мм дәлдік береді. Бұл мүмкіндіктерді түсіну сізге дизайныңыз кезінде тиісті дәлдіктерді анықтауға көмектеседі — сіз таңдаған өндіріс процесі сенімді түрде қамтамасыз ете алмайтын жоғары дәлдікті талап ету арқылы пайда болатын қосымша шығындардан аулақ болуға мүмкіндік береді.

Сапа проблемалары әдетте жеке тұрмайды. Қиықтар (бурлар) өлшемдік ауытқуларға әкелетін калыптың тозуын көрсетуі мүмкін. Трещиналар (жарықтар) одан әрі нашарлауы мүмкін кернеу жағдайларын білдіреді. Тиімді ақауларды анықтау кезінде жеке ақауларға ғана емес, сонымен қатар жүйелік проблемаларға да назар аудару қажет. Жеке шаралар қолданылғаннан кейін де проблемалар сақталса, толық тізбекті қараңыз: келетін материал сапасы, калыптың күйі, престің параметрлері және оператордың жұмыс істеу реті — барлығы соңғы бөлшектің сапасына әсер етеді.

Ақаулар анықталған және сапа жүйелері қойылған кезде сіз әрқашан талаптарға сай штампталған бөлшектерді шығара аласыз. Бірақ осы бөлшектер шынында қайда барады? Жауап тағы да әртүрлі салаларға қатысты — әрбір сала өзіндегі ерекше талаптарымен штамптау операцияларының қалай орындалуын анықтайды. Келесіде осы қолданыстарды қарастырайық.

Автомобильден медициналық құрылғыларға дейінгі сала қолданбалары

Сізді әр күні штампталған металдық компоненттер қоршап тұрады — тек сіз оларды байқамайсыз. Автокөліктің қозғалтқышын орнында ұстайтын кронштейн, смартфонның электрондық плата қосқышы, жүрек қақпағының электроникасын қорғайтын корпус. Әрбір қолданыс штамптау процесінен әртүрлі нәрселер талап етеді. Осы салалық талаптарды түсіну сізге нақты жобаңыз үшін дұрыс процесті, материалды және сапа стандарттарын таңдауға көмектеседі.

Автомобильдік штамптау — кузов панельдерінен қауіпсіздік компоненттеріне дейін

Типтік көлікте 300-ден 500-ге дейін тақташа металдан жасалған бөлшектер болады. Қозғалтқыш қаптамасының астында сіз аккумулятордың контакттарын, сенсорларды орнатуға арналған кронштейндерді және жылу қорғағыштарды табасыз. Салонын ішінде отырғыш механизмдері мен есіктердің тұяқтарының бөлшектері орналасады. Көліктің барлық құрылымында кузов панельдері мен соқтығысу кезіндегі энергияны сіңіретін бөлшектер орналасады. Барлық бұл бөлшектер жазық металдық парақтан басталады.

Автомобильдегі металдың штампталуы қызметі мен маңыздылығына қарай айқын санаттарға бөлінеді:

• Дене панельдері мен жабылатын бөлшектер: Есіктер, қозғалтқыш қаптамалары, бүйірлік қақпақтар және төбе панельдері бояудың жабысуы үшін дәл бет сапасын қамтамасыз ететін ірі масштабты трансферлік штамптау операцияларын талап етеді. Бұл жоғары көлемді металды штамптау қолданыстары миллиондаған бөлшек бойынша өте жоғары дәлдікті талап етеді.
• Қалыптық компоненттер: Еден табақтары, көлденең элементтер және соқтығысуға қарсы рейкалар қауіпсіздік нормаларын орындау үшін жоғары беріктіктегі болатты қолданады. Суспензия мен күш беру жүйелерімен өзара әрекеттесетін бөлшектер үшін допустимді ауытқулар әлдеқайда қатаңдау болады.
• Қосалқылар мен бекіту құралдары: Қозғалтқыштың орнатылуы, беріліс қорабының ілгектері және шығару жүйесінің ілгектері тұрақты тербеліс пен температураның циклды өзгеруіне ұшырайды. Материалды таңдау кезінде беріктік, коррозияға төзімділік және құн теңдестіріледі.
• Қауіпсіздіктің маңызы зор бөлшектер: Қауіпсіздік белдігінің нүктелері, ауа ұяшықтарының корпусы және тежегіш компоненттері ±0,002 дюйм немесе одан да қатаңырақ допустимді ауытқуларды талап етеді — бұл жағдайда кемшіліктерге рұқсат етілмейді.

Сертификаттау саласы автомобильдік штамповкалауда барлығын анықтайды. IATF 16949 басты автокөлік өндірушілерге жеткізу үшін сертификаттау міндетті талап болып табылады. Бұл сапа басқару стандарты ISO 9001 негізінде құрылған және ақаулардың алдын алу, ауытқуларды азайту және жабдықтаушылар тізбегін басқару бойынша нақты талаптарды қамтиды. PPAP (Өндірістік бөлшекке рұқсат беру процесі) құжаттамасы сіздің бөлшектеріңіздің өндіріс басталғаннан бұрын барлық инженерлік талаптарға сай келетінін растайды.

Автомобильдық қолданыста көлемдік талаптар жылына жүздеген мыңдаған немесе миллиондаған бұйымға жетеді. Кішірек бөлшектер үшін прогрессивті калыптау әдетте басымдыққа ие болады және оның күрделілігіне қарай минутына 20-ден 200-ге дейін бөлшек өндіреді. Осындай қатаң өндірушілердің (OEM) стандарттарын қанағаттандыратын дәл калыптау калыптарын іздейтін өндірушілер үшін IATF 16949 сертификаты мен алдыңғы қатарлы CAE симуляциялық мүмкіндіктері бар серіктестер — мысалы, Шаойи компаниясының автомобильдік калыптау калыптары бөлімі — өндірістік уақытты 5 күн ішінде жасалған тез прототиптеу арқылы қысқартуға және бірінші реттік растау деңгейін 93% құрағанға дейін көтеруге мүмкіндік береді.

Электромобильдерге көшу жеңіл салмақты материалдар, электромагниттік экранирлеу және жылумен басқару компоненттері үшін жаңа талаптар туғызады. Электромобильдердің өндірісі кеңейген сайын калыпталған алюминийлі аккумулятор қораптары мен мыс шиналары барынша маңызды болып келеді.

Әуе-ғарыш қолданыстары — дәлдік пен экстремалды жағдайлардың қиылысуы

Әуе-ғарыш саласындағы штамптау өте жоғары дәлдік, сенімділік және құжаттама талаптарын қоймайды. Компоненттер әуе қозғалтқышының, NASA-ның және Қорғаныс министрлігінің (DOD) қатаң реттеуші стандарттарын орындай отырып, экстремалды жағдайларда қатесіз жұмыс істеуі тиіс.

Әуе-ғарыш саласындағы маңызды штампталған компоненттерге мыналар жатады:

• Құрылымдық тіреулер: Ұшақ жүйелерін қолдау, бірақ салмақты азайту — 35 000 фут биіктікте әрбір грамм маңызды
• Авионика рамалары: Навигациялық және байланыс жабдықтары үшін дәл корпус
• Қону шассисінің көрсеткіштері: Қону кезінде үлкен соққы күштеріне төзімді компоненттер
• Оттек жүйесінің клапандары: Толықтай сенімділік қажет — ақаулық болуы мүмкін емес
• Жарықтандыру корпусы: –65°F-тан +160°F-қа дейінгі экстремалды температура ауытқулары үшін жобаланған

Әуе-ғарыш саласындағы металл бөлшектерді тақтаға басу үшін материалды таңдау көбінесе мамандандырылған қорытпаларды қамтиды. Титан өте жоғары беріктік-салмақ қатынасын қамтамасыз етеді. Алюминий қорытпалары салмағы маңызды қолданыстар үшін массаны азайтады. Коррозияға төзімділік қажет болатын қатты орталарға ұшырайтын компоненттер үшін шойынды металл тақтаға басу қолданылады. Шикізаттан бастап соңғы бақылауға дейін толық ізденіс міндетті.

ITAR сәйкестілігі қорғаныс саласына байланысты әуе-ғарыш жұмыстары үшін тағы бір деңгей қосады. Қауіпсіздік процедуралары, қызметкерлердің рұқсаты және бақыланатын техникалық деректермен жұмыс істеу өлшемдік дәлдікпен тең маңызды болып табылады.

Медициналық құрылғылар — өмір үшін маңызды дәлдік

Медициналық құрылғыларды өндіру дәлдік талаптарын, биологиялық үйлесімділік ескертулерін және қатал FDA реттеуші сәйкестілігін үйлестіреді. Бөлшектер адам денесінің ішіне орналасқан кезде, жауапкершілік деңгейі ең жоғары болады.

Медициналық тақтаға басу қолданыстарына мыналар кіреді:

• Имплантацияланатын құрылғы корпусы: Биосовместимдық материалдар мен герметикалық тұйықтау қажет ететін кардиостимуляторлар мен нейростимуляторлар корпусы
• Хирургиялық құралдар компоненттері: Стерилизацияға үйлесімділік үшін дәл өлшемдер мен салыстырмалы тегіс беттер
• Диагностикалық жабдықтар қаптамалары: Сезімтал электрондық жүйелер үшін қорғаныс корпусы
• Дефибрилляторлар корпусы: Құтқарушы құрылғылар үшін қорғаныс пен биосовместимдықты ұштастыру
• Электрлік қосқыштар: Науқасты бақылау жабдықтары үшін сенімді қосылулар

Биосовместимдық талаптары материалдардың таңдауын 316L маркалы шойын болаты мен титан қорытпаларына бағыттайды — бұл медициналық қолданыста қауіпсіздігі дәлелденген материалдар. Беттің жөндеу талаптары жиі басқа салалардағы талаптардан асады — функционалдылық пен стерилизацияға үйлесімділік үшін тегіс беттер өте маңызды.

Көптеген медициналық компоненттер гамма-сәулелену, электронды сәулелену немесе химиялық стерилизация процестеріне төзімді болуы керек, олардың қасиеттері мен өнімділігі төмендеуінсіз. Табақша тәрізді металл компоненттер өз қызметін әдетте науқастың денесінде ондаған жылдар бойы сақтауы керек.

Электроника — миниатюризация жоғары көлемді өндіріске қол жеткізеді

Электроника саласы миниатюризация, дәлдік және құн тиімділігін талап етеді, сондықтан металдың штамптау компоненттері көптеген қолданыстар үшін идеалды болып табылады.

Электрондық штамптау қолданыстарына мыналар кіреді:

• Терминалдар мен коннекторлар: Плата бойынша қосылулар, олардың дәлдігі — онмыңдық инч (0,001 инч) өлшемінде
• ЭМИ/РЭИ экрандағыштар: Сезімтал электроника үшін электромагниттік ықпалдан қорғау — қажеттілікке қарай жасалған қорғаушылар: сопақша, дөңгелек және арнайы геометриялық пішіндерде болады
• Жылу алмастырғыштар: Процессорлар мен қуат электроникасынан жылу шашырауын қамтамасыз ететін жылу басқару компоненттері
• Темірлік серіппелер: Миллиондаған цикл бойынша дәл серіппе қасиеттерін талап ететін қосқыштар мен реле
• Шасси компоненттері: Құрылымдық ұстау функциясын қамтамасыз ететін және электромагниттік қорғау қызметін атқаратын корпус элементтері

Электроника саласындағы дәлдік талаптары жиі басқа салалардағыдан асады. Беттің жағдайына қойылатын талаптар электрлік сипаттамаларға әсер етеді — кедір-бұдыр беттер токтың өтуіне кедергі көрсетеді.

ЭМИ/РФИ экрандау қолданыстары үшін әрі дәл өлшемдік бақылау, әрі сәйкес материал қасиеттері қажет. Өткізгіш материалдардың электромагниттік қасиеттері штамптау процесі кезінде сақталуы тиіс — бұл жұмыс қатайтуы мен беттің жағдайына мұқият назар аударуды талап етеді.

Жылу, желдету және өнеркәсіптік жабдық

Жылыту, желдету және ауаны суыту жүйелері (ЖЖАС) қызмет етуі мен тұрақтылығы үшін негізінен штампталған металдық компоненттерге сүйенеді.

Жиі кездесетін ЖЖАС штамптау қолданыстары:

• Ауа құбыры компоненттері: Ауа тарату жүйелерін құрайтын фланцтар, муфталар және ауысу бөліктері
• Орнату жақтаулары: Сонымен қатар желдеткіштерді, компрессорларды және жылу алмасуыштарды қолдау
• Қозғалтқыш қораптары: Құрылымдық қолдауды ауа ағысын басқарумен үйлестіру
• Жылу алмасу қондырғысының көрсеткіштері: Жылу алмасу үшін беттің ауданын максималдай тарту
• Басқару панелінің корпусы: Электрондық басқару құрылғыларын сыртқы ортаның әсерінен қорғау

АВЖК компоненттері жиі өте жоғары дәлдіктен гөрі төзімділік пен өндірістік тиімділікті үстемдік етеді. Тығыз ылғалды орталарда коррозияға төзімділік үшін цинктелген болат негізгі материал ретінде қолданылады. Өндіріс көлемі әртүрлі болады — қосымша коммерциялық орнатулар үшін жүздеген бұйымдар қажет болуы мүмкін, ал тұрғын үй техникасы компоненттері жылына жүздеген мыңдаған дана шығарылады.

Штамптау сипаттамаларын анықтайтын салалық талаптар

Әрбір сала өзіндік сертификаттау талаптарын қояды, бұл тікелей процесстерді таңдау мен жеткізушілерді бағалауға әсер етеді:

Саладын жақсырақ жасайды	Негізгі сертификаттандырулар	Типтік шамалар	Жалған материалдар	Көлем сипаттамалары
Автокөлік	IATF 16949, PPAP	±0,002" ден ±0,010" дейін	Жоғары беріктікке ие болат, алюминий, штайнсиз болат	жылына 100 000-нан миллионға дейін
Аэрокосмос санаты	AS9100, ITAR, NADCAP	±0,001"-ден ±0,005"-ге дейін	Титан, алюминий қорытпалары, Inconel	жылдық 1 000–100 000 дана
Медицина	ISO 13485, FDA 21 CFR	±0,001"-ден ±0,003"-ге дейін	316L болат, титан, биологиялық үйлесімді құймалар	жылдық 1 000–500 000 дана
Электроника	ISO 9001, IPC стандарттары	±0,002"-ден ±0,005"-ге дейін	Мыс қорытпалары, латунь, фосфорлы қалайы	жылына 100 000-нан миллионға дейін
Ауа-райы және өнеркәсіптік	ISO 9001, UL тіркелімдері	±0,010"-ден ±0,030"-ге дейін	Цинктелген болат, алюминий, коррозияға төзімді болат	жылдық 5 000–500 000 дана

Көлемдік факторлар тіршілік әдісін таңдауға тікелей әсер етеді. Аэроғарыштық бөлшектердің саны ондық мыңдар деңгейінде болса, олардың икемділігіне байланысты көшіру шаблонын қолдану мақсатқа лайықты болады; ал автомобильдің тіршілікке ұшыраған металдық бөлшектері миллиондаған дана болса, прогрессивті шаблонның тиімділігі қажет болады. Медициналық құрылғылар көбінесе орташа орын алады — олар аэроғарыштық стандарттарға жақын дәлдікті талап етеді, бірақ өндіріс көлемі автомобиль өндірісіне жақын.

Бұл салалық ерекшеліктерді түсіну сізге тіршілік жасаушы серіктестермен тиімді қарым-қатынас жасауға және сәйкес сапа стандарттарын белгілеуге көмектеседі. Алайда, металды тіршілікке ұшырату қашан басқа өндіріс әдістеріне қарағанда тиімді болады? Осы шешім қабылдау негізі келесі бөлімде қарастырылады.

Металды тіршілікке ұшыратуды басқа әдістерге қарағанда қашан таңдау керек

Сіз металдың штамптауының не істей алатынын зерттедіңіз — бірақ маңызды сұрақ: сіздің жобаңыз үшін оны қолдану керек пе? Жауап көлемі, дәлдігі, геометриясы және бюджеті бойынша сіздің нақты талаптарыңызға байланысты. Дұрыс емес өндіріс әдісін таңдау ақшаны, уақытты және инженерлік ресурстарды көп көлемде шығындарға әкеледі. Ал дұрыс таңдау сіздің жобаңыздың бірінші күннен бастап сәтті болуына қолайлы жағдай туғызады.

Қаңылтырдан жасалған бұйымдарды штамптау әдісін төрт негізгі альтернативалық әдістермен салыстырайық — және кез келген жобаға қолданылатын шешім қабылдау үшін қажетті бағдарлама құрайық.

Металл штамптауы мен CNC өңдеуі — дұрыс таңдауды іздеу

Бұл салыстыру тұрақты түрде қойылады, сонымен қатар бұған жақсы себептер бар. Екі процессте де дәл металл бөлшектері алынады — бірақ олар принципиалды түрде әртүрлі жағдайларда жоғары нәтижеге ие болады.

CNC Машиналық өңдеу бастапқыда материалдың қатты блоктары немесе таяқшаларынан басталады және соңғы бөліктен басқа барлығын алып тастайды. Бұл шығыс әдісі өте жоғары дәлдік береді — ±0,001 дюймдық дәлдік көрсеткіштері қалыпты болып саналады, ал тәжірибелі цехтар одан да қатаңырақ талаптарды қанағаттандырады. Күрделі үшөлшемді геометриялар, терең қуыстар және ішкі күрделі элементтер ешқандай қиындық туғызбайды.

Алайда, осы әдістің кемшілігі — жылдамдық пен материалдың шығыны. Өндіріс талдауына сәйкес, CNC-ті өңдеу металдар, пластиктер және композиттер сияқты кең спектрлі материалдармен жақсы жұмыс істейді, бірақ өңдеу процесі қатты блоктан материалды кесіп алуға негізделген, сондықтан, әсіресе металдарда, материалдың қатты шығыны болуы мүмкін. Әрбір бөлік үшін жеке өңдеу уақыты қажет болғандықтан, бір бөліктің құны көлемге тәуелсіз салыстырмалы түрде тұрақты болады.

Теріс метталдарды индивидуальды тіркеу қарама-қарсы тәсілді қолданады. Бір рет қалыптау құрылғысы дайын болғаннан кейін, әрбір престеу әрекеті бірнеше секунд ішінде дайын немесе шамамен дайын бөлшек береді. Материалдың пайдаланылуы әлдеқайда жақсарып кетеді — табақты металл өңдеу процесі жазық материалды тиімді пайдаланады, ал қалдықтар тек шеткі орау және тесілген тесіктерден ғана қалады. Жоғары көлемді өндіріс қалыптау құрылғысының шығындарын миллиондаған бөлшекке таратады.

Әрбір әдіс қашан жеңеді?

• CNC фрезерлеуін таңдаңыз егер сізге 1000-нан аз бөлшек қажет болса, терең элементтері бар күрделі 3D геометриялық пішіндер қажет болса, ең қатаң мүмкін болатын дәлдіктерді талап етсеңіз немесе қымбат қалыптарды өзгертуге тура келетін жиі дизайн өзгерістерін күтсеңіз.
• Металл штамптауын таңдаңыз егер жылдық көлем 10 000 бөлшектен асады, бөлшектің геометриясы табақты металлдың пішінделуіне сай келсе және қалыптау құрылғысының шығындарын өтеу үшін өндіріс жеткілікті ұзақ мерзімге созылатын болса.

Штампталған металл мен қалыпқа құйылған металл әртүрлі аспекттерді қарастырады. Қалыпта құю қыздырылған металлды қалыптарға құяды, нәтижесінде жоғары сапалы бетті күрделі кеңістіктік пішіндер алынады. Бұл процесстің артықшылығы — қалың қабырғалары бар, ішкі қаттылық қосымшалары мен құйылған элементтері бар бөлшектерді дайындауға мүмкіндік беруі, ал бұл элементтерді штамптау арқылы алу мүмкін емес.

Дегенмен, қалыпта құю процесі сізге қолайлы балқу және ағу қасиеттеріне ие металдарды таңдауға шектеу қояды — негізінен алюминий, цинк және магний қорытпалары. Болат пен коррозияға төзімді болат қолданылмайды. Штамптау процесі төменгі беріктіктегі болаттан бастап титанға және арнайы никель қорытпаларына дейін кез келген парақты металл қорытпаларын қабылдайды.

Беттің сапасы басқаша әңгіме айтады. Қалыпта құю процесі көптеген қолданыстар үшін аздаған қосымша өңдеуді қажет ететін құйылған бетті береді. Штамптау процесі жазық аймақтарда таза, жылысқан беттерді қалыптастырады, бірақ пішінделген элементтерде құралдың іздері көрінуі мүмкін. Декоративті бөлшектер үшін екі процесстің де қосымша өңдеуге қажеттілігі болуы мүмкін.

Лазерлі кесу мен штамптау иілгіштікті жылдамдыққа қарсы көрсетеді. Лазерлік кесу үшін құрал-жабдықтар қажет емес — жай ғана өз дизайн файлыңызды жүктеп, кесуді бастаңыз. Бұған сәйкес құнын талдау бойынша зерттеу , лазерлік кесу 15 000 доллардан астам құрал-жабдықтар шығынын болдырмау арқылы 3 000 бірліктен төмен партиялар үшін штамптауға қарағанда 40% құндылықтың азаюын қамтамасыз етеді. Дәлдік стандарттық штамптау операциялары үшін штамптаудың ±0,3 мм-ге қарағанда ±0,1 мм-ге жетеді.

Жоғары көлемдерде математикалық есептеулер радикалды түрде өзгереді. Сол зерттеу нәтижелері бойынша, лазерлік кесудің бір бірлікке шаққандағы орташа құны 8,50 доллар, ал штамптаудың — 14,20 доллар болса да, 10 000 бірліктен астам жоғары көлемді өндіріс кезінде теңдеу керісінше айналады: штамптаудың бір бірлікке шаққандағы өңдеу құнының артықшылығы құрал-жабдық шығындарын компенсациялауға бастайды.

Уақыттық мерзім де маңызды. Лазерлік кесу бөлшектерді 24–48 сағат ішінде дайындайды, ал штамптау өндіріс басталғанға дейін құрал-жабдықтарды жасауға 4–8 апта уақытты қажет етеді. Жобаның өте қажеттілігі шешім қабылдауға әсер еткен кезде лазерлік кесу көлемдік есептеулерден тәуелсіз көбінесе жеңіске жетеді.

Дайындау және дәнекерлеу бірнеше бөліктерден бөлшектерді жинау, оларды біртұтас шабу қалыптарынан дайындау орнына. Бұл тәсіл шабуға келмейтін геометриялық пішіндерді өңдейді — үлкен қораптар, конструкциялық рамалар және әртүрлі материалдардан немесе қалыңдықтардан тұратын жинақтар. Дегенмен, еңбек көлемінің артуы көлемге байланысты шығындарды қатты көтереді, ал дәнекерлеу сапасы қажетті дағдыларға ие операторлар мен мұқият бақылауды талап етеді.

Металл престеу операциялары бірнеше жасалған бөлшектерді біртұтас шабылған компоненттерге біріктіретін дизайндар кезінде жақсы нәтиже береді. Әрі қарай үш бөлікті кесіп, иіп және дәнекерлеп жасалатын кронштейн бір прогрессивті престеу қалыбында толығымен шабылуы мүмкін — бұл еңбек шығындарын жояды, салмақты азайтады және сапаны жақсартады.

Шабу жобасының өміршеңдігін анықтайтын құны факторлары

Металл шабу қызметтерінің нағыз экономикасын түсіну үшін бір бөлшекке келетін бағаның өзінен тыс, уақыт өте келе жобаның жалпы шығындарын қарастыру қажет.

Құрал-жабдық инвестициясы бастапқы шығындардың ең үлкенін көрсетеді. Күрделі бөлшектер үшін прогрессивті калыптардың құны өлшеміне, күрделілігіне және материалдық талаптарға байланысты $15 000-ден $100 000-ға дейін немесе одан да көп болуы мүмкін. Трансферлі калыптар қосымша механизмдерге байланысты прогрессивті калыптардың құнынан асып түсуі мүмкін. Дәл қиылу үшін арнайы калыптар қымбат тұрады, бірақ екіншілік жабдықтау операцияларын жоюға мүмкіндік береді.

Бұл инвестиция өзін қайтару есебін жасайды. Калыптардың құнын альтернативті бір бөлшекке кететін шығын мен штампталған бір бөлшекке кететін шығын айырмасына бөліңіз. Осы сан сізге штамптау экономикалық тиімді болғанша қанша бөлшек қажет екенін көрсетеді. Мысалы, $30 000-ға тұратын калып бір бөлшекке қарағанда өңдеуге қарағанда $0,50 үнемдейтін болса, өзін қайтару нүктесі 60 000 бөлшекке сәйкес келеді.

Көлем бойынша бір бөлшекке кететін шығындар қалыптардың амортизацияланғаннан кейін штамптауды қолдану тиімді. Өндіріс саласының сарапшыларына сүйенетін болсақ, қалыптар жасалғаннан кейін штамптау пресі бір минутта ондағаннан жүздегенге дейін ұқсас бөлшектерді өндіре алады және миллиондаған циклдар бойынша өте дәл өлшемдік сақталуын қамтамасыз етеді. Әрине, қалып жасауға кететін алғашқы шығын қымбат болуы мүмкін, бірақ осы бір реттік шығын үлкен өндірістік тиражға таратылады, нәтижесінде бір бөлшекке кететін шығын төмендейді.

Келесі кестеде өндіріс әдістерінің негізгі шешім қабылдау факторлары бойынша салыстырмалы бағасы келтірілген:

Үшіру әдісі	Дайындау құны	Бір өнімге келетін құны (көлем бойынша)	Дәлдік шегі	Материалдардың таңдауы	Идеалды көлем ауқымы
Жалыздық қағазды басу	$10 000–$100 000+ (қалыптар)	Өте төмен ($0,10–$2,00 аралығында типтік баға)	±0,005" — стандартты дәлдік; ±0,001" — жоғары дәлдікті штамптау кезінде қолжетімді	Барлық парақты металлдар: болат, алюминий, мыс, коррозияға төзімді болат, титан	жылына 10 000-нан миллионға дейін
CNC Машиналық өңдеу	$500–$5 000 (бағдарламалау/бекіту құрылғылары)	Орташа немесе жоғары ($5–$100+ — күрделілігіне байланысты)	±0,001" — әдеттегі дәлдік; ±0,0005" — қолжетімді	Шамамен шектелмеген: металдар, пластиктер, композиттер	жылына 1-ден 10 000-ға дейін
Штамповке под давлением	$5 000–$75 000 (формалық құрал-жабдықтар)	Төмен ($0,50–$5,00 аралығындағы типтік баға)	±0,002"-ден ±0,005"-ге дейін әдеттегі	Тек алюминий, цинк, магний қорытпалары	жылына 5 000–миллиондаған дана
Лазерлік кесу	$0–$500 (тек бағдарламалау)	Орташа деңгейде ($5–$20 — кіші партиялар үшін)	±0,004" (±0,1 мм) — типтік дәлдік	Көптеген табақты металдар, қалыңдығы 25 мм-ге дейін	жылына 1-ден 3 000-ға дейін
Дайындау/Дәнекерлеу	500–5 000 доллар (бекіткіштер/орнатқыштар)	Жоғары (емгек сыйымдылығы жоғары)	әдетте ±0,010" дан ±0,030" дейін	Шамамен шектеусіз комбинациялар	жылына 1-ден 5 000-ге дейін

Бөлшектің геометриясы пішіндерді таңдау әдісі негізінен қалыңдығы салыстырмалы түрде біркелкі, орташа тереңдіктегі қалыптау және кесу, иілу және пішіндеу операциялары арқылы жасалатын бөлшектермен жұмыс істейтін табақша металдық престеу операцияларына негізделеді. Әртүрлі қабырға қалыңдығы бар терең үшөлшемді пішіндерге құйма немесе токарьлау әдістері тиімдірек.

Материалдарға қойылатын талаптар кейбір опцияларды бірден алып тастауға болады. Тот баспайтын болат керек пе? Онда құю әдісі жарамсыз. Аэроғарыш саласындағы сертификаттау үшін нақты алюминий қорытындысы қажет пе? Оның табақша түрінде қол жетімділігін тексеріңіз. Inconel немесе титан сияқты экзотикалық материалдармен жұмыс істеу керек пе? Токарьлау мен штамптау екеуі де мүмкін, бірақ құрал-сайман тозуы мен өңдеу шығындары қатты артады.

Көлемдік бағалаулар негізгі экономикалық шешімді қабылдауға әсер етеді. Төмен көлемдер минималды дайындық шығындары бар икемді процестерді қолдайды. Жоғары көлемдер бір бұйымға келетін үлкен үнемдеу арқылы қалыптау құралдарына инвестициялауды оправданады. Көлемдер белгісіз болса, гибридті тәсілдерді қарастырыңыз — алғашқы өндіріс үшін лазерлік кесу, қалыптау құралдары әзірленіп жатқан кезде, содан кейін сұраныс болжамдары расталғаннан кейін қалыптауға ауысу.

Допуск Қажеттіліктері процесс қабілеттеріне нақты сәйкес келуі тиіс. ±0,001" дәлдіктерін ±0,010" дәлдікпен де жұмыс істей алатын элементтерге көрсету құнын көтереді, бірақ құн қоспайды. Керісінше, өңдеу деңгейіндегі дәлдікті талап ететін бөлшектер үшін қалыптауды таңдау қымбат екіншілік операцияларға немесе жарамсыз бөлшектерге алып келеді.

Шешім қабылдау үшін қолданылатын негізгі тәсіл соңында бұл факторларды сіздің нақты басымдылықтарыңызға қатысты теңестіреді. Жаңа өнімдердің прототиптерін жасап көрсететін стартаптарға икемділік пен төмен бастапқы шығындар маңызды — осындай жағдайда лазерлік кесу немесе фрезерлеу тиімді болады. Ал дәлелденген дизайндары мен болжанатын сұранысы бар орныққан өндірушілер әрбір бұйымға кететін шығынды азайтуға бағытталады — осы жағдайда штамптау тиімді шешім болып табылады. Медициналық құрылғылар өндірушілері фрезерлеудің қамтамасыз ететін дәлдігі мен ізденуге болатындығы үшін жоғары шығындарды қабылдай алады.

Сіздің өндірістік әдісіңіз таңдалғаннан кейін, бір маңызды элемент ғана қалады: штамптауды мүмкін ететін құрал-жабдықтар. Штамптың конструкциясы мен жобалау жоспары сіздің штамптау бағдарламаңыздың сәтті өтуіне немесе қиындықтарға ұшырауына анықтайтын фактор болып табылады — және біз келесі қадамда дәл осыған назар аударамыз.

Құрал-жабдықтардың конструкциясы мен штамптау жобасын жоспарлау негіздері

Сіздің өндіріс әдісіңіз таңдалды, сіздің материалдарыңыз көрсетілді және сіздің штамптау серіктесіңіз анықталды. Бірақ көптеген жоба басқарушыларын қатты таң қалдыратын нақтылық мынада: өзі штамп қалыбы ғана сіздің өндірістік штамптау бағдарламаңыздың сәтті өтуіне немесе қиындықтарға ұшырауына себепші болады. Егер құрал-жабдық оны сенімді, экономикалық және кесте бойынша қажетті жылдамдықпен шығара алмаса, онда өте жақсы спроекцияланған бөлшек ештеңе білдірмейді.

Штамптау дизайнын инженерлік мақсат пен өндірістік нақтылық арасындағы көпір ретінде қарастырыңыз. Қалып дамыту кезінде қабылданған әрбір шешім — компоненттердің материалдарынан бастап симуляциялық протоколдарға дейін — өндірістің жылдар бойы созылатын процесіне әсер етеді. Демек, неліктен кейбір құрал-жабдықтар табысқа жетеді, ал кейбірлері күт expectations тудырмайды, осыны қарастырайық.

Өндірістік сәттілікті анықтайтын қалып дизайнның негізгі принциптері

Баспа қалыбы сырттан қарапайым болып көрінеді — бұл екі жартысы, олар қысымның әсерінен бірігеді. Ішінде дәл компоненттер жазық металлды аяқталған бөлшектерге айналдыру үшін үйлесімді жұмыс істейді. Осы элементтерді түсіну сізге құралдардың ұсыныстарын бағалауға және қалыпшылармен тиімді қарым-қатынас жасауға көмектеседі.

Соққыш еркек пішін беруші элемент ретінде қызмет етеді — бұл материалды ішіне немесе арқылы қысу арқылы белсенді түрде пішіндейтін компонент. Соққыштың геометриясы құрылатын пішінді анықтайды: ол тесік жасау кезінде тесік, шабу кезінде контур немесе пішіндеу кезінде контур болуы мүмкін. Қалыпшылық мамандарының пікірінше, соққыштың жобасы бөлшектің сапасы мен өндіріс тиімділігін тікелей анықтайды — нашар жобаланған соққыш тез тозуға, өлшемдердің тұрақсыздығына және жиі өндірісті тоқтатуға әкеледі.

Қалып блогы әйелдің қарама-қарсы бөлігі ретінде қызмет етеді, яғни штамптау кезінде пуансонның жұмыс істейтін ойығы немесе кесу жиегін қамтамасыз етеді. Пуансон мен штамп арасындағы саңылау — әдетте материал қалыңдығының 8–12% — жиектің сапасын, кесінділердің пайда болуын және құралдың тозуын бақылайды. Саңылау тым тар болса, артық үйкеліс тозуды жеделдетеді. Ал саңылау тым кең болса, кесінділер қабылданбайтын деңгейге жетеді.

Шығарғыш плиталары операциялар кезінде материалды жазық ұстайды және пішімделгеннен кейін дайын бөлшектерді пуансондардан ажыратады. Серіппелі ажыратқыштар бақыланатын қысымды қолданады, бұл материалдың тесілу кезіндегі деформациялануын болдырмағанымен, таза бөлшек бөлінуін қамтамасыз етеді. Ажыратқыштың конструкциясы цикл жылдамдығына маңызды әсер етеді — тиімді ажырату престің тез жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

Бағдарлау сақиналары мен штифттері жоғарғы және төменгі штамп жартылары арасындағы дәл салыстыруды миллиондаған циклдар бойынша сақтайды. Тіпті незақымдалған салыстыру өлшемдік ауытқуларға, тез тозуға және мүмкін болатын штамп зақымдануына әкеледі. Жоғары сапалы құрал-жабдықтар ұзақ мерзімді өндіріс серияларында дәлдікті сақтау үшін қаттылатылған және жылтыртқан бағыттаушы бөлшектерді қолданады.

Бұл компоненттердің өзара әрекеттесуі тәжірибелі калыпшылардың «механикалық балет» деп атайтын құбылысқа әкеледі — әрбір элемент престің циклы ішінде секундтың ондық үлестеріне дейін дәл уақытталған. Осы дәлдік салдарынан қосымша металдық штамптау калыбын әзірлеу бастапқы жобалау кезеңінен бастап бөлшек дизайнерлері мен құрал-жабдықтар инженерлерінің тығыз ынтымақтастығын талап етеді.

Калып компоненттері үшін материалды таңдау бөлшек материалын таңдау ережелерінен өзгеше:

• Құралдық болат маркалары (D2, A2, S7): Соққы берушілер мен пішіндеу бөліктері үшін қаттылық пен төзімділікті теңестіру
• Жоғары жылдамдықты болат (M2, M4): Жоғары жылдамдықты операциялар мен абразивті материалдармен жұмыс істеуге арналған
• Карбидті пластиналар: Ең көп тозатынатын аймақтарда қызмет ету мерзімін әлдеқайда ұзартады — әсіресе штамптау кезінде коррозияға төзімді болат немесе жоғары беріктіктегі қорытпалар қолданылғанда
• Беттік әдістер: TiN қаптамасы, TD өңдеуі және хромдық қаптама үйкелісті азайтады және компоненттердің қызмет ету мерзімін ұзартады

Сәйкес салық тажрыйбасы дұрыс емес өлшемдегі материалды таңдау — бұл «алғашқыда аз ғана ақша үнемдеу, бірақ кейіннен көп ақша жұмсау» деген ауыр циклды қоздырады. Бастапқы кезеңдегі клиент YK30 болатын төмен бағалы өлшемдегі материалды толығымен қолдануды қатты қалады, бірақ 5 000-нан аз бұйым шығарылғаннан кейін олардың құрғақ тескіштері тозып, қатты шеттер пайда болды және өндірістік жол күнделікті тоқтатылды.

Қазіргі заманғы өлшемдегі құрылғыларды дамытуда симуляцияның артықшылығы

Баспа өлшемдегі құрылғысын жасау әдетте үлкен сенімділікті талап етеді — сіз тәжірибе негізінде жобалайсыз, құралды жасайсыз және бірінші сынақта бастапқы проблемалардың басқарылуға қолайлы болуын немесе негізгі кемшіліктердің болмауын үміттенесіз. Баспа технологиясы осы «тәжірибеге сүйенген ойынды» компьютерлік симуляция арқылы есептелген процеске айналдырды.

CAE (Компьютерлік инженерлік қолдау) және FEA (Шекті элементтер әдісі) қазір құрылғының бүкіл баспа процесін цифрлық түрде болатты қиюға дейін симуляциялайды. Бұл платформалар формалау қысымы астындағы материалдың әрекетін модельдейді, мұнда проблемалар пайда болуы мүмкін екенін болжайды және жобалауға қажетті түзетулерді ұсынады.

Модельдеу мүмкіндіктеріне мыналар кіреді:

• Температураның таралуын талдау: Трескін пайда болуы мүмкін артық материалдық кернеу аймақтарын анықтайды
• Материал ағынын болжау: Металлдың пішіндеу кезінде қалай қозғалатынын көрсетеді, мұның нәтижесінде мүмкін болатын қатпарлар немесе жұқару анықталады
• Серпімді иілуді компенсациялау: Серпімді қалпына келуін есептейді, сондықтан қалыптар дәл соңғы өлшемдерге ие болатындай етіп жобаланады
• Бос қалыптың оптимизациясы: Материалдың шығынын азайту үшін қажетті бос қалыптың идеалды өлшемі мен пішінін анықтайды, бірақ пішіндеу үшін жеткілікті материал қамтамасыз етіледі

Бұл виртуалды тексеру физикалық сынақ циклдарын қатты азайтады. Қатты қорғасындалған құралдық болатты қайта өңдеуге қарағанда, цифрлық модельді түзету әлдеқайда арзан және жылдам. Автомобиль өндірісінің мерзімін қысқартуды қалайтын өндірушілер үшін ақаусыз нәтижелер беретін алдыңғы қатарлы CAE-симуляциясын ұсынатын серіктестер — мысалы, Shaoyi-дің дәлме-дәл штамптау матрицасының шешімдері — болат кесілгенше қымбат түзетулерді болдырмауға көмектеседі.

Симуляциядан тыс, тәжірибелік үлгілер физикалық дәлелдер арқылы жобаларды растайды. Алюминий немесе алдын ала қатайтылған болаттан жасалған жеңіл қалыптау құралдары өндірістік сапалы қалыптарға көшуге дейін құрам бөліктерінің дәл келуін тексеру мен қызмет етуін сынау үшін үлгі бөліктерін шығарады. Бұл тәсіл цифрлық модельдер мен клиенттердің нақты ұстауына және бағалауына болатын нақты бөліктер арасындағы «қабылдау айырымын» — тіпті ең күрделі симуляциялардың да өткеріп жіберуі мүмкін мәселелерді анықтайды.

Қалыптау жобаңызды тәжірибелік үлгіден өндіріске дейін жоспарлау

Сәтті қалыптау жобалары болжанатын уақыт кестесін ұстанады — бұл кезеңдерді түсіну сізге тиімді жоспарлауға және стейкхолдерлермен нақты күт expectations орнатуға көмектеседі.

1-кезең: Жобалау және іске асу мүмкіндігін зерттеу (2–4 апта)

Бөлік сызбасын талдау қалыптаудың дұрыс тәсіл екенін анықтайды және потенциалды пішіндеу қиындықтарын анықтайды. Бұл кедергілерді ескеру процесі материалдың пішінделу қабілетін, дәлдік шектерінің орындалуын және процесстің экономикалық тиімділігін ресурстарға салынғаннан бұрын бағалайды.

2-кезең: Қалыптау құралдарының жобасын жасау және симуляциялау (3–6 апта)

Жолақтың орналасуын әзірлеу операциялар тізбегін анықтайды және материалдың пайдаланылуын оптималдайды. Детальды 3D-моделдеу әрбір соққы, матрица бөлігі мен бағыттаушы компонентті анықтайды. Симуляциялық есептеулер дизайнды растайды және жетілдіру жұмыстарын қамтамасыз етеді.

3-кезең: Матрицаның дайындалуы (6–12 апта)

Күрделі прогрессивті матрицалар үшін матрица компоненттерінің нақты фрезерлеуі – ең ұзақ кезең болып табылады. CNC-фрезерлеу, сымды электр-эрозиялық өңдеу (EDM), әйнекпен өңдеу және жылумен өңдеу дизайнын қатты болат компоненттерге айналдырады. Жинақтау және бастапқы реттеу құралды сынаққа дайындайды.

4-кезең: Сынақ және жетілдіру (1–4 апта)

Бірінші бұйымдар симуляция қандай дәлдікпен шындықты болжағанын көрсетеді. Түзетулер өлшемдік ауытқуларға, беттік ақауларға және технологиялық процестің оптимизациясына бағытталады. Дәлдік талап ететін бұйымдар үшін бірнеше сынақ циклы – қалыпты құбылыс.

5-кезең: Өндіріске рұқсат беру (1–2 апта)

PPAP немесе оған теңестірілген құжаттама процестің барлық талаптарға сай келетінін растайды. Қабілеттілік зерттеулері өндірістің тұрақтылығын растайды. Бірінші үлгіні тексеру өлшемдердің сипаттамаларға сәйкестігін растайды.

Жобаның басталуынан бастап ресми өндіріске өтуге дейінгі жалпы уақыт кезеңі әдетте күрделілігіне байланысты 13–28 апта құрайды. Алайда, жылдам прототиптау мүмкіндіктері бар өндірушілер ерте кезеңдерді қатты қысқартуға болады — кейбір серіктестер прототип бөлшектерді ең кем дегенде 5 күн ішінде жеткізеді, ол бұл жағдайда өндіріс құрал-жабдығының дайындалуы сатысында өнімнің дизайнын растауды жалғастыруға мүмкіндік береді.

Өлшемдік қалыптау қалыбының (die) қолданыста ұстау талаптары бастапқы дамыту кезеңінен тыс қолданыста ұстау талаптары да қажет. Металлдық штамп қалыбы — «орнатып, ұмытып кетуге» болатын актив емес, ол миллиондаған циклдар бойынша сапаны сақтау үшін жүйелі қамқорлықты талап етеді:

• Деңгей 1 қолданыста ұстау (күндік): Бетті тазалау, қиратылған бөлшектерді алып тастау, майлау құралын қолдану
• Деңгей 2 қолданыста ұстау (аптасына бір рет / айына бір рет): Серіппелерді алмастыру, тозу деңгейін өлшеу, қажет болған жағдайда қырлау
• Деңгей 3 қолданыста ұстау (жылына бір рет / қажет болған кезде): Толық шашылу, компоненттердің ауыстырылуы, тозған беттердің қайтадан өңделуі

Құрал-саймандар саласындағы мамандардың пікірінше, күшті техникалық қызмет көрсету жоспары бар зауыттар барлығын артқы жағынан сәтті ұстайды — егер техникалық қызмет көрсету өткізілмесе, бұл бұйымдардың сапасы мен жеткізу мерзіміне әсер етеді. Регулярлық тексеру бұйым сапасына әсер етпейінше немесе өндіріс кезінде құрал-сайман жарамсыз болмайынша тозуды уақытылы анықтайды.

Қалып қызмет ету мерзімі құрылымдық шешімдерге, материал таңдауына және техникалық қызмет көрсету тәжірибелеріне байланысты өте көп айырмашылықтар болады. Жұмсақ болаттан жасалған бөлшектерді штамптау үшін қолданылатын болат штамптау қалыптары негізгі жөндеуге дейін миллиондаған бөлшек шығаруы мүмкін. Ал осы қалыпта аустенитті болаттан жасалған бөлшектерді штамптаған кезде 100 000 циклден кейін қалыпқа назар аудару қажет болады. Жоғары көлемді автомобиль өндірісінде жиі қалыптың қызмет ету мерзімі талаптары шарттарда көрсетіледі — өндірістік штамптау бағдарламалары үшін қалыптың қызмет ету мерзімі әдетте кемінде 1 миллион цикл болады.

Штамптау серіктестерін бағалаған кезде қалыптардың сауаттылығын көрсететін келесі белгілерге назар аударыңыз:

• Ішкі қалыптарды жобалау мен жасау мүмкіндіктері — бұл коммуникациялық кемшіліктерді азайтады және түзетулерді жеделдетеді
• Жоғары деңгейдегі симуляциялық бағдарламалық қамтамасыз ету және оны қолданудағы дәлелденген мамандық
• Құжатталған процедуралармен реттелетін құралдардың күнделікті техникалық қызмет көрсету протоколдары
• Жобалау өзгерістері пайда болған кезде қалыптарды жедел түрде өзгерте алу қабілеті
• Сіздің нақты саланызға қойылатын сертификаттау талаптарымен тәжірибе

Қазіргі уақытта сіз жасайтын құралдарға инвестициялар келешекте бірнеше жыл бойы өндірістің экономикасын анықтайды. Жақсы жобаланған және дұрыс қызмет көрсетілетін қалып өз қызмет мерзімі бойынша тұрақты бөлшектерді төмен бірлік бағамен шығарады. Ал нашар ойланылған құрал сапа мәселелерінің, қызмет көрсету шығындарының және өндірістің тоқтатылуының үнемі қайталанатын жүктемесін туғызады. Оқу кезеңінен іске асыру кезеңіне өткен кезде сіздің жобаңыздың ұзақ мерзімді сәттілігін қамтамасыз ету үшін парақты металлды басып шығару жобасынан бастап соңғы тексеруге дейінгі толық процесті терең, тәжірибеге негізделген біліммен қоса заманауи жабдықтарды ұсынатын тәрбиелік тәртіпті тұтынушылармен ынтымақтастық жасау маңызды.

Металлдық штамптау процестері туралы жиі қойылатын сұрақтар

1. Металлдық штамптау процесі дегеніміз не?

Металлдық штамптау — бұл жазық металл парағын матрицалар мен штамптау престерін пайдаланып белгілі бір пішіндерге айналдыратын суық формалау өндірістік процесі. Бұл процеске металдың ұшы мен матрицасының арасына орналастырылуы және материалды кесуге, иілуге немесе формалауға жоғары қысым түсіруі кіреді. Толық штамптау жұмыс істеуі жеті кезеңнен тұрады: дизайн және инженерлік есептеулер, құрал-жабдықтар/матрицаларды жасау, материалды таңдау және дайындау, қуыс беру, штамптау операциясының өзі, кеміртіңді алып тастау немесе гальваникалық қаптау сияқты қосымша операциялар және сапа тексерісі. Бұл әдіс сағатына мыңдаған бірдей бөлшектерді өндіреді, ал дәлдік шамасы — тығыздану (тығыздық) шамасы ондық үлесінің мыңдық үлесінде өлшенеді.

2. Тегістеу әдісінің 7 қадамы қандай?

Металлдық штамптаудың жеті сатысы: 1) Жобалау мен инженерлік – бөлшектің техникалық сипаттамаларын анықтау және тәжірибелік үлгілерді жасау; 2) Құрал-жабдықтар мен штамптарды жасау – әрбір бөлшекті пішіндеуге арналған дәлме-дәл штамптарды жасау; 3) Материалды таңдау және дайындау – сәйкес металдарды таңдау және қорларды дайындау; 4) Желімдеу (бланктарды беру) – материалды престің ішіне дәл орналасуы үшін ығысуымен енгізу; 5) Штамптау операциясы – бұл кезде пуансон штампқа қысым жасап, бөлшектерді пішіндейді; 6) Қосымша операциялар – оларға кесінділерді тазарту, жылумен өңдеу және бетін сырлау жатады; 7) Сапаны бақылау – статистикалық процессті бақылау және соңғы тексеру арқылы өлшемдер мен беттің жағдайын тексеру.

3. Металл штамптауының төрт түрі қандай?

Металлдық штамптаудың төрт негізгі түрі: Қозғалыстың бірнеше станциясы арқылы әр минутасына 1500 бөлшек жылдамдықпен үздіксіз лента берілетін кезекті штамптау — кіші және орташа өлшемді бөлшектерді жоғары көлемде шығаруға арналған; Трансферлік штамптау — күрделі кеңістіктік геометриялық пішіндер үшін бөлшектер станциялар арасында жеке-жеке орын ауыстырады; Төртжақты/Көпжақты штамптау — горизонталь құралдың сырғып келуі бірнеше бағыттан жүзеге асады, ол күрделі иілулер мен сым пішіндерін алуға мүмкіндік береді және құралдардың құнын 50–70% төмендетеді; сонымен қатар Дәл штамптау — ±0.01 мм дәлдікпен тегіс, шыбықсыз жиектер алуға мүмкіндік береді, ол дәлдік талап ететін қолданыста қосымша тазарту операцияларын алып тастайды.

4. Кезекті штамптау мен трансферлік штамптауды қалай таңдаймын?

Жылына 100 000-нан миллионға дейінгі көлемде қажет болатын кіші және орташа өлшемді бөлшектер үшін прогрессивті калыптау әдісін таңдаңыз, мұнда бөлшектер өңдеу барысында тасымалдаушы жолаққа бекітіліп қалуы мүмкін. Прогрессивті калыптар жоғары көлемде әрбір бөлшекке келетін ең төмен шығынды қамтамасыз етеді. Тасымалдаушы жолаққа сыймайтын үлкен бөлшектер, бірнеше бұрыштан операциялар жасауды қажет ететін компоненттер немесе станциялар арасында қатты қайта орналастыру қажет ететін геометриялық пішіндер үшін трансферлі калыптау әдісін таңдаңыз. Трансферлі калыптар прогрессивті жүйелерде мүмкін емес күрделі үшөлшемді пішіндеулерді орындайды, бірақ цикл уақыты баяуырақ өтеді. Сіздің шешіміңіз жылдық көлем, геометриялық күрделілік және құрал-жабдықтарға кететін инвестицияларды қоса алғандағы жалпы шығындардың тепе-теңдігін қамтамасыз етуі тиіс.

5. Металл штамповкасына қандай материалдар ең жақсы жарамды?

Штамптау үшін ең жақсы материалдар сіздің қолданылу талаптарыңызға байланысты. Төмен көміртекті болат автокөліктердің ілгіштері мен тұрмыстық құрылғылар үшін өте жақсы пішілуге берілу қасиетіне және қолжетімділігіне ие. Коррозияға төзімділік қасиеті бар шымтаяқ болат (300 және 400 сериялары) медициналық құрылғылар мен тамақ өндірісінде қолданылады, бірақ қаттылану құбылысын бақылау үшін процесті мұқият реттеу қажет. Алюминий қорытпалары болаттың салмағының үштен бірін ғана құрайды және олар аэроғарыш және электроника саласында жеңіл салмақтылық қасиетін қамтамасыз етеді. Мыс пен қалайы-мыс қорытпалары электр өткізгіштігі талап етілетін электрлік қолданыстарда өте жақсы көрсеткіш көрсетеді. Нәтижелердің оптималды болуы үшін материалдың созылғыштығын, тартылу беріктігін, қаттылану сипаттамаларын және қалыңдығын ескеріңіз — әдетте материал қалыңдығына қатысты 8–12% өлшемдегі калып арасындағы саңылау таза кесулерді қамтамасыз етеді.