Metalinių šablonų presų paslaptys: nuo tonų skaičiavimų iki beklaidžių detalių

Kas yra metalų štampavimo presas ir kaip jis veikia

Ar kada nors domėjotės, kaip gamintojai plokščias metalo plokštes transformuoja į sudėtingus automobilių korpuso elementus arba išmaniųjų telefonų korpusus? Atsakymas slepiasi galingame įrenginyje, kuris yra šiuolaikinio metalo apdirbimo pagrindas – metalų štampavimo presas.

Metalų štampavimo presas – tai įrenginys, naudojantis specialia forma sukurta įranga (šablonais), kad pjautų, formuotų ar keistų metalo plokštes kontroliuojamos apkrovos sąlygomis, pasinaudodamas metalo plastinės deformacijos savybėmis tiksliai ir pakartotinai gaminant detalių.

Pagalvojus apie tai, šis procesas yra išties elegantiškas. Dėžutės presas taiko milžinišką jėgą, kad metalą suspaustų tarp specialiai suprojektuotų įrankių, nuolat pakeisdamas medžiagos formą – nuo paprastų laikiklių iki sudėtingų elektronikos korpusų. Kai jėga pašalinama, metalas išlaiko naują formą – savybę, kurios gamintojai jau dešimtmečius naudojasi gaminant milijonus identiškų detalių.

Metalo formavimo pagrindinis mechanizmas

Taigi ką iš tikrųjų daro dėžutės pjovimo mašina veikdama? Pagrindinis principas remiasi plastine deformacija – metalų savybe būti nuolat performuojamiems be lūžimo. Skirtingai nei tamprios medžiagos, kurios grįžta į pradinę padėtį, metalai išlaiko naują formą po to, kai presas ir dėžutė atlieka savo darbą.

Čia terminologija dažnai sukelia painiavos. Nors žmonės kartais vartoja sąvokas „metalų dėžutės presas“ ir „štampavimo presas“ kaip sinonimus, tarp jų yra svarbus skirtumas. Dėžutės presas konkrečiai reiškia įrangą naudojant specialiai sukurtus kalapus, pritaikytus tam tikrų detalių gamybai . Bendrosios štampavimo presai, kita vertus, gali naudoti standartinius įrankius paprastesnėms operacijoms atlikti. Galite tai įsivaizduoti taip: kiekvienas metalinis kalapų presas atlieka štampavimą, tačiau būtent kalapas nulemia, kad kiekvienas įrenginys yra specializuotas tam tikroms detalėms gaminti.

Iš žaliavinio lakšto į tiksliai pagamintą detalę

Įsivaizduokite plokščią plieno lakštą, įeinantį į preso kalapų sistemą. Per kelias sekundes jis išeina kaip tiksliai suformuota detalė – galbūt atraminė detalė, skydelis arba dekoratyvinė apdailos detalė. Šis pertvarkymas vyksta atliekant kelias galimas operacijas:

• Pjaustymas ir išpjaustymas - iš lakštinio metalo išpjaunamos formos
• Sukimas - sukuriami kampai ir kreivės
• Brėžinys - formuojamos trimatės formos, pvz., puodeliai ar konteineriai
• Švirkščiama - pridedami iškilę dizainai ar raštai

Šios mašinos naudojamos visur aplink jus. Automobilių gamintojai jomis gaminą kėbulo plokštes ir konstrukcines dalis. Elektronikos įmonės naudoja jas įrenginių korpusams ir šilumos atsiskyrimo radiatoriams gaminti. Net jūsų virtuvės prietaisai turi detalių, suformuotų dievo presu. Pagal pramonės ekspertai , presavimas naudojamas automobilių, elektronikos, baldų ir buitinių prietaisų pramonėje dėl jo lankstaus metalų apdorojimo gebėjimo.

Kas daro šią technologiją tokia vertinga? Greitis ir nuoseklumas. Kai įrankiai jau sukurti, dievo presas gali pagaminti tūkstančius identiškų detalių nepaprastai efektyviai. Ši tikslumo, pakartojamumo ir gamybos greičio kombinacija būtent ir lemia tai, kad metalinių dievo presų sistemos išlieka būtinos įrangos gamybos įmonėse visame pasaulyje.

Pagrindiniai metalinio dievo preso sistemos komponentai

Dabar, kai jau suprantate, ką daro metalinė štampavimo preso matrica, pažvelkime į jos vidų. Šių komponentų žinojimas padeda įvertinti įrangą, nustatyti gedimus ir veiksmingai bendrauti su įrankių tiekėjais. Galima sakyti, kad tai yra jūsų anatomijos pamoka apie štampavimo mašinas – kai suprantate, kaip veikia kiekvienas jos elementas, visa sistema tampa daug aiškesnė.

Matricų rinkinių ir jų funkcijų supratimas

Matricų rinkinys yra kiekvienos metalinės štampavimo preso operacijos širdis. Pagal inžinerijos nuorodas , matricų rinkinys susideda iš apatinės plokštės (matricos plokštės) ir viršutinės plokštės, kurios išdirbtos taip, kad būtų lygiagrečios su tikslumu iki kelių tūkstantųjų colio. Šios tikslūs paviršiai sudaro pagrindą, ant kurio montuojami visi kiti įrankių komponentai.

Štai kas vyksta veikimo metu: viršutinė šablonų plokštė pritvirtinama prie preso stūmoklio (judamosios dalies), o apatinė šablonų plokštė prisukama prie nejudamosios preso padėklų plokštės. Kai stūmoklis nusileidžia, jis nuleidžia kaladėlę – šablonų vyriškąją dalį – į šablonų bloką, kuriame yra moteriškosios pjovimo ar formavimo paviršiai. Tarp jų įstrigusi metalinė lakštinė plokštelė nuolat deformuojama.

Šie komponentai veikia kartu, kad tai įvyktų:

• Šablonų plokštės - Plieninės ar aliuminio plokštės, kurios tarnauja kaip pagrindas visų kitų šablonų komponentų montavimui. Jos turi išlaikyti tikslų lygiagretumą, kad būtų užtikrinta pastovi gaminio kokybė.
• Formos blokas - Kietintos įrankių plieno blokas, pritvirtintas prie apatinės šablonų plokštės ir turintis šablonų mygtukus, lizdus bei angas, kurios nustato gaminio formą.
• Kirpimo plokštė - Prisukta prie viršutinės šablonų plokštės, ši kietinta plieninė plokštė laiko visas kaladėles, orientacinius elementus ir spyruoklines dalis.
• Šablonų kaladėlės - Kirpimo ar formavimo įrankiai, kurie įspaudžiami į metalą. Prieinami įvairių galūnių formų: apvalios, ovalios, stačiakampės ir specialios konfigūracijos.
• Štampavimo mygtukai - Štampų priešingosios dalys, kurios sudaro priešingą kirpimo kraštą. Paprastai jų dydis yra 5–10 % didesnis už medžiagos storį, kad būtų sukurtas tinkamas štampo tarpas.
• Išstūmėjai - Komponentai, kurie nuima metalo lakštą nuo štampo po kiekvieno judėjimo ciklo. Gali būti nejudantys (pritvirtinti prie štampo bloko) arba spyruokliniai (pritvirtinti prie štampo plokštės).
• Remiamosios plokštės - Įrengiamos tarp štampo blokų ir štampo padėklų, kad būtų užkirstas kelias štampams ir štampų daliams įsismigti į minkštesnę padėklo medžiagą.

Štampo padėklų ir vedamųjų sistemų funkcija

Viršutinės ir apatinės štampo pusių tikslusis lygiavimas yra absoliučiai būtinas. Net mikroskopinė nelygiavimo paklaida sukelia netolygų dilimą, iškilimus (burus) baigtuose gaminiuose ir ankstyvą įrankių gedimą. Būtent čia vedamosios rankenos ir įvorės atlieka savo svarbią funkciją.

Vedamosios rankenos – dar vadinamos vedamosiomis atramomis – yra tiksliai šlifuoti plieno strypai tvirtai įmontuoti apatinėje kalapėje. Jie gaminami su tikslumu iki 0,0001 colio (vieno dešimt tūkstančiojo colio), kad kiekvienoje smūgio ciklo fazėje būtų užtikrinta tiksliausia padėtis. Viršutinėje kalapėje yra atitinkamos įvorės, į kurias šie laikikliai įslysta.

Spaudimo šablonų rinkinių konfiguracijose susidursite su dviem pagrindiniais orientacinėmis sistemomis:

• Rieduliuojančiosios guolio laikiklių sistemos - Šie laikikliai juda per eilę rutuliukų, esančių aliumininėje krepšelyje, todėl šablonų pusrinkiniai lengviau atskleidžiami ir mažėja trintis aukšto dažnio veikimo metu. Šios sistemos tapo pramonės standartu daugumai taikymų.
• Trinties (paprastosios) orientaciniai laikikliai - Šie laikikliai yra šiek tiek mažesni už jų įvorės vidinį skersmenį, todėl užtikrina tikslų nukreipimą, bet reikalauja daugiau pastangų atskleidžiant šablonų pusrinkinius. Jos vis dar naudingos ten, kur reikalinga maksimali standumas.

Pasirenkant štampavimo įrankių rinkinius spaustuvų taikymui, taip pat pasirenkami atviri štampavimo įrankių rinkiniai ir stulpeliniai štampavimo įrankių rinkiniai. Atviri rinkiniai visiškai neturi orientacinės atramos – jie yra nebrangūs, bet reikalauja tikslaus sureguliavimo ir geriausiai tinka paprastiems gaminiams su nedidelėmis nuokrypių ribomis. Stulpeliniai rinkiniai turi du arba keturis orientacinius stulpus; keturių stulpų konfigūracija užtikrina didžiausią tikslumą sunkiai medžiagai arba dideliems štampavimo įrankiams.

Svarbi terminologija, kurią turite žinoti

Įvertinant mašinų štampus arba aptarinėjant technines charakteristikas su tiekėjais, susidursite su keletu svarbių terminų:

• Eiga - Spaustuvo stūmoklio kelias nuo aukščiausios iki žemiausios padėties. Ilgesni kelio ilgiai leidžia naudoti aukštesnius štampus, tačiau gali sumažinti gamybos našumą.
• Tonos - Didžiausia jėga, kurią gali sukurti spaustuvas, matuojama tonomis. Ši jėga nulemia, su kokiomis medžiagomis ir kokių storio medžiagomis galima dirbti.
• Iškirptuvės tarpas - Tarpas tarp kalno ir štampo pagrindo, dažniausiai sudarantis 5–10 % medžiagos storio. Per mažas tarpas sukelia pernelyg intensyvų įrankių ausimą; per didelis tarpas sukelia šukas ir nelygius kraštus.
• Uždaros aukštis - Atstumas tarp viršutinės ir apatinės šablonų plokštumų išorinių paviršių, kai šablonas visiškai uždarytas. Šis atstumas turi atitikti jūsų preso technines charakteristikas.

Šių pagrindų supratimas keičia požiūrį į įrangos parinkimą. Vietoj to, kad jaučiatumėtės priversti susidoroti su techninėmis charakteristikomis, dabar galite įvertinti, ar konkrečios šablonų rinkos atitinka jūsų gamybos reikalavimus – tai yra pagrindas, kuris tampa būtinas skaičiuojant reikiamą spaudimo jėgą jūsų taikymams.

Metalinių šablonų presų tipai ir jų taikymo sritys

Apžvelgę komponentus, kyla kitas logiškas klausimas: kas iš tikrųjų sukuria visą šią jėgą? Atsakymas nulemia viską – nuo gamybos našumo iki gaminio kokybės. Metalinių šablonų presai pagal jų variklio mechanizmą skirstomi į tris pagrindines kategorijas, o tinkamo tipo pasirinkimas gali nulemti jūsų gamybos efektyvumą.

Mechaniniai ir hidrauliniai presų sistemos

Mechaniniai presai dešimtmečius dominavo gamybos įmonėse – ir tam yra gera priežastis. Šie įrenginiai naudoja skriejiklio ir rankeninio veleno sistemą jėgai generuoti. Skriejiklis kaupia sukimosi energiją, kuri perduodama per rankeninį velenu ir varo stūmoklį žemyn. Pagal Stamtec techninį palyginimą , tradiciniai mechaniniai presai pasiekia didžiausias gamybos našumas, ypač vykdant lygių detalių gamybą su paprastesniais ir mažesnio gylumo formavimo reikalavimais.

Kas daro mechanines sistemas tokias greitas? Paprastumas. Energija jau yra sukaupta besisukančiame skriejiklyje ir gali būti iškart išleista. Mechaniniais varikliais varomi štampavimo įrenginiai gali atlikti šimtus ciklų per minutę aukšto tūrio štampavimo operacijoms. Automobilių, buitinės technikos ir įrankių gamintojai labai priklauso nuo šios technologijos progresyvioms štampavimo operacijoms, kuriose svarbiausias yra greitis.

Hidrauliniai presai naudoja visiškai kitą požiūrį. Vietoj kaupiamos mechaninės energijos jie naudoja skysčio slėgį – paprastai į cilindrą siurbiama alyva – kad judintų stūmoklį. Šis konstrukcinis sprendimas suteikia tai, ko negali mechaniniai presai: pilną naudingąją apkrovą bet kurioje eigos vietoje. Hidraulinio preso šablonų rinkinys gali taikyti maksimalią jėgą nepriklausomai nuo to, ar stūmoklis yra eigos viršuje, viduryje ar apačioje.

Ši lankstumas daro hidraulinius presų šablonus pageidautinus giliosios traškinimo operacijoms. Formuojant talpas, cilindrus, dubenėlių formos dalis ar bet kokias kitas dalis, kurioms reikia žymaus medžiagos tekėjimo, galimybė taikyti nuolatinį slėgį visoje eigoje neleidžia medžiagai plyšti ir užtikrina švelnesnius rezultatus. Hidrauliniai presų įrankiai taip pat puikiai tinka operacijoms, kurioms reikia „palaukti“ – laikyti slėgį eigos apačioje tam tikrą laiką.

Kokia kaina? Greitis. Hidraulinės sistemos tiesiog negali prilygti mechaninių presų cikliniam dažniui. Jos taip pat paprastai mažiau tikslūs ir pakartotini, kaip nurodyta pramonės palyginimai tačiau sudėtingo formavimo atveju, kai svarbesnė tikslumas nei gamybos apimtis, hidraulinės sistemos pasiekia rezultatus, kurių mechaninėms presėms sunku pasiekti.

Kada servotechnologija yra naudinga

O kas, jei galėtumėte sujungti mechaninį greitį su hidrauline lankstumu? Būtent tai ir pasiekia servorinės presės. Šios mašinos tradicinį skriejiklį, sankabą ir stabdį pakeičia didelės galios servomotoriais, kurie užtikrina visą darbinę energiją bet kokiu greičiu – net ir sustojus.

Skirtumas yra transformacinis. Pagal Stamtec inžinerinės komandos teigimą, servopresės gali keisti greitį visuose stumbro judėjimo etapuose – greitai judėdamos neveikiamuoju etapu ir sulėtindamos iki optimalaus formavimo greičio, kai pradedama veikti medžiagą. Dėl šios galimybės kai kurios gamyklos padvigubino savo gamybos apimtis.

Pramoninė diezų pjovimo mašina su servotechnologija siūlo programuojamas stumbro profilių, įskaitant:

• Giliąjį formavimą - Lėtesnius formavimo greičius su pilna energija
• Daugiapraėjimo operacijos - Kelis formavimo veiksmus viename cikle
• Svyruoklinis režimas - Kintamos eigos ilgio reikšmės (naudojant tik 2, 4 arba 6 colius iš viso 8 colių eigos)
• Imituojamas jungiamosios grandinės judėjimas - Specializuotų mechaninių presų charakteristikų atkūrimas

The pramoninis štampavimo įrenginys varomas servopavaros technologija, ypač puikiai veikia konsolidacijos scenarijuose. Servopresas dažnai vienoje stotyje gali atlikti daugiau traukimo ir formavimo operacijų nei tradicinis mechaninis presas – keliomis stotimis. Tai reiškia mažiau presų, mažesnius štampavimo stalų plotus ir sumažintus patalpų ploto reikalavimus.

Žinoma, servopresai turi didesnes pradines sąnaudas. Varikliai, valdymo sistemos ir programavimo galimybės reiškia reikšmingas investicijas. Pagrindine prasme jie vis dar yra mechaniniai presai, kurie maksimalią naudingąją apkrovą pasiekia arti eigos pabaigos. Tačiau taikymams, kuriems reikalinga pilna naudingoji apkrova visą visą eigos ilgį, hidrauliniai presai ir toliau turi privalumų štampavimo įrankių konfigūracijoje.

Gamintojas	Mechaninis presas	Hidraulinis spaudimas	Servo presas
Greitį Apibrėžiantys Rodikliai	Aukščiausias – idealus didelio apimties gamybai	Lėčiausias – tinkamas sudėtingam formavimui	Aukšta – mechaninio greičio artėjimas su lankstumu
Tonų prieinamumas	Pilna naudingoji galia tik arti įsibėgėjimo stūmoklio eigos pabaigos	Pilna naudingoji galia bet kuriuo stūmoklio eigos tašku	Pilna naudingoji galia arti įsibėgėjimo stūmoklio eigos pabaigos
Tikslumo lygis	Aukšta tikslumas ir pakartojamumas	Žemesnė tikslumo ir pakartojamumo laipsnis	Aukštas tikslumas su programuojama valdymo sistema
Energetinė efektyvumas	Efektyvu – naudoja kaupiamąją skriejo energiją	Didesnė energijos sąnauda esant pilnai naudingajai galiai	Efektyvu – pilna energija bet kokiu greičiu
Stūmoklio judėjimo ilgio lankstumas	Fiksuotas įstumimo ilgis (paprastai)	Kintamas įspaustinio judėjimo ilgis	Visiškai programuojamos ėjimo schemos
Pradinė kaina	Jaudausai žemas	Jaudausai žemas	Visai aukštas
Geriausi taikymo atvejai	Paeiliui veikiantys štampavimo įrankiai, iškirpimas, paprastas formavimas	Giliuoju štampavimu, sudėtingos formos, laukimo operacijos	Sudėtingas formavimas, konsolidacija, kintamas gamybos tūris

Šių technologijų pasirinkimas visiškai priklauso nuo jūsų gamybos reikalavimų. Ar norite maksimaliu našumu gaminti plokščius automobilių štampuojamus gaminius? Mechaniniai presai vis dar yra aukso standartas. Ar reikia formuoti gilias cilindrines dalis, kuriose būtina tiksliai kontroliuoti medžiagos srautą? Hidrauliniai presai suteikia reikiamą valdymą. Ar ieškote universalumo, kad galėtumėte efektyviai ir greitai apdoroti įvairaus tipo detalių? Servo technologija pateisina savo didesnes investicijas.

Šių varomųjų mechanizmų supratimas padeda geriau įvertinti reikiamą spaudimo jėgą (tonažą) ir medžiagų suderinamumą konkrečioms jūsų aplikacijoms – tai lemiamosios skaičiavimo operacijos, kurios galiausiai nulemia, kokio dydžio presą jūsų gamybos procesui reikia.

Tonažo skaičiavimas ir medžiagų suderinamumas

Jūs jau matėte įrangos tipus. Dabar kyla klausimas, kuris atskiria sėkmingas operacijas nuo brangiai kainuojančių klaidų: kiek jėgos iš tikrųjų reikia jūsų taikymui? Neteisingai atlikus šį skaičiavimą kyla rimtų problemų. Jei detalę apdorosite per mažos galios presu, susidursite su įrangos nuovargiu, pažeidimais ir reikšmingu simplydymu. Jei detalę apdorosite per didelės galios presu, efektyvumas staigiai sumažės, o sąnaudos – ženkliai išaugs. Paanalizuokime matematinę formulę, kad nuo pat pradžių teisingai parinktumėte savo lakštinių metalų štampavimo preso galios parametrus.

Jūsų tonų reikalavimų apskaičiavimas

Pagrindinis tonų skaičiavimas remiasi trimis pagrindiniais kintamaisiais: pjovimo ilgiu (kontūru), medžiagos storiu ir medžiagos pjovimo atsparumu. Skylų gręžimui ir kraštų apdirbimui taikoma tokia formulė:

Tonų kiekis = Kontūras (mm) × Storis (mm) × Pjovimo atsparumas (kgf/mm²) × Apsaugos koeficientas (1,1–1,2) ÷ 1000

Skamba paprasta? Štai kur prasideda įdomu. Pag according to Auto/Steel Partnerystės tyrimų, senosios patirtinės taisyklės, kurios veikė prieš dešimtmečius, dabar dažnai nepakankamai įvertina reikiamą tonazą – ypač naudojant šiandienines pažangias aukštosios stiprybės plieno rūšis (AHSS). Šie nauji medžiagų tipai suteikia dvigubai didesnę stiprybę nei tradiciniai aukštosios stiprybės plienai, išlaikydami panašią formavimo gebą, todėl bet kuriuos skaičiavimo klaidų dydžius dar labiau padidina.

Panagrinėkime praktinį pavyzdį iš Keyence apdirbimo formulių : SUS304 nerūdijančiojo plieno perforavimas su 100 mm pjovimo kontūru, 3 mm storio ir 53 kgf/mm² pjovimo atsparumu reikalauja maždaug 17,49 tonos – laikant 1,1 saugos koeficientą. Pakeitus medžiagą į minkštąjį plieną su 35 kgf/mm² pjovimo atsparumu, reikalavimas sumažėja iki maždaug 11,5 tonos. Medžiagos pasirinkimas radikaliai keičia jūsų preso šablonų parinktį.

Šie veiksniai tiesiogiai įtakoja jūsų tonazės skaičiavimą:

• Pjovimo kontūras - Linijos, kurią reikia apkarpyti, pradurti arba iškirpti, bendras ilgis. Sudėtingesniems kontūrams su ilgesniais perimetrais reikia didesnės tonazės.
• Medžiagos storis - Storesnė medžiaga reikalauja proporcingai didesnės jėgos. Tačiau faktinis pjovimas vyksta tik 20–50 % įgriovimo gylį prieš susilaužant, todėl visada nenaudojamas visas storis.
• Pjūvės atsparumas - Paprastai įvertinama kaip 60 % nuo tempimo stiprio, nors ši vertė priklauso nuo medžiagos mikrostruktūros. Ypač sunku taikyti šią prielaidą aukšto stiprio plienams (AHSS).
• Iškirptuvės tarpas - Mažesnės žingsnio tarpinės padidina trintį ir reikalaujamą jėgą. Jūsų metalinės štampavimo šablonų rinkinio konstrukcija tiesiogiai veikia reikiamą tonazę.
• Girtimo būdas - Kirpimo įrankių pjovimo kampai sumažina akimirkinę jėgą, nes pjovimo procesas išsisklaido visame įrankio judėjimo kelio ilgyje.
• Smėliojimas - Tinkama tepalų naudojimo sistema sumažina trintį tarp pjovimo šablonų ir apdirbamojo gaminio, todėl mažėja reikalaujama jėga.

Lenkimo operacijoms skaičiavimai keičiasi. Reikės įvertinti lenkimo ilgį, V-formos matricos plotį, medžiagos storį ir tempimo stiprumą. Taip pat taikomas pataisos koeficientas, pagrįstas V-formos matricos pločio ir storio santykiu. Formavimo ir traukimo operacijos tampa dar sudėtingesnės, nes reikia įvertinti paviršiaus plotą, medžiagos tekėjimą ir atšokimo savybes.

Medžiagos storis ir preso našumas

Skirtingi metalai po slėgiu elgiasi labai skirtingai, todėl jūsų preso šablonai turi būti pritaikyti šioms skirtumams. Štai ką reikėtų žinoti apie dažniausiai naudojamas medžiagas:

Mild steel minkštasis plienas lieka labiausiai atlaidžiausia parinktimi metalo šabloniniam pjovimui. Jo tempimo stiprumas yra apie 44 kgf/mm² (apytiksliai 430 MPa), todėl jis formuojamas prognozuojamai ir toleruoja platesnius šablonų tarpus. Dauguma standartinių tonų skaičiavimų buvo sukurti remiantis minkštuoju plienu kaip bazine medžiaga.

Nerūdantis plienas reikalauja žymiai didesnės jėgos – apie 20 % didesnės nei švelniojo plieno tokioms pačioms storio reikšmėms. Pavyzdžiui, SUS304 turi 53 kgf/mm² tempimo stiprį. Šis medžiagos taip pat įsitempia deformuojant, todėl paeiliui vykdomose operacijose kiekvienoje stotyje gali būti pastebima vis didesnė pasipriešinimo augimas.

Aliuminis kyla priešinga problema. Žemesnis tempimo stipris (apie 10–30 kgf/mm², priklausomai nuo lydinio) reiškia, kad reikia mažesnės jėgos, tačiau medžiagos minkštumas reikalauja tiksliau parinktų štampų tarpų, kad būtų išvengta per didelio kraštų sušvelninimo (burring). Jūsų lakštinių metalų štampų projektavimą reikia pritaikyti pagal aliuminio polinkį sukibti su įrankių paviršiais (galling).

Kviečių ir kitų rūšių yra vidutinio stiprio ir puikios deformuojamumo medžiagos. Šios medžiagos dažnai parenkamos elektrinėms detalėms, kur svarbesnė yra laidumas nei konstrukcinis stipris.

Pažangiosios aukštos stiprumo plieno rūšys sukelia didžiausią skaičiavimo iššūkį. Jų tempimo stipris gali siekti 1500 MPa arba daugiau – tai nuo trijų iki penkių kartų didesnė vertė nei švelniojo plieno, todėl kiekviena įvertinimo klaida sustiprėja. Automobilių/plieno partnerystės tyrimas dokumentuoja atvejus, kai atrodo maži detalės, reikalaujančios nedidelio tonažo, iš tikrųjų reikalavo dvigubai didesnių presų, kad būtų pateikta pakankama energija.

Kodėl neteisingai parinkto preso tonažo klaidos yra brangios

Per mažo preso parinkimas sukelia nedelsiant kylančias problemas. Kai viršutinės apkrovos viršija jo galimybes, kyla rizika pažeisti rėmą, stūmoklį, įvorę ir varomuosius komponentus. Net jei žalingų pasekmių nedėloma nedelsiant, nuolatinis veikimas arti maksimalios galios ribos greitina dėvėjimąsi ir sukelia ankstyvus gedimus.

Bet čia yra tai, ką daugelis praleidžia: tonažas nėra vienintelis svarbus veiksnys. Taip pat vienodai svarbi bendra energija per visą stūmoklio eigos ciklą. Mechaninis presas gali turėti pakankamą viršutinį tonažą mirksnio taške (BDC), tačiau vis tiek užstrigti, nes jo skriejiklis negali sukaupti pakankamai energijos, kad būtų baigta formavimo operacija. Tai vyksta dažniau su AHSS medžiagomis, kurios reikalauja pastovios jėgos per reikšmingą stūmoklio judėjimą.

Perdides dydžio parinkimas sukelia įvairias problemas. Pramonės tyrimų pavyzdys su rėminiu laikikliu – mažas 6" × 6" AHSS detalė, kuri teoriškai telpa į 600 tonų presą, – iš tikrųjų reikalavo 1200 tonų preso pakankamai energijos tiekimui. Mažos šablono naudojimas 180 colių preso stalčio centre sukėlė ergonomines sunkumus operatoriams, lėtesnius ciklo laikus ir žymiai didesnius apkrovos rodiklius.

Sprendimas? Išeiti už paprastų patarimų ribų. Šiandien geriausia praktika apima baigtinių elementų analizės (FEA) modeliavimą kartu su tikslia medžiagų charakterizacija. Programinė įranga gali prognozuoti ne tik maksimalią apkrovą, bet ir jėgos kreives visuose stumbro judėjimo etapuose bei nuo centro pasislinkusios apkrovos pasiskirstymą. Šie duomenys padeda pasirinkti preso šablonus ir įrangą, kurie atitinka tikruosius jūsų reikalavimus, o ne blogiausio atvejo įvertinimus.

Supratę reikiamą tonazą, kitas svarbiausias veiksnys yra paties šablono projektavimas – ypač tai, kaip tarpeliai, formavimo strategijos ir įrankių pasirinkimas veikia jūsų gaminamų detalių kokybę.

Štampavimo šablonų projektavimo pagrindai, užtikrinantys aukštos kokybės rezultatus

Jūs jau apskaičiavote reikiamą spaudimo jėgą ir pasirinkote spaudimo įrangos tipą. Dabar ateina veiksnys, kuris galiausiai nulemia, ar gaminsite be defektų detalių, ar neįveikiamus brokuotus gaminius: štampavimo šablono projektavimas. Naudojamas štampavimo šablonas – jo geometrija, tarpai ir konstrukcija – tiesiogiai kontroliuoja kraštų kokybę, matmeninę tikslumą ir įrangos veikimo trukmę iki pirmojo techninio aptarnavimo.

Štampavimo šablono tarpas ir jo poveikis detalės kokybei

Štampavimo šablono tarpas – tarpas tarp kaladės pjovimo krašto ir štampavimo šablono mygtuko pjovimo krašto – gali atrodyti kaip nereikšminga smulkmena. Iš tikrųjų tai vienintelis svarbiausias veiksnys, lemiantis sėkmingą kaladės darbą. Remiantis Dayton Lamina plačiais tyrimais, kuriuose buvo atlikta daugiau nei 10 000 tarpų bandymų, šio tarpo optimizavimas dramatiškai paveikia burio aukštį, įrankių tarnavimo laiką ir bendrą skylės kokybę.

Štai kas vyksta pjovimo metu: kai jūsų įrankis prasveria medžiagą, įtrūkimai susidaro abiejų – įrankio ir matricos – pjovimo kraštuose, tiek lakšto viršutinėje, tiek apatinėje paviršiuje. Su tinkamu tarpu šie įtrūkimai susijungia švariai, išlaisvindami šuką ir lygiai išleisdami pjovimo jėgą.

Kas nutinka, kai tarpas netinkamas? Dažna klaida – nustatyti per mažą tarpą, manytant, kad tai pagerins krašto kokybę. Iš tikrųjų vyksta priešingas reiškinys. Kai tarpas nepakankamas, viršutiniai ir apatiniai įtrūkimai praktiškai nesusitinka, todėl susidaro antrieji įtrūkimai ir dvigubos lūžties linijos. Taip pat medžiaga stipriau „sulaiko“ įrankį, todėl padidėja ištraukimo jėgos ir atsiranda abrazyvinis ausis, kuris sutrumpina tiek įrankio, tiek matricos gyvenimo trukmę.

Tradicinė pramonės patirtimi paremta taisyklė – 5 % atstumo nuo kiekvienos plokštumos – daugelyje taikymų duoda priimtinus rezultatus. Tačiau Dayton įmonės sukurtų tarpų tyrimai parodo, kad žymiai padidinti tarpai (iki 28 % kiekvienoje plokštumoje tam tikriems medžiagų tipams) iš tikrųjų gali sumažinti kraštų iškilimą, padidinti smūginio įrankio tarnavimo laiką ir pagerinti skylės kokybę. Optimalus tarpas priklauso nuo:

• Saugos stebuklis - Storesnės medžiagos paprastai toleruoja platesnius tarpus
• Medžiagos tempimo stipris - Aukštesnio stiprio plienai reikalauja kitokių tarpų procentinių dydžių nei minkštasis plienas
• Kietumas - Kietesnės medžiagos (matuojamos Brinello arba Rokvelo skalėmis) lūžta kitaip
• Paraiškos reikalavimai - Ar jūs labiau vertinate šlifavimo zonos ilgį, kraštų iškilimą ar įrankio tarnavimo laiką

Skylų išpjovos, kurias sukuria jūsų spaudimo šablonas, pasako istoriją. Optimalus šablono tarpas sukuria skylų išpjovas su nuolatine, apšviesta kraštine, kurios storis sudaro maždaug vieną trečdalį medžiagos storio, taip pat su lygiu lūžio paviršiumi, kuris yra išlygintas su šia kraštine. Šiurkštūs lūžio paviršiai su per dideliu krašto iškilimu rodo per didelį tarpą. Netolygūs lūžio paviršiai su netolygiais apšviestais kraštais ir antrine pjovimo plokštuma rodo nepakankamą tarpą.

Tikslumo ir ilgaamžiškumo projektavimas

Be tarpo, keletas šablonų projektavimo principų nulemia tai, ar jūsų įrankiai duos nuoseklius rezultatus tūkstančius – ar net milijonus – ciklų. Skylų išpjovų spaudimo presai reikalauja įrankių, suprojektuotų tam tikriems jiems kylantiems įtempimams.

Formavimo šablonai susiduria su kitokiomis problemomis nei pjovimo šablonai. Kai metalas formuojamas lenkiant, traukiant ar reljefuojant, medžiagos srautas tampa lemiamas veiksnys. Pagal PEKO Precision inžinerinės konsultacijos rekomendacijas efektyvus įrankių ir šablonų projektavimas reikalauja gilaus supratimo tiek apie medžiagų savybes, tiek apie vykstančius mechaninius procesus.

Lenkimo šablonai lakštiniam metalui sukelia reiškinį, kurį turi įvertinti kiekvienas projektuotojas: atšokimą. Kai lenkimo jėga pašalinama, medžiaga dėl tamprumo atstatymo dalinai grįžta į pradinę formą. CHAEOERO tyrimų patvirtina, kad atšokimas priklauso nuo medžiagos takumo ribos, tamprumo modulio, lenkimo spindulio, lenkimo kampo ir lakšto storio.

Atšokimo kompensavimo formulė pateikia pradinį orientyrą:

δθ (perlenkimo kampas) = θ × (E × t) / (2 × σ × R)

Čia θ – tikslinis lenkimo kampas, E – tamprumo modulis, t – storis, σ – takumo riba, o R – lenkimo spindulys. Operatoriai naudoja šią formulę, kad apskaičiuotų išankstinio kompensavimo kampus tiksliajam lenkimui.

Paeškiniai šablonai yra pažangiausias įrankių šablonų metodas. Kelios operacijos vyksta paeiliui, kai medžiaga juda per stotis viename presavimo cikle – skylės gręžimas, lenkimas, formavimas ir apipjaustymas viskas vyksta viename šablone. Pagal PEKO analizę, inžinieriai turi atsižvelgti į kaladėlių ir šablono ertmių tinkamą išdėstymą, medžiagos deformacinio sustiprėjimo savybes bei padavimo sistemos projektavimą, kad užtikrintų sklandų medžiagos judėjimą.

Pagrindiniai šablonų projektavimo aspektai, kurie veikia tiek kokybę, tiek ilgaamžiškumą, yra:

• Medžiagos tekėjimo analizė - Metalo judėjimo prognozavimas formavimo metu neleidžia plonėjimui, plyšimams ir raukšlėjimuisi. Kompiuterinės inžinerinės analizės (CAE) modeliavimas padeda optimizuoti iškirptos detalės formą ir šablono geometriją dar prieš pradedant apdirbti plieną.
• Atsitraukimo kompensavimas - Lenkimo šablonuose įrengiamos perlenkimo kampų reikšmės, koreguojami kaladėlių spinduliai ir optimizuojamas laikas, kurį kaladėlė išlieka žemiausioje eigos pozicijoje, kad būtų kompensuotas tampriojo atsistatymo poveikis.
• Atsparumas dilimui - Įrankių plieno pasirinkimas (A2, D2 arba lydiniai plienai) pagal numatomą gamybos apimtį ir apdorojamą medžiagą. Kietesnėms medžiagoms reikia kietesnių įrankių.
• Ištraukimo jėgos - Tinkamai suprojektuotos ištraukiamosios sistemos neleidžia medžiagai prilipti prie smigčių ištraukiant. Spyruoklinės ištraukiamosios sistemos arba išstumiamuosius elementus turinčios smigtys sumažina šukų traukimą.
• Vadovaujančiosios sistemos - Tikslūs vadovaujamieji elementai užtikrina tikslų medžiagos pozicionavimą kiekviename progresyvaus štampavimo poste, taip išlaikant leistinąsias nuokrypių ribas daugiapostėse operacijose.

Leistinieji nuokrypiai ir tikslumo lygiai

Kokio tikslumo galima realiai tikėtis iš štampavimo presų? Tai priklauso nuo įrankių kokybės, preso būklės ir medžiagos vientisumo. Gerai prižiūrima įranga su aukšto tikslumo įrankių komponentais paprastai pasiekia:

• Matmenų tolerancija - ±0,05 mm iki ±0,1 mm išdurtybų matmenų nuokrypius daugumoje taikymų
• Kampinės tolerancijos - ±0,5° lenkiamų elementų nuokrypius su tinkama atšokimo kompensacija
• Padėties tikslumas - ±0,1 mm tarp elementų sąsajų nuokrypius progresyviuose štampuose

Aukštesnė tikslumo laipsnis yra pasiekiama, tačiau tam reikia investuoti į orientacinės sistemos, temperatūros kontrolės ir dažnesnių techninės priežiūros intervalų įrengimą. CHAOERO atvejo tyrimai parodo, kad su optimizuotais įrankiais ir procesų parametrais nerūdijančiojo plieno lenkimas gali pasiekti 90° ±0,5° nuokrypį po atšokimo, o aliuminio korpusų gamyba – ±0,3° tikslumą.

Keičiamosios įdėklų detalės štampuose sumažina dilimo poveikį, leisdamos atnaujinti įrankius be viso štampo pakeitimo. Reguliarios techninės priežiūros procedūros – valymas, tepimas ir patikrinimai – žymiai padidina įrankių tarnavimo trukmę. Šie eksploataciniai veiksniai yra tokio pat svarbos kaip ir pradinis projektavimas, todėl dabar pereiname prie saugos apsaugos klausimų ir geriausių praktikos metodų, kurie apsaugo tiek jūsų darbuotojus, tiek įrangą.

Saugumo svarbos ir geriausia praktika

Tikslūs įrankiai ir tobula tonų skaičiavimų sistema nieko nereiškia, jei operatorius susižeidžia. Metalinių štampų presų eksploatacija susijusi su milžiniškomis jėgomis, greitai judančiomis detalėmis ir spaudimo vietomis, kurios per milisekundę gali sukelti rimtą žalą. OSHA pavojingos energijos nurodymai , su nekontroliuojamais energijos išsiskyrimais remonto metu susiję sužeidimai apima elektros smūgius, suspaudimus, pjovimus, įpjovimus, amputacijas ir kaulų lūžius. Pažvelkime į sistemas ir procedūras, kurios užtikrina jūsų komandos saugą, vienu metu išlaikant našumą.

Būtinosios saugos sistemos ir protokolai

Kiekvienas kalapso ir štampavimo preso veikimas reikalauja kelių apsaugos sluoksnių. Įsivaizduokite saugos sistemas kaip seriją barjerų – jei vienas iš jų versiasi, kiti vis tiek apsaugos jūsų darbuotojus. Šiuolaikinė apsauga yra daug daugiau nei paprasti įrėminiai apsauginiai įtaisai.

Mašinų apsauga sudaro jūsų pirmąją gynybos liniją. Pag according to „The Fabricator“ saugos analizė , fiziniai barjerai turi apsaugoti visus prieigos taškus – ne tik mašinos priekį, bet ir stūmoklio galus bei sritis už preso, kur atgaliniai matavimo įtaisai sukuria papildomų pavojų. Vartai arba tvora už preso neleidžia kam nors patekti į užpakalinę dalį ir būti pagautam staigiai judančių komponentų.

Šviesos perdangos yra populiariausia spaustuvų apsaugos forma. Šie optoelektroniniai įrenginiai sukuria nematomą infraraudonųjų spindulių barjerą. Kai veikiant įrenginiui spindulių raštas yra pertrūkdomas, įrenginys nedelsiant sustoja. Penki skirtingi tipai skirti skirtingoms programoms:

• Paprastieji šviesos užuolaidos - Reikalauja, kad operatorius visą laiką liktų už apsaugomosios zonos per visą įspaudimo ciklą
• Šviesos užuolaidos su pritemdinimu - Išsijungia, kai įspaudimo įrankis yra ne toliau kaip 0,25 colio nuo kaladės, pašalindamas pavojingą tašką
• Spindulių uždengimo šviesos užuolaidos - Leidžia konkrečiams spinduliams būti uždengiami dėl detalių ypatumų, nepaleisdant sustabdymo
• Programuojamos šviesos užuolaidos - Gali prisitaikyti prie skirtingų išpjovimo raštų tarp ciklų, atsižvelgdamos į įvairaus dydžio dalis
• Lazerinės artumo apsaugos - Montuokite tiesiogiai ant stūmoklio ir stebėkite įrangos našumą, įskaitant stabdymo nuotolį ir greitį

Dviejų rankų valdymas reikalauti, kad operatoriai vienu metu naudotų abi rankas – ir išlaikytų jas naudojamas – kol stūmoklis juda per pavojingą jo eigos dalį. Tai fiziškai neleidžia rankoms patekti į kalibruojamą įrangą veikimo metu.

Energijos izoliavimo / žymėjimo (LOTO) procedūros apsaugo darbuotojus techninės priežiūros ir šablonų keitimo metu. OSHA LOTO standartas (29 CFR 1910.147) reikalauja, kad darbdaviai nustatytų procedūras pavojingų energijos šaltinių – elektros, mechaninių, hidraulinių ir pneumatinės – izoliavimui prieš pradedant bet kokius remonto darbus. Kiekvienas šablono pjovimo įrankio keitimas, reguliavimas ar remontas reikalauja tinkamo energijos izoliavimo.

Techninės priežiūros praktikos, kurios prevencijos tikslais užkerta kelią gedimams

Jūsų šablono pjovimo įrankių investicija duoda naudingumo tik tuomet, kai ji tinkamai prižiūrima. Neprižiūrimi įrankiai ne tik gamina netinkamus gamininius – jie taip pat sukuria saugos pavojų, kai komponentai netikėtai sugenda veikiant apkrovai.

Tinkamas štampų tvarkymas prasideda specializuota saugykla. Štampai turėtų būti dedami ant medinių rąstukų arba apklotų paviršių, jų negalima tiesiogiai dėti vieną ant kito. Viršutinės ir apatinės štampo pado dalys saugojimo metu turėtų likti sujungtos varžtais, kad būtų išlaikyta tinkama padėtis ir apsaugoti tiksliai apdirbti paviršiai. Klimatu kontroliuojama saugykla neleidžia susidaryti rūdžiui ir korozijai, kurios gali pažeisti kritines tarpas.

Reguliarios patikros leidžia aptikti problemas dar prieš joms sukeldant gedimus. Patikrinkite:

• Dėmesio ženklus ant kaladėlių ir štampo mygtukų, kurie rodo tarpų problemų
• Skilimų ar šipulių pjovimo kraštuose
• Užsikimšimą ar bruožus vedamųjų strypų ir įvorėse
• Spyruoklių nuovargį atskyrimo ir išstumimo įrenginiuose
• Išsivyniojusius tvirtinimo elementus visame štampo komplekte

Prieš pradedant bet kokį gamybos ciklą su savo štampo įranga, atlikite šią saugos patikrinimų sąrašą prieš paleidžiant įrenginį:

1. Įsitikinkite, kad visi apsauginiai įtaisai yra vietoje ir veikia – išbandykite šviesos užuolaidas ir artumo jutiklius
2. Patikrinkite, ar buvo pašalinti visi izoliavimo / žymėjimo prietaisai ir ar visi darbuotojai yra toli nuo įrenginio
3. Patikrinkite štampavimo plokštumų paviršius dėl šiukšlių, pažeidimų ar svetimkūnių
4. Patikrinkite, ar štampavimo rinkinys tinkamai pritvirtintas prie preso pagrindo ir stūmoklio
5. Patikrinkite vedančiųjų smeigčių ir įvorčių išdėstymą rankiniu ciklinimu
6. Išbandykite dviejų rankų valdymo sistemas ir avarinio sustabdymo funkcijas
7. Įsitikinkite, kad medžiagos padavimo sistemos yra valytos ir tinkamai išlygiuotos
8. Prieš perjungdami į gamybos greitį, paleiskite kelis lėto greičio bandymo ciklus

Dažniausiai pasitaikančios eksploatacijos klaidos ir jų pasekmės

Supratę, kas vyksta neteisingai, galėsite to išvengti. Šios klaidos nuolat sukelia sužalojimus ir įrangos pažeidimus:

Apsilipdant saugos įrenginiams - Kartais operatoriai išjungia šviesos užuolaidas arba blokuoja tarpininkavimo ribotuvus, kad pagreitintų gamybą. Tai pašalina apsaugą, skirtą apsaugoti nuo amputacijų ir suspaudimo sužalojimų. Jokia gamybos tvarkaraščio reikalavimų negali pateisinti šio rizikos lygio.

Kadės pasiekimas ciklo metu - Net patyrę operatoriai kartais bando reguliuoti medžiagą ar pašalinti šovinius, kai presas veikia. Stūmoklis juda greičiau nei žmogaus refleksai gali reaguoti.

Neteisingas kaltų montavimas - Nepatikrinus uždarymo aukščio, tonų nustatymų ar kaltų lygiavimo prieš pradedant darbą, susidaro sąlygos, kurios gali sukelti įrankių sutreškimą ar preso rėmo pažeidimą – dėl to atskilę dalys gali iššauti pavojingomis greičio reikšmėmis.

Nepaisymas techninės priežiūros intervalų - Išnaudotos vedamosios įvorės leidžia kaltų pusėms poslinkti veikimo metu. Išsekę spyruoklės nebegali tinkamai nuvalyti medžiagos. Abi šios sąlygos sukelia netikėtas jėgas, kurios gali išmesti detalės ar įrankių komponentus.

Darbas vienam be saugos priemonių - Asmuo, nepažįstantis proceso, gali apėjus šviesos užtvarą patekti į pavojingas zonas, kurias operatorius nemato. Fizinės kliūtys prie įrenginio galų tokios situacijos neleidžia.

Investicijos į tinkamas saugos sistemas, darbuotojų mokymą ir techninės priežiūros praktikas apsaugo ne tik jūsų darbuotojus – jos taip pat apsaugo jūsų gamybos grafiką. Sužeidimai sukelia tyrimus, prastovas ir reguliavimo institucijų priežiūrą, kuri daug kartų viršija sąnaudas, susijusias su teisingu darbo vykdymu nuo pat pradžių. Kai saugos pagrindai jau įtvirtinti, kitas svarstomas klausimas yra tai, kaip jūsų metalinė štampavimo presa integruojama į platesnius gamybos procesus.

Metalinė štampavimo presa gamybos procese

Jūsų metalinė štampavimo presa veikia ne izoliuotai. Ji yra vienas iš komponentų didesnėje gamybos ekosistemoje – aprūpinama iš aukštesniojo lygio medžiagų tiekimo sistemų ir sujungta su žemesniojo lygio baigiamosiomis operacijomis. Supratimas, kaip šie elementai veikia kartu, pakeičia jūsų požiūrį: vietoj to, kad matytumėte presą kaip atskirą įrangą, ją pradėsite laikyti integruotos gamybos ląstelės širdimi. Panagrinėkime, kaip viskas susiję.

Iš ritės iki gatavo detalės

Įsivaizduokite, kaip į jūsų įmonę pristatoma 10 000 svarų (apie 4536 kg) plieno ritinio ritė. Kaip ji virsta tūkstančiais tiksliai pagamintų detalių? Šis kelias apima keletą koordinuotų sistemų, kurios veikia idealiai sinchronizuotai su jūsų štampavimo presu.

Pagal Gamintojo analizė apie ritininės linijos integraciją , šiuolaikinėse štampavimo operacijose pasiekiamos didžiausios našumo vertės, kai operatoriai gali valdyti kelias funkcijas iš vieno lietimui jautraus ekrano. Tokia integracija sumažina klaidų tikimybę ir padidina našumą, tuo pat metu mažindama reikalingą grindų plotą, elektros energijos šaltinius bei laidynės reikalavimus.

Tipiškas ritininės medžiagos maitinamu štampavimo presu įrengimo komplektas apima:

• Ritinio atvartytuvą (ritę) - Laiko ritinį ir išvarto medžiagą kontroliuojamu tempu. Pažangios sistemos gali viename mandrеле paruošti kelis ritinius, o laikymo rankena automatiškai sureguliuoja kitą ritinį, kai vienas baigiamas.
• Tiesintuvas - Pašalina ritinio formą (kreivumą, susidarę dėl vyniojimo), naudodama seriją darbo ritulių. Integruoti valdymo įtaisai automatiškai reguliuoja ritulių padėtis remdamiesi saugomais įrankių parametrais.
• Tiektuvas - Tiksliai įspaudžia medžiagos ruošinį į presą kiekvienoje presavimo eigoje. Maitinimo ilgis, greitis ir laikymas tiksliai sinchronizuojami su preso veikla.
• Valdymo kilpa - Palaiko medžiagos kilpą tarp ištiesėjo ir maitintojo, kompensuodamas maitinimo našumo svyravimus ir neleisdama įtempimui paveikti medžiagos padėties.

Bet kurios integruotos ritininės linijos pagrindas yra valdymo sistema. Dideli spalvoti lietimui jautrūs ekranai leidžia supaprastinti parengiamųjų operacijų, gamybos, diagnostikos ir gedimų šalinimo valdymą. Šios sistemos saugo iš anksto nustatytus gamybos parametrus šimtams štampų mašinų paruošimui – galima automatiškai atkurti maitinimo kampą, maitinimo greitį, pilotinio išleidimo parametrus, perėjimo aukštį, ruošinio vediklių padėtis ir ištiesėjo nustatymus keičiant darbus.

Ši automatizacija žymiai sumažina perjungimo laiką. Vietoje to, kad operatoriai rankiniu būdu reguliuotų kiekvieną komponentą, jie iškviečia įrašytas reikšmes, o sistema pati konfigūruojasi. Rankinės štampavimo mašinos metodas – kai operatoriai rankiniu būdu praveda medžiagą ir reguliuoja kiekvieną stotį – vis dar naudojamas prototipų gamybai ir trumpoms serijoms, tačiau didelės apimties gamybai reikia integruotos automatizacijos.

Spaudimo operacijų integravimas į gamybos linijas

Jūsų pjovimo presas yra tik viena stotis gamybos procese. Tai, kas vyksta prieš ir po štampavimo, lemia bendrą linijos efektyvumą tiek pat, kiek ir pats preso veikimas.

Dvi pagrindinės dalų judėjimo per štampavimo operacijas schemos:

Progresyvus štampavimas medžiagą išlaiko nepertraukiamu juostos pavidalo ruošiniu. Pagal Keysight štampavimo proceso analizę progresyviosios presės atlieka sekos veiksmus nuolatinėje metalo juostoje vienoje presėje. Kelios operacijos sujungiamos viename šablonų rinkinyje, leisdamos aukšto greičio gamybą su sumažintu detalės apdorojimu ir puikiu pakartojamumu. Šis metodas ypač tinka mažoms detalėms, pvz., laikikliams ir spaustukams, gaminamiems dideliais kiekiais.

Pervadinis kalnojimas perkelia atskiras detales tarp stoties. Perkeliamosios presės naudoja mechaninius pirštus, judančius batus arba robotizuotas sistemas, kad detales perkeltų per kelias operacijas toje pačioje mašinoje. Šis metodas tinka sudėtingoms detalėms, kurios reikalauja operacijų, negalimų atlikti, kol medžiaga lieka juostos pavidalo – pvz., giliems įtempimams, kurie kitaip trukdytų gretimoms stotims.

Pasirinkimas tarp partijinės gamybos ir nuolatinės štampavimo gamybos paveikia viską – nuo atsargų lygio iki darbo jėgos poreikio:

• Serijinė gamyba - Vieno detalės numerio gamybos serijos, po to perjungimas prie kito. Veikia gerai, kai perjungimo laikas yra reikšmingas lyginant su gamybos laiku arba kai žemesnės grandies operacijos negali sekti štampavimo greičio.
• Nepriklausomas gamybos procesas - Specializuotos linijos, nuolat gaminančios vieną detalės numerį. Pašalina perjungimo nuostolius, bet reikalauja pakankamo apimties, kad būtų pateisinama specializuota įranga.
• Lankstios ląstelės - Greitai keičiamos įrankinės ir integruoti valdymo sistemos leidžia greitai perjungtis tarp skirtingų detalės numerių, pasiekiant beveik nuolatinę efektyvumą kartu su partijų lankstumu.

Žemesnės grandies operacijos jungiamos tiesiogiai prie preso išėjimo. Detalės gali būti perduodamos į:

• Anulines formavimo operacijas, skirtas savybėms, kurios negali būti pasiektos pagrindinėje štampoje
• Suvirinimo ląsteles, kuriose kelios štampuotos detalės sujungiamos į surinktinius mazgus
• Baigiamąsias linijas, skirtas metalo dengimui, dažymui ar dengimui
• Surinkimo stotis, kur štampuotos detalės tampa komponentais didesniuose gaminiuose

Kokybės kontrolės integracija

Kaip žinote, kad kiekvienas detalės elementas atitinka technines sąlygas, kai per minutę gaminama šimtai detalių? Šiuolaikiniai spaustuvų pjovimo šablonai integruoja kokybės stebėseną tiesiogiai į gamybos procesą, o ne remiasi tik po proceso vykdoma patikra.

Pagal Eigen Engineering kokybės analizę, tikslaus metalo štampavimo procese reikalaujama nuolatinės kontrolės visose gamybos etapų stadijose – ne tik atsitiktinės patikros skirtingose vietose. Procese įdiegtos pažangios metalo štampavimo sprendimų sistemos užtikrina nuolat vienodą kokybę.

Įmontuota į įrankį jutiklinė sistema užtikrina realiuoju laiku vykdomą stebėseną kiekviename spaustuvų judėjimo cikle. Jutikliai aptinka:

• Detalės buvimą ir tinkamą padėtį prieš spaustuvų ciklą
• Išmestos šukos išmetimo patvirtinimą, kad būtų išvengta dvigubo smūgio
• Medžiagos padavimo tikslumą, užtikrinant teisingą medžiagos judėjimą
• Jėgos svyravimus, kurie rodo įrankio nusidėvėjimą ar medžiagos savybių pasikeitimą

Šie štampavimo įrankiuose įmontuoti detektorių sistemos apsaugo įrankius nuo neplanuotos žalos, kurią gali sukelti atliekos, medžiagos svyravimai ar neteisingi padavimai. Proceso pabaigoje štampavimo įrankiuose įmontuoti jutikliai taip pat patikrina gaminio atitiktį reikalavimams, prieš tai, kai detalės palieka presą.

Statistinė procesų kontrolė (SPC) naudoja kontrolines diagramas realiuoju laiku stebėti štampavimo procesą. Procesui nustatomos priimtinos ribos ir kritinės savybės, o SPC programinė įranga automatiškai fiksuoja nuokrypius nuo nustatytų normų. Tai padeda procesų valdytojams nustatyti aktualias tendencijas ir įdiegti sprendimus dar prieš tai, kai išeinantys už leistinų ribų sąlygos sukeltų broką.

Koordinatinių matavimo mašinų (CMM) užtikrina tikslų matmeninį tikrinimą esant siausiausioms gamybos tolerancijoms. Koordinačių matavimo mašinos (CMM) duomenys perduodami į SPC sistemas, todėl inžinieriai gali realiuoju laiku peržiūrėti analizės diagramas ir aptikti problemas, reikalaujančias nedelsiant imtis veiksmų.

Šių kokybės sistemų integracija reiškia, kad problemos aptinkamos nedelsiant – dažnai jau pirmuosiuose defektuotuose detalių vienetuose, o ne po to, kai sukurta visa partija. Kai operatorius gali išspręsti problemas stovėdamas prie metalo štampavimo preso ir tuo pačiu metu peržvelgdamas diagnostikos duomenis ekrane, kuriuo taip pat valdoma gamyba, reakcijos laikas sumažėja nuo valandų iki sekundžių.

Supratimas, kurioje šio platesnio darbo eigų konteksto vietoje telpa jūsų metalo štampavimo presas, padeda priimti geriausius sprendimus dėl įrangos pasirinkimo, linijos išdėstymo ir proceso projektavimo. Įsitvirtinus šiam gamybos požiūriui, galutinis svarstymas yra tinkamo įrangos ir įrankių tiekėjo parinkimas, kuris padėtų įgyvendinti jūsų gamybos viziją.

Tinkamos įrangos ir įrankių tiekėjo parinkimas

Jūs išmokote apie presų tipus, jėgos skaičiavimus, šablonų projektavimo principus ir darbo eigų integraciją. Dabar atėjo sprendimo momentas, kuris viską sujungia: reikia pasirinkti tinkamą įrangą ir tinkamą partnerį, kuris tieks jums šablonus. Šis pasirinkimas paveiks jūsų gamybos galimybes metus – galbūt net dešimtmečius. Teisingas pasirinkimas reiškia nuolatinę kokybę, patikimą pristatymą ir bendradarbiavimo santykius, kurie problemas išsprendžia dar prieš tai, kai jos pasiekia jūsų gamybos plotą. Neteisingas pasirinkimas? Delštos, brangūs pakartotiniai darbai ir nuolatinė nuostoga, kuri stiprėja kiekvieno užsakymo metu.

Vertinant savo gamybos reikalavimus

Prieš susisiekdami su bet kuriuo tiekėju, turite aiškiai suprasti, ko iš tikrųjų siekiate. Tai atrodo akivaizdu? Nustebtumėte, kiek daug gamintojų praleidžia šį žingsnį ir vėliau susiduria su įranga, kuri neatitinka jų tikrųjų poreikių.

Pradėkite nuo gamybos apimties. Ar gaminate pavyzdžių kiekius – galbūt dešimtis ar šimtus detalių bandymams ir patvirtinimui? Ar jums reikia didelės gamybos galios, kuri kasmet gamintų tūkstančius ar milijonus komponentų? Šabloninio pjovimo preso mašina, optimizuota trumpoms serijoms, visiškai skiriasi nuo tos, kurią sukūrėte nuolatinėms gamybos operacijoms. Jūsų apimties reikalavimai tiesiogiai veikia preso tonazą, automatizacijos lygį ir šablonų konstrukciją.

Detalių sudėtingumas taip pat yra svarbus. Paprastos išpjovos operacijos reikalauja paprastų metalo štampavimo šablonų rinkinių. Sudėtingos detalės su keliais lenkimais, įtraukimais ir perforuotomis savybėmis reikalauja progresyvių ar perduodamųjų šablonų, kurie reikalauja žymiai didesnių inžinerinių investicijų. Pramoninis šabloninis pjoviklis, tvarkantis paprastas formas, kainuoja tik nedidelę dalį to, ką kainuoja sudėtingi daugiapoziciniai šablonai.

Medžiagų specifikacijos įveda dar vieną kintamąjį. Hidraulinio preso įrankiai, sukurti minkštajam plienui, gali netinkamai veikti su nerūdijančiu plienu arba aliuminiu. Pažangūs aukštosios stiprybės plienai reikalauja visiškai kitų apsvarstymų – nuo tonų pajėgumo iki štampavimo įrankių tarpų. Pagal Die-Matic gamintojo parinkimo vadovą vienas svarbiausių metalo štampavimo gamintojo parinkimo veiksnių yra jo patirtis su medžiagomis, kurias planuojate naudoti. Skirtingos medžiagos reikalauja skirtingo apdorojimo, įrankių ir procesų.

Biudžeto apribojimai formuoja viską. Tačiau žemiausia kaina retai atitinka geriausią vertę. Metalinės štampavimo plokštės kaina, kuri yra 20 % žemesnė už konkurentų kainas, bet reikalauja dvigubai didesnių techninės priežiūros išlaidų, per visą jos tarnavimo laiką kainuos daugiau. Panašiai, pigūs įrankiai, kuriuos reikia perdirbti kas 50 000 ciklų, kainuos daugiau nei aukštos kokybės štampavimo plokštės, kurios tarnauja 500 000 ciklų tarp techninės priežiūros.

Ko ieškoti pas įrankių partnerį

Kai esate pasiruošę įvertinti potencialius tiekėjus, neapsiribokite tik kainų palyginimais. Santykiai, kuriuos kuriate, įtakos jūsų gamybos sėkmei metus. Štai būtini klausimai, kuriuos reikia užduoti:

• Kokius sertifikatus jie turi? Automobilių pritaikymams būtinas IATF 16949 sertifikatas. Pagal Xometry sertifikatų apžvalgą, IATF 16949 yra kokybės valdymo sistema, sukurtas specialiai automobilių gaminių gamintojams ir orientuota į automobilių gaminių vientisumą, saugą bei kokybę. Nors tai teisiškai nėra privaloma, gali pasirodyti, kad klientai ir tiekėjai nenorės bendradarbiauti su nesertifikuotais partneriais.
• Kokią inžinerinę paramą jie teikia? Ar jie gali optimizuoti jūsų detalių projektus gamybai? Ar jie siūlo prototipavimo ir bandymų paslaugas, kad prieš pradedant masinę gamybą būtų išbandytos ir patobulintos detalės?
• Kaip jie naudoja imitacinės technologijos? CAE (kompiuteriu pagrįsta inžinerija) modeliavimas numato formavimo elgseną, nustato galimus defektus ir optimizuoja štampų geometriją prieš kertant bet kokį plieną. Tai žymiai sumažina plėtros riziką.
• Koks jų įprastas pradinių pavyzdžių gamybos laikotarpis palyginti su gamybos štampais? Greitojo prototipavimo galimybė – kai kurie tiekėjai pristato net per 5 dienas – pagreitina jūsų plėtros grafiką.
• Koks jų pirmojo patvirtinimo rodiklis? Šis rodiklis parodo, kaip dažnai štampai pirmąja gamybos paleidimo eiga gaminami tinkamus detalių vienetus be papildomo apdorojimo. Aukšti rodikliai (90 % ir daugiau – puikūs) rodo patikimus inžinerijos procesus.
• Kiek laiko jie veikia verslo srityje ir koks jų klientų išlaikymo rodiklis? Ilgaamžiai klientai, kurie nuolat grįžta, rodo patikimumą ir nuoseklią kokybę.
• Ar jie gali keisti mastą pagal jūsų poreikius? Jei jūsų gamybos apimtys padidės arba sumažės, ar jie gebės prisitaikyti? Lankstumas yra svarbus ilgalaikiams partnerystės santykiams.
• Kokie kokybės kontrolės procesai įdiegti? Be reikalaujant sertifikatų, paklauskite apie patikrinimo įrangą, bandymų protokolus ir sekamosios kilmės sistemas.

Vertinant potencialius partnerius, keletas įspėjamųjų ženklų turėtų skatinti būti atsargiems. Atkreipkite dėmesį į nestabilų kokybės lygį tarp pateiktų detalių pavyzdžių, prastą ryšį ar lėtą atsakymų gavimą, nenorą pateikti nuorodų į esamus klientus bei trūkumą investicijų į šiuolaikišką įrangą ar technologijas. Šios problemos po sutarties pasirašymo retai pagerėja.

Kodėl sertifikatai ir modeliavimas yra svarbūs

IATF 16949 sertifikatas ypač svarbus visiems, kurie aptarnauja automobilių pramonę. Šis standartas išeina už bendrojo kokybės valdymo ribų ir apima automobilių pramonei būdingus reikalavimus, tarp jų:

• Produkto saugos aspektus
• Defektų prevencijos sistemos
• Variacijų ir š waste mažinimą
• Nuolatinio tobulėjimo sistemas
• Patikimą sekamosios kilmės užtikrinimą visame gamybos procese

Sertifikavimas – tai ne tik popierinis dokumentas. Tai sistemingas kokybės užtikrinimo požiūris, kuris apsaugo jūsų gamybos grafiką ir reputaciją tarp jūsų pačių klientų. Įvertindami metalo štampavimo įrenginio tiekėją, sertifikavimas rodo, kad jis investavo į procesus, kurie sumažina jūsų riziką.

CAE modeliavimas pakeičia štampų kūrimą nuo bandymų ir klaidų metodo į numatomo inžinerinio proceso metodą. Prieš pradedant pjauti bet kokį plieną, modeliavimo programinė įranga imituoja medžiagos tekėjimą, prognozuoja atšokimą, nustato galimą medžiagos suplonėjimą ar susiraušminimą bei optimizuoja iškirpamosios detalės kontūrą. Šis pradinis investicinis etapas neleidžia brangiai kainuojančių netikėtumų bandymų metu – tradiciniame etape, kai naujieji štampai išbandomi ir sureguliuojami, kad būtų gaminamos tinkamos detalės.

Stiprių kokybės sistemų ir pažangaus modeliavimo galimybių derinys duoda matuojamus rezultatus. Panagrinėkite Shaoyi tiksliojo štampavimo formų sprendimai kaip šių principų veikimo pavyzdys. Jų IATF 16949 sertifikavimas ir pažangūs CAE modeliavimo sprendimai užtikrina 93 % pirmojo bandymo patvirtinimo rodiklį – tai reiškia, kad šablonai pirmą kartą gaminant jau sukuria tinkamas detales daugiau nei devynis kartus iš dešimties. Greitasis prototipavimas per trumpiausiai 5 dienos žymiai sutrumpina kūrimo laikotarpius.

Šie rodikliai suteikia konkrečius atskaitos taškus vertinant bet kurį tiekėją. Užduokite potencialiems partneriams: koks jūsų pirmojo bandymo patvirtinimo rodiklis? Per kiek laiko galite pristatyti prototipus? Kokias modeliavimo programas naudojate? Atsakymai, kurie yra žemesni už pramonės lyderių, tokių kaip Shaoyi, rodiklius, gali rodyti galimus kokybės ar gebėjimų trūkumus.

Priimant galutinį sprendimą

Po informacijos surinkimo kaip priimate galutinį sprendimą? Pagalvokite apie svertinės vertinimo matricos sukūrimą, kurioje kiekvienas potencialus partneris įvertinamas pagal jūsų prioritetus. Metalo diekirtuvėms, skirtoms automobilių pramonei, IATF sertifikavimas gali būti labai svarbus, tuo tarpu elektronikos pramonei aptarnaujantis tiekėjas gali pirmiausia vertinti mažų žingsnių tikslumą ir tikslų tolerancijų laikymą.

Nepažeminkite vietos apsilankymų vertės. Įmonės patalpų apžiūra iš arti atskleidžia daugiau nei bet koks anketinis tyrimas. Ar gamybos plotas yra tvarkingas? Ar įranga tinkamai prižiūrima? Kaip darbuotojai bendrauja tarpusavyje ir su lankytojais? Šios pastabos leidžia suprasti įmonės kultūrą ir operacinę drausmę.

Galų gale, prisiminkite, kad pasirenkate partnerį, o ne tik tiekėją. Geriausios gamybos santykiai remiasi bendradarbiavimu, problemų sprendimu ir abipuse investicija į sėkmę. Pasirinkite tiekėją, kuris demonstruoja nuoširdų susidomėjimą jūsų iššūkiais suprasti – o ne tik tą, kuris pateikia žemiausią kainą jūsų štampavimo preso reikalavimams.

Šiandien pasirinkta metalinio štampavimo preso įranga ir įrankiai nulems jūsų gamybos galimybes metams į priekį. Investuokite laiko į išsamų vertinimą, užduokite tinkamus klausimus ir pasirinkite partnerius, kurių gebėjimai ir kultūra atitinka jūsų ilgalaikę sėkmę.

Dažniausiai užduodami klausimai apie metalinį štampavimo presą

1. Kiek kainuoja metalo spausdinimo matrica?

Metalo štampavimo šablonų kainos paprastai svyruoja nuo 500 iki 15 000 JAV dolerių, priklausomai detalės sudėtingumo, šablono tipo ir gamybos reikalavimų. Paprasti vieno smūgio šablonai yra žemesniame kainų diapazone, o progresyvūs šablonai su keliais stovais kainuoja daugiau. Tačiau vienos detalės kaina dažnai žymiai sumažėja palyginti su CNC ar rankinės gamybos metodais, todėl šablonai tampa naudingi sprendimai, kai reikia pagaminti daugiau nei 500 detalių. Dirbant su IATF 16949 sertifikuotais partneriais, pvz., „Shaoyi“, galima optimizuoti įrankių investicijas naudojant CAE modeliavimą, kuris sumažina kūrimo iteracijų skaičių.

2. Kur naudojamas šablonų presas?

Die presas plokščias metalo plokštes transformuoja į tiksliai pagamintus komponentus naudodamas pjovimo, formavimo, lenkimo ir traukimo operacijas. Šiame įrenginyje kontroliuojamas slėgis taikomas metalo lakštui, kuris yra suspaustas tarp specialiai suprojektuotų įrankių, kad metalas nuolat būtų performuojamas į dalis, pvz., automobilių kūno skydelius, elektronikos korpusus, laikiklius ir buitinės technikos komponentus. Aštriais kraštais pasižymintys metalo štampavimo šablonai atlieka pjovimą ir išpjovimą, o formavimo šablonai sukuria trimatines savybes, metalui plastiškai deformuojantis.

3. Kokie yra skirtingi presų šablonų tipai?

Yra keturi pagrindiniai spaustuvų šablonų tipai: sudėtiniai šablonai vienu smūgiu atlieka kelis veiksmus vienu metu; perduodamieji šablonai naudojant mechaninius pirštus arba robotus perkelią atskirus detalių gabalus tarp stotyčių; progresyvieji šablonai nuosekliai atlieka veiksmus nuolatiniame metalo ruošinyje, kuris juda per kelias stotyčias; o vieno smūgio šablonai kiekviename smūgyje atlieka po vieną operaciją. Kiekvienas šių tipų tinka skirtingoms gamybos apimtims, detalės sudėtingumui ir gamybos reikalavimams.

4. Koks skirtumas tarp mechaninių ir hidraulinių šablonų spaustuvų?

Mechaniniai presai naudoja skriejikliu varomus sistemas aukšto greičio gamybai, pasiekdami maksimalų tonажą arti įspaudimo eigos pabaigos. Jie puikiai tinka progresyvioms šabloninėms operacijoms ir didelio apytikslės masės štampavimui. Hidrauliniai presai jėgą sukuria naudodami skysčio slėgį, todėl visą tonażą gali sukurti bet kurioje įspaudimo eigos vietoje. Tai daro juos idealiais giliems ištempimams, sudėtingiems formavimams ir operacijoms, kurioms reikia laukimo laiko. Servopresai sujungia mechaninį greitį su programuojama lankstumu, siūlydami kintamas įspaudimo eigos profilius sudėtingoms formavimo aplikacijoms.

5. Kaip apskaičiuoti metalinio šabloninio preso tonажo reikalavimus?

Apskaičiuokite tonazą naudodami šią formulę: Perimetras (mm) × storis (mm) × pjovimo atsparumas (kgf/mm²) × saugos koeficientas (1,1–1,2) ÷ 1000. Pagrindiniai veiksniai apima pjovimo perimetro ilgį, medžiagos storį, pjovimo atsparumą (apytiksliai 60 % nuo tempiamojo stiprio) ir štampo tarpą. Pažangiosioms aukštosios stiprumo plienams reikia atidžiai apskaičiuoti, nes tradicinės taisyklės dažnai nepakankamai tiksliai numato reikalavimus. CAE modeliavimas suteikia tiksleres prognozes, modeliuojant jėgos kreives visuose stūmoklio judėjimo taškuose.