Metalo presavimo procesas iššifruotas: nuo žaliavos lakštinio metalo iki baigto gaminio

Kas yra metalo presavimo procesas ir kodėl jis svarbus

Kai laikote automobilio durelių skydelį, elektroninį korpusą ar net paprastą metalinę atramą, matote vieno iš gamybos pagrindinių transformacijų rezultatą. Bet kas tiksliai yra metalo presavimas? Ir kodėl jis išlieka šiuolaikinės gamybos pagrindas?

Metalo presavimo procesas yra šaltosios deformacijos gamybos metodas, kuriame naudojama kontroliuojama jėga, kad plokščią lakštų metalą tiksliai šablonais (šabloniniais įrankiais) transformuotų į trimatės struktūros komponentus, formuojant medžiagą kambario temperatūroje be jos lydymo ar perteklinės medžiagos pjovimo.

Suprasti, kas yra štampavimas, ir kaip jis veikia, yra būtina visiems, kurie dalyvauja produktų kūrimo procese – nuo inžinierių, projektuojančių detalių, iki pirkimų specialistų, renkančių komponentus. Štampavimo reikšmė išeina už paprastų apibrėžimų ribų – ji atstovauja gamybos filosofijai, kurioje akcentuojama efektyvumas, tikslumas ir pakartojamumas.

Kaip metalo presavimas transformuoja žaliavas į tiksliai pagamintas dalis

Įsivaizduokite, kaip spaudžiate ranką į minkštą molį. Metalo presavimas veikia tuo pačiu principu, tačiau su nepaprasta tikslumu ir jėga. Šio proceso metu plokščia metalo juosta dedama tarp dviejų tiksliai apdirbtų įrankių. Kai presas pritaiko jėgą – kartais viršijančią šimtus tonų – medžiaga nuolat deformuojama taip, kad atitiktų šablono formą.

Štai kas daro šią transformaciją ypatinga: metalų presavimas yra šaltojo formavimo procesas . Skirtingai nei liejimas ar kalimas, medžiaga formuojama kambario temperatūroje. Tačiau intensyvi spaudimo jėga ir greita deformacija formavimo metu sukuria reikšmingą trinties šilumą. Šis mechaninės jėgos ir kontroliuojamos deformacijos derinys leidžia gaminti komponentus, kurie yra:

• Tvirtesni už pradinę plokščią medžiagą dėl darbo kietėjimo
• Matmeniškai nuoseklūs tūkstančiams ar milijonams identiškų detalių
• Ekonomiški vidutinėms ir didelėms serijoms
• Gebantys atitikti siaurus leistinus nuokrypius, kurie atitinka reikalaujančias specifikacijas

Kas yra štampavimas praktikoje? Tai bet kuris trimatis metalinis komponentas, sukurtas šiuo presuojant metalą formavimo procesu – nuo paprastų plokščių žiedų iki sudėtingų automobilių kūno dalių su įvairiais kreivumais ir detalėmis.

Visų presavimo operacijų trys būtinosios sudedamosios dalys

Kiekviena metalo presavimo operacija, nepriklausomai nuo jos sudėtingumo, remiasi trimis pagrindiniais elementais, veikiančiais harmonijoje:

1. Plokščiojo metalo detalė
Tai jūsų žaliavinė medžiaga – dažniausiai tiekiama kaip plokščios plokštės arba nuolatinės ritės. Medžiagos pasirinkimas tiesiogiai veikia viską: nuo formavimo galimybės iki galutinės detalės našumo. Dažnai naudojamos medžiagos yra mažo anglies kiekio plienas, nerūdijantis plienas, aliuminis, varis ir vario lydiniai, kiekvienas iš jų siūlo skirtingus privalumus konkrečioms taikymo sritims.

2. Tikslieji štampo įrankiai
Šablonai yra bet kurios metalo štampavimo operacijos širdis. Šie tiksliai apdirbti įrankių rinkiniai sudaryti iš kalno (vyriškojo komponento) ir šablono (moteriškojo komponento), kurie kartu veikdami formuoja medžiagą. Pagal gamybos šaltinius, įrankiai, pagaminti iš ilgaamžių medžiagų, gali ištverti tūkstančius gamybos ciklų be per didelio nusidėvėjimo, todėl aukštos kokybės šablonų projektavimas yra būtinas ilgalaikiam kaštų efektyvumui užtikrinti.

3. Spaudimo mašina
Spaudimo mašina suteikia kontroliuojamą jėgą, reikalingą metalo deformavimui. Kaip nurodyta „Wikipedia“ straipsnyje apie spaudimo mašinas , spaudimo mašinos klasifikuojamos pagal jų veikimo principą (hidraulinės, mechaninės, pneumatinės), funkciją (štampavimo mašinos, lenkimo presai, skylėjimo presai) ir valdymo galimybes (paprastosios ir servopresai). Kiekviena konfigūracija siūlo skirtingas privalumų kitokiems gamybos reikalavimams.

Inžinieriams suprantant šiuos komponentus, lengviau priimti geriausius sprendimus, susijusius su gamybos projektavimu. Pirkimų specialistams šios žinios padeda įvertinti tiekėjų galimybes ir įrangos įsigijimo investicijas. Gamybos sprendimų priėmėjams tai sudaro pagrindą strateginiam įrangos ir procesų planavimui, kuris užtikrina konkurencinį pranašumą.

Pagrindinės štampavimo operacijos – nuo išpjovimo iki monetinio spaudimo

Dabar, kai jau suprantate spaustuvų metalo sistemų pagrindinius komponentus, pažvelkime, kas iš tikrųjų vyksta, kai jėga veikia medžiagą. Štampavimo procesas apima aštuonias skirtingas operacijas, kiekviena iš kurių skirta pasiekti tam tikrus geometrinius pakeitimus. Ar gamintumėte paprastus laikiklius, ar sudėtingus automobilių komponentus, teisingai pasirinkta operacija (ar operacijų kombinacija) lemia jūsų sėkmę.

Įsivaizduokite šiuos veiksmus kaip įrankių rinkinį. Kiekviena technika sprendžia tam tikrus formavimo iššūkius, o jų skirtumų įvaldymas padeda priimti protingesnius sprendimus dėl detalės konstravimo ir gamybos metodo. Štai klasikinis štampavimo veiksmo pavyzdys: progresyvioji štampo šaltis gali atlikti iškirpimą , skylės gręžimą, lenkimą ir formavimą vienoje sekoje, kad iš vieno metalo juostos būtų sukurtas baigtinis laikiklis.

Iškirpimo ir skylės gręžimo operacijų paaiškinimas

Iškirpimas yra dažniausiai pirmoji bet kurio štampavimo sekoje operacija – čia viskas prasideda. Tačiau daugelis inžinierių painioja iškirpimą su skylės gręžimu. Nors šios operacijos mechaniniu požiūriu panašios, jų tikslai esminiu būdu skiriasi.

Blankoformavimo iš pagrindinės medžiagos išpjauna pageidaujamą detalių formą. Išpjaunama detalė tampa jūsų gaminiu, o aplinkinė medžiaga tampa šukomis. Pagal HLC Metal Parts, išpjaustymas reiškia „neapdorotų medžiagų pjaustymą, kad būtų suformuotos paprastos formos“, ir yra idealus „dideliam vienodų detalių kiekiui“. Ši operacija sudaro visų tolesnių formavimo žingsnių pagrindą.

Šūkimas priešingai, išdurymas sukuria skyles ar atvirusius plotus, kur išimta medžiaga tampa šukomis, o likusi lakštinė medžiaga – jūsų gaminys. Dažnai naudojami kaladėliavimo taikymai apima montavimo skylių, ventiliacijos raštų ar pozicionavimo elementų kūrimą. Šių skylių tikslumas veikia surinkimo tiksliumą ir bendrą detalės veikimą.

Skamba panašiai? Štai pagrindinis skirtumas: išpjaustymo metu išlaikoma tai, kas peršoka pro matricą. Išdurymo metu išlaikoma tai, kas lieka po matricos.

Tikslūs metodai, įskaitant monetų spaudimą ir reljefinį spaudimą

Kai svarbiausia yra tikslūs leistinieji nuokrypiai ir paviršiaus detalės, tikslūs kaladėliavimo metodai, tokie kaip monetų spaudimas ir reljefinis spaudimas, tampa būtini.

Plieno kalibravimą ir kitų metalų apdorojimas apima ekstremalią slėgio taikymą, kad medžiaga būtų įtekiama į kiekvieną šabloninės formos ertmės detalę. Šis plakimo ir spaudimo metodas pasiekia tikslumą, kurio kitos operacijos tiesiog negali pasiekti. Šis procesas sukuria „sudėtingus raštus ir tekstūras ant metalinių gaminių paviršiaus“ ir dažnai naudojamas atminimo monetose, papuošaluose bei įrangos gaminiuose, kuriems reikalingi logotipai arba išsami paviršiaus struktūra.

Švirkščiama pakelia ar nuleidžia tam tikrus plotus ant metalo paviršiaus, nepažeisdama medžiagos. Skirtingai nuo skylėjimo, reljefinis spaudimas perstato, o ne pašalina metalą. Šis metodas pagerina gaminio dekoratyvumą ir konstrukcinį standumą, išlaikant medžiagos vientisumą.

Be šių tikslumo operacijų, likusieji metodai tenkina specifinius geometrinius reikalavimus:

• Sukimas naudoja mechaninę jėgą kampams ar lankams sukurti tiesiomis linijomis – tai būtina korpusams, dėžutėms ir rėmams
• Aplankymas suformuoja lenkimus kraštuose, kad būtų padidintas konstrukcinis stiprumas; dažnai naudojama talpose, vamzdžiuose ir automobilių kūnuose
• Brėžinys ištempta metalo lakštinė į šabloną, kad būtų sukurta gilios, sudėtingos formos, pvz., puodeliai, dėžutės ar automobilių durų plokštumos
• Formavimas apima bendruosius formavimo veiksmus, kurie negali būti aiškiai priskirti kitoms kategorijoms, įskaitant ištempimą, kad būtų sukurti iškilimai ir specializuoti kontūrai

Operacijos pavadinimas	Pagrindinė funkcija	Tipinės taikymo sritys	Leistinų nuokrypių ribos
Blankoformavimo	Žaliavų pjovimas, kad būtų suformuotos paprastos formos	Metalo lakštinės pjovimas, pradinio darbo daikto sukūrimas	±0.1mm to ±0.25mm
Šūkimas	Skylų ar įdubimų sukurimas	Jungiamosios skylės, pozicionavimo skylės, ventiliacija	±0,05 mm iki ±0,15 mm
Monetavimas	Sudėtingų raštų kūrimas naudojant ekstremalią spaudą	Monetos, papuošalai, logotipai, tikslieji techniniai komponentai	±0,025 mm arba tiksliau
Švirkščiama	Paviršiaus sričių pakėlimas ar nuleidimas	Metalo dirbiniai, dekoratyvinės plokštės, prekių ženklo žymos	±0,1 mm iki ±0,2 mm
Sukimas	Kampų arba kreivių kūrimas palei linijas	Apvalkalai, korpusai, rėmai, laikikliai	±0,5° iki ±1° kampinis
Aplankymas	Briaunų lenkimo formavimas stiprumui padidinti	Talpyklos, vamzdžiai, automobilių kūnai	±0,15 mm iki ±0,3 mm
Brėžinys	Metalo ištempimas į gilias formas	Automobilių durys, stogai, gėrimų skardinės	±0.1mm to ±0.25mm
Formavimas	Bendroji formavimo ir kontūravimo operacija	Sudėtingi komponentai su keliais požymiais	±0,1 mm iki ±0,3 mm

Pagal pramonės šaltinių gamybos duomenis, šios štampavimo operacijos „gali būti taikomos atskirai arba kombinuotai“, remiantis gaminio projektavimu ir gamybos poreikiais. Sėkmingo detalės gamybos raktas yra suprasti, kokios operacijos reikia jūsų geometrijai – ir kaip jas efektyviai išdėstyti sekoje.

Turėdami šias aštuonias operacijas savo įrankių rinkinyje, kitas sprendimas – pasirinkti tinkamą preso tipą joms vykdyti. Skirtingi presų technologijų tipai siūlo skirtingus privalumus konkrečioms operacijoms ir gamybos reikalavimams.

Mechaninių, hidraulinių ir servopresų pasirinkimas

Jūs nustatėte tinkamas štampavimo operacijas savo detalei. Dabar kyla svarbus sprendimas, kuris turės įtakos jūsų gamybos efektyvumui, detalės kokybei ir ilgalaikėms sąnaudoms: kuri presų technologija tinka jūsų taikymui? Atsakymas ne visada yra akivaizdus. Tai, kuris štampavimo presas labiausiai tinka jūsų poreikiams, priklauso nuo veiksnių, pradedant gamybos apimtimis ir baigiant detalės sudėtingumu.

Išskirkime tris pagrindines metalo štampavimo presų technologijas ir nustatykime aiškius atrankos kriterijus, kurie padės jums priimti sprendimą.

Mechaninio ir hidraulinio preso atrankos kriterijai

Įsivaizduokite mechaninius ir hidraulinius presus kaip dviejų fundamentaliai skirtingų filosofijų atstovus. Vienas prioriteto suteikia greičiui ir pakartojamumui, kitas – lankstumui ir jėgos valdymui.

Mechaniniai štampavimo presai naudoja varikliu suktą sukimosi ratą, kad sukauptų sukimosi energiją, kuri vėliau per alkūninį mechanizmą paverčiama tiesine smūgio jėga. Pagal Direct Industry štampavimo presų atrankos vadovą , mechaniniai presai siūlo „aukštus gamybos našumus, leidžiančius masinę gamybą“, o taip pat yra „bendrai aukštos tikslumo mašinos“, kuriose „smūgio pakartojamumas garantuojamas laikui bėgant“.

Kada tikslinga naudoti plieno štampavimo presą su mechaniniu varikliu? Apsvarstykite šiuos scenarijus:

• Didelės apimties gamybos ciklai, reikalaujantys tūkstančių vienodų detalių per valandą
• Operacijos, kuriose svarbesnis yra greitis nei eigos lankstumas
• Detalės su vidutinio gylumo įtraukimu, kurioms nereikia kintamos jėgos valdymo
• Taikymo sritys, kur pradinė įrankių gamybos investicija pateisina ilgalaikę gamybos efektyvumą

Tačiau mechaniniai presai turi apribojimų. Jie „veikia tik tam tikru būdu“, t. y. žingsnio ilgis yra fiksuotas. Dėl to jie mažiau lankstūs, kai keičiasi jūsų gamybos reikalavimai.

Hidrauliniai štampavimo presai jėga sukuriamas naudojant slėgiu veikiantį skystį, kuris veikia stūmoklius. Šis esminis skirtumas suteikia aiškių privalumų tam tikroms taikymo sritims. Pagal pramonės šaltinius hidrauliniai presai „siūlo didelį lankstumą dėl savo žingsnio ilgio bei kintamos ir pritaikomos spaudos.“

Hidraulinis plieninis presas puikiai tinka, kai reikia:

• Giliojo įtraukimo operacijų, kurios reikalauja nuolatinės jėgos visą žingsnio ilgį
• Kintamos jėgos valdymo skirtingiems medžiagų tipams ar detalių geometrijoms
• Mažesniems gamybos apimtims, kur lankstumas svarbesnis nei tiesioginis greitis
• Pilna tonazinė galia prieinama bet kuriuo žingsnio tašku – ne tik žemiausiajame mirksnio taške

Kompromisas? Hidraulinės metalo štampavimo presų mašinos paprastai užtikrina „žemesnius gamybos našumus nei mechaniniai presai“ ir reikalauja „reikšmingos priežiūros“, kad hidraulinė sistema veiktų optimaliai.

Kada prasminga naudoti servopresų technologiją

O jei būtų galima sujungti mechaninių presų greitį su hidraulinių sistemų lankstumu? Būtent tai ir suteikia servoužvaldomi štampavimo presai.

Pagal Stamtec techninė dokumentacija , servopresai „siūlo geriausius abiejų pasaulių bruožus – slankiklio judėjimo greičio kintamumą, būdingą hidraulinėms sistemoms, tuo pačiu ar net didesniu gamybos našumu nei mechaniniai presai."

Štai kas daro servotechnologiją revoliucinę: servorajustuojamasis variklis pakeičia tradicinį bėgiklį, sankabą ir stabdžių komplektą. Tai reiškia, kad presas „suteikia visą darbinę energiją įsmūgio metu bet kokiuo greičiu, netgi nuolat palaikydamas jėgą, kai yra sustojimo fazėje.“ Skirtingai nuo tradicinių mechaninių presų, kurie veikia pastoviu greičiu, servopresai „gali keisti greitį visame įsmūgio cikle – judėdami greitai neveikiamosios įsmūgio dalies metu ir optimaliu formavimo greičiu veikiamosios įsmūgio dalies metu.“

Koks rezultatas? Kai kurie gamintojai pranešė apie dvigubą gamybos našumo padidėjimą pereidami prie servotechnologijos. Programuojamos judėjimo schemos leidžia keisti įsmūgio ilgį, greitį ir sustojimo trukmę – viską galima reguliuoti be mechaninių pakeitimų.

Servopresai ypač tinkami:

• Gilesniam ištempimui ar sudėtingoms formavimo operacijoms
• Operacijoms, kur vienas servopresas gali pakeisti kelis tradicinius presus
• Gamybos aplinkos, kuriose dažnai reikia keisti vieną detalę į kitą
• Taikymai, kuriems reikalingas tikslus formavimo greičio valdymas optimaliam gaminio kokybės užtikrinimui

Tonų apsvarstymai ir preso našumas

Nepriklausomai nuo pasirinktos technologijos, preso našumas turi atitikti jūsų taikymo reikalavimus. Tonai – tai maksimali jėga, kurią presas gali sukurti – tiesiogiai susiję su medžiagos storiu, gaminio sudėtingumu ir formavimo gyliais.

Pagal pramonės specifikacijas pramoniniai presai svyruoja nuo 5 kN (apytiksliai 0,5 metrinio tonos) lengvosioms aplikacijoms iki 500 000 kN (50 000 metrinių tonų) sunkiosioms automobilių ir aviacijos pramonės formavimo operacijoms. Teisingų tonų apskaičiavimas priklauso nuo:

• Medžiagos rūšies ir jos pasipriešinimo deformacijai
• Medžiagos storio ir bendro pjovimo perimetro
• Atliekamos štampavimo operacijos rūšies
• Reikiamo štampavimo gylio ir geometrinės sudėtingumo

Spausdinimo tipas	Greitį Apibrėžiantys Rodikliai	Jėgos valdymas	Energetinė efektyvumas	Geriausi taikymo atvejai	Santykinė kaina
Mechaninis	Aukščiausias (masinė gamyba)	Fiksuotas judėjimo ciklas	Vidutinis (pavaros nuostoliai)	Didelio tūrio išpjovimas, skylėjimas, plonas formavimas	Mažesnės pradinės išlaidos
Hidraulinis	Žemesnis (mažo tūrio gamyba)	Kintamas naudingasis ėjimas visuose stūmoklio judėjimo taškuose	Žemesnis (siurblys veikia nuolat)	Giliavimas, kompresinis formavimas, įvairios operacijos	Vidutinė pradinė kaina
Servo	Aukščiausias (programuojamas)	Visiškai programuojami profiliai	Aukščiausias (energija pagal poreikį)	Sudėtingas formavimas, dažni perjungimai, tikslus darbas	Aukštesnė pradinė kaina

Jūsų metalo štampavimo preso pasirinkimas galiausiai sulygina nedelsiant reikalingus gamybos poreikius su ilgalaikiu lankstumu. Mechaniniai presai išlieka darbo žirgais specializuotoms didelės apimties linijoms . Hidraulinės sistemos tarnauja operacijoms, kurioms reikia jėgos valdymo ir pritaikomumo. O servotechnologija vis dažniau tampa pasirinkimu, kai tiek greitis, tiek lankstumas lemia konkurencinį pranašumą.

Pasirinkę preso tipą, kitas svarbus sprendimas – suderinti medžiagos savybes su pasirinkta įranga ir operacijomis.

Medžiagų pasirinkimas optimaliam preso našumui užtikrinti

Jūs jau pasirinkote preso tipą ir nustatėte tinkamas operacijas. Bet čia kyla klausimas, kuris gali nulemti jūsų projekto sėkmę ar nesėkmę: kurią metalo rūšį naudoti štampavimui, kad būtų pasiektas reikiamas našumas? Neteisingas pasirinkimas gali sukelti detalės sugadinimą, pernelyg intensyvų štampo dėvėjimąsi arba nekontroliuojamai augančias sąnaudas. Teisingas pasirinkimas – tai ten, kur gamybos efektyvumas susiliečia su produkto puikumu.

Metalo štampavimo medžiagos nėra tarpusavyje keičiamos. Kiekviena iš jų turi skirtingas savybes, kurios veikia deformuojamumą, įrankių tarnavimo trukmę ir galutinio gaminio našumą. Panagrinėkime pagrindines jūsų parinktis ir nustatykime aiškius atrankos kriterijus.

Plyšimo stiprumo palyginimas tarp plieno ir aliuminio

Plienas ir aliuminis yra dvi dažniausiai naudojamos medžiagų grupės štampavimo operacijose – tačiau slėgio poveikiu jos elgiasi labai skirtingai.

Plieno lydiniai išlieka pagrindine metalo štampavimo medžiaga. Pagal Aranda Tooling medžiagų vadovą, plienas pasižymi išsklitančia universalumu, nes „jis gali būti lydinamas su įvairiomis kitomis metalų rūšimis, kad būtų pagerintos tam tikros fizinės savybės“, o taip pat „gali būti apdorojamas prieš ar po metalo štampavimo proceso, kad būtų padidintas kietumas ar korozijos atsparumas.“

• Žemakanginis plienas: Takumo riba – 200–300 MPa; ištįsimumas – 25–40 %; optimalus automobilių skydų, laikiklių ir bendrosios gamybos reikmėms
• Didelės stiprybės mažapliningis (HSLA) plienas: Aukštesnė takumo riba ir pagerinta korozijos atsparumas; optimalus ratams, pakabos sistemoms, rėmams ir sėdynių bėgliams
• Pažangieji didelio stiprumo plienai (AHSS): Aukšta stiprumo klasė apkrovoms nešančioms aplikacijoms; reikia atidžiai įvertinti spyruoklinį grįžimą ir įrankių nusidėvėjimą

Aliuminio štampavimo procesas kelia visiškai kitokius aspektus. Kaip nurodo „Worthy Hardware“, aliuminio svoris yra „apytiksliai viena trečioji plieno svorio“, o jis „daug minkštesnis nei nerūdijantis plienas, todėl jo sudėtingesniems formavimams štampuoti reikia mažiau pastangų.“ Tai reiškia, kad presai dažnai gali veikti greičiau, o štampai ilgiau tarnauja – taip išlaikant konkurencingas gamybos sąnaudas.

• Aliuminio lydiniai: Takumo stipris 75–350 MPa (priklausomai nuo lydinio); ištįsimumas 10–25 %; puikiai tinka automobilių komponentams, elektronikos korpusams ir aviacijos pramonei, kur reikalingas masės sumažinimas
• Štuampuotas aliuminis detalės pasižymi aukšta šilumos laidumu, todėl jos puikiai tinka kaip šilumos šalinimo elementai elektronikos komponentams
• Formavimo privalumas: Aliuminio minkštumas leidžia kurti sudėtingas geometrijas, tačiau padidina paviršiaus bruožų susidėvėjimo riziką perdirbant

Palyginant šiuos medžiagų tipus, turėkite omenyje: aliuminis užtikrina puikią stiprumo ir svorio santykį svoriui jautrioms aplikacijoms, tuo tarpu plienas užtikrina aukštesnę ištvermę ir kietumą reikalaujančiose aplinkose.

Nerūdijančiojo plieno ir vario lydinio svarstymas

Kai jūsų reikalavimus nulemia korozijos atsparumas arba elektrinės savybės, nerūdijančiojo plieno ir vario štampavimas tampa būtina parinktimi.

Nerūdijančio plieno metalo stempimas reikalauja daugiau žinių nei minkštesnės medžiagos. Pagal pramonės ekspertų nuomonę, nerūdijančiasis plienas pasižymi „darbo kietėjimu“ – jis tampa kietesnis lenkiant ir formuojant. Tai sukelia didelę įtempimą įrankiams ir štampavimo šablonams. Tačiau nauda yra reikšminga: nerūdijančiasis plienas siūlo „išskilusį stiprumą, aukštą korozijos atsparumą ir puikią šilumos atsparumą“, kurie pateisina papildomus apdorojimo aspektus.

• Nerūdijančiasis plienas (304/316 rūšys): Takumo stipris 200–290 MPa; išsitempimas 40–60 %; rekomenduojama naudoti jūrų įrangai, maisto klasės įrenginiams, medicinos prietaisams ir taikymams, kuriems reikalinga ilgalaikė korozijos atsparumas
• Štampo dėvėjimosi apsvarstymas: Reikalauja kietintos įrankių plieno ir atidžios tepalo valdymo sistemų, kad būtų maksimaliai padidinta įrankių tarnavimo trukmė
• Paviršiaus apdorojimo privalumas: Žymiai kietesnis ir atsparesnis bruožams nei aliuminis, išlaiko išvaizdą ilgą laiką tarnaudamas

Vario štampavimas ir jo lydiniai (vario cinko ir vario aliuminio lydiniai) puikiai tinka specializuotiems taikymams. Pagal „Aranda Tooling“ duomenis, vario lydiniai „yra per minkšti gaminiams, kuriems reikia stiprumo ir ilgaamžiškumo, tačiau šis minkštumas leidžia lengvai formuoti sudėtingas formas ir nepaprastai plonas detalių dalis.“

• Varinių lydinių: Takumo stipris 70–400 MPa (skiriasi priklausomai nuo lydinio); išsitempimas 15–50 %; puikiai tinka elektros jungtukams, šilumos mainytuvams ir dekoratyviniams taikymams
• Pagrindinės savybės: Išsklaidantis elektrinės ir šiluminės laidumo savybes, natūralios antimikrobinės savybės bei puiki formavimo galimybė sudėtingoms geometrijoms
• Taikymo sritis: Elektronika, vandentiekio komponentai ir situacijos, kurioms reikalinga aukštos kokybės elektrinė našumas

Medžiagos storio ribos ir leistinų nuokrypių tikėtini reikalavimai

Medžiagos storis tiesiogiai veikia reikiamą presavimo jėgą (tonomis) ir pasiekiamus tikslumo ribojimus. Protolabs projektavimo gaires pagal

• Minimalus skylės skersmuo: Skylės ir plyšiai turi būti ne mažesni už medžiagos storį skersmens, kad būtų išvengta kaladėlių lūžimo
• Atstumai iki kraštų: Medžiagoms, kurių storis lygus ar mažesnis nei 0,036 colio (0,914 mm), atstumas nuo skylių iki kraštų turi būti ne mažesnis kaip 0,062 colio (1,574 mm); storesnėms medžiagoms minimalus atstumas turi būti 0,125 colio (3,175 mm)
• Išlenktų kraštų ilgio reikalavimai: Minimalus flanšo ilgis turi būti ne mažesnis kaip 4 kartus didesnis už medžiagos storį
• Lenkimo nuokrypiai: Standartinis nuokrypis ±1 laipsnis visuose lenkimo kampuose su įprastais spinduliais nuo 0,030 colio iki 0,120 colio.

Medžiagos rūšis taip pat veikia paviršiaus apdorojimo kokybę. Aukštesnės kokybės medžiagos su tikslingesniais storio nuokrypio reikalavimais leidžia gaminti vienodesnius gaminius su geriau apdorotu paviršiumi. Tai ypač svarbu matomiems komponentams ar detalėms, kurios vėliau bus cinkuojamos ar dengiamos kitomis danga.

Išmintingas metalo štampavimo medžiagų pasirinkimas sudaro visko, kas seka, pagrindą. Pasirinkus medžiagą, kitas žingsnis – suprasti, kaip progresyviosios štampavimo šablonų sistemos maksimaliai padidina našumą didelės gamybos apimties atveju.

Progresyviosios štampavimo šablonų sistemos ir didelės gamybos apimtys

Jūs jau pasirinkote medžiagą ir spaustuvą. Dabar įsivaizduokite, kad šimtus tūkstančių identiškų detalių gaminate su minimaliu žmogaus įsikišimu – kiekviena detalė atitinka tiksliai nustatytus reikalavimus. Tai yra progresyvaus šabloninio spaustuvo ir plieno lakštų štampavimo technologijos pažadas, o supratę, kaip ji veikia, suprasite, kodėl šis metodas dominuoja didelėmis serijomis gaminamoje metalo štampavimo gamyboje.

Progresyvaus šabloninio spaustuvo sistemos yra štampavimo technologijos efektyviausias variantas. Vietoje to, kad vieną operaciją vykdytumėte kiekviename iš kelių įrenginių, progresyvus šabloninis spaustuvas atlieka pjovimo, skylėjimo, lenkimo ir formavimo operacijas viename nuolatiniame procese. Koks rezultatas? Pagal „Neway Precision“ techninį apžvalgos dokumentą, šis metodas užtikrina „didelį gamybos našumą, pastovią detalės kokybę ir sąnaudų naudingumą didelėms serijoms“.

Progresyvaus šabloninio spaustuvo stoties išdėstymas ir operacijų seka

Įsivaizduokite surinkimo liniją, suspaustą į vieną štampavimo presą su matricomis. Kiekvienoje progresyviųjų matricų stotyje atliekama tam tikra operacija, kai metalinė juosta juda per presą. Juosta visą laiką lieka sujungta, o jos elementai formuojami paeiliui, kol galutinė detalė atskyla paskutinėje stotyje.

Štai kaip tipiškas aukšto greičio metalo štampavimo darbo eigą nuo žaliavos iki baigtos detalės:

1. Talpos tiekimas: Žaliavos metalinė ritininė juosta tiekiama į progresyviųjų matricų štampavimo presą, dažniausiai automatinio tiekimo įrenginio valdoma, kuris kiekvieno preso įspaudimo metu tiksliai pastumia medžiagą nustatytu atstumu
2. Vadovaučių smeigčių užfiksavimas: Vadovaučios smeigtys įeina į anksčiau išgręžtas skylutes, kad tiksliai pozicijuotų juostą prieš kiekvienos operacijos pradžią – tai užtikrina nuoseklią lygiavimą tūkstančius ciklų
3. Nuoseklių stočių operacijos: Kai juosta juda pirmyn, kiekviena stotis atlieka jam priskirtą užduotį – išpjaudymą, skylėjimą, lenkimą, formavimą arba monetinį spaudimą, o operacijos remiasi ankstesnių stočių rezultatais
4. Progresyvus požymių formavimas: Sudėtingos geometrijos kyla pakopomis: kiekviena stotis prideda tam tikrus požymius, tuo tarpu nešančioji juosta užtikrina detalės padėties tikslumą
5. Galutinė detalės atskyrimas: Baigta detalė atskiriama nuo nešančiosios juostos paskutinėje stotyje ir yra paruošta surinkimui ar antrinei apdorojimui
6. Atliekų valdymas: Nešančiosios juostos medžiaga ir išpjaustyti šukiniai išeina iš štampo ir gali būti perdirbti, taip mažinant medžiagų atliekas

Kodėl šis sekinimas yra tokio efektyvus? Pagal Marion Manufacturing, progresyvūs štampai leidžia pasiekti „tikslumą ir efektyvumą“, nes požymiai „formuojami sekmingai, užtikrinant tikslumą ir vientisumą kiekviename žingsnyje.“ Nuolatinis procesas pašalina detalės rankinį pernešimą tarp operacijų – tai viena pagrindinių variacijų priežasčių daugiastupenių štampavimo metodų atveju.

Plieno štampavimo šablonų projektavimas progresyvioms operacijoms reikalauja atidžiai įvertinti stoties tarpus, juostos plotį ir padavimo žingsnius. Šablonų kūrėjai turi subalansuoti medžiagos naudojimą su kiekvienos stoties operacijų sudėtingumu. Platesni tarpai tarp stočių leidžia atlikti sudėtingesnes formavimo operacijas, tačiau padidina medžiagos suvartojimą. Trumpesni tarpai taupo medžiagą, bet riboja operacinę lankstumą.

Kaip šablono sudėtingumas veikia detalės kainą

Štai realybė, kuri lemia kiekvieną sprendimą dėl progresyvių šablonų: pradinė įrankių gamybos investicija prieš ilgalaikę gamybos efektyvumą. Daugiau stočių reiškia didesnę galimybę – tačiau taip pat ir didesnes pradines sąnaudas.

Įvertinkite šias sąsajas tarp šablono sudėtingumo ir gamybos ekonomikos:

• Mažojo tūrio gamyba (mažiau nei 10 000 detalių): Paprastesni šablonai ar kitos metodikos dažnai pasirodo naudingiau; progresyvių šablonų gamybos investicija gali būti nepateisinama
• Vidutinio tūrio gamyba (10 000–100 000 detalių): Paeškiamieji šablonai tampa vis labiau naudingi, nes vieno gaminio gamybos kaštai mažėja didėjant gamybos apimčiai
• Didelės apimties gamyba (daugiau nei 100 000 detalių): Sudėtingi paeškiamieji šablonai su keliais darbo stacionais užtikrina žemiausius vieno gaminio gamybos kaštus; pradinė įranga amortizuojama per milžinišką gamybos kiekį

Pagal Worthy Hardware techninį palyginimą, „paeškiamųjų šablonų kalibavimui skirtos įrankių pradinės sąnaudos gali būti didelės, tačiau dėl mažesnių vieno gaminio gamybos kaštų jie tampa naudingi didelės apimties gamyboje.“ Todėl automobilių ir elektronikos gamintojai, kurie kasmet gaminą milijonus komponentų, stipriai investuoja į sudėtingas paeškiamųjų šablonų sistemas.

Didelės našumo štampavimo galimybės dar labiau pagerina šią ekonominę lygtį. Šiuolaikinės progresyvinio štampavimo presų sistemos gali viršyti 1000 smūgių per minutę mažesniems detalių gamybos procesams, kuriant reikšmingai trumpesnius ciklo laikus. Kaip pastebi pramonės šaltiniai, šis procesas minimaliai sumažina medžiagų atliekas dėl optimizuotos juostos išdėstymo schemos: „sumažindamas medžiagų atliekas ir prisidedamas prie aplinkai draugiškesnio gamybos proceso.“

Perduodamasis štampavimas sudėtingoms didelėms detalėms

Ką daryti, kai jūsų detalė yra per didelė arba per sudėtinga progresyvinio štampavimo šablonų metodams? Perduodamojo štampavimo presų technologija siūlo alternatyvų sprendimą komponentams, kuriuos negalima palikti prijungtus prie nepertraukiamos juostos.

Perduodamajame štampavime atskiri lakštai mechaniniu būdu perkeliami iš vienos stoties į kitą, o ne juda kaip nepertraukiama juosta. Pag according to Worthy Hardware, perduodamojo štampavimo šablonų technologija „leidžia didesnį lankstumą detalės tvirtinime ir orientavime, todėl ji tinka sudėtingiems dizainams ir formoms.“

Kada perkėlimo štampavimo presas yra racionaleresnis nei progresyvieji šablonai?

• Didesni detalės matmenys: Komponentai, kurie yra per platūs arba per ilgi efektyviam juostos tiekimui, naudingiau apdorojami atskirai
• Giliųjų įtraukimų reikalavimai: Detales, kurioms reikia reikšmingo medžiagos srauto ir gylio pokyčių, dažnai reikia perkėlimo sistemų suteikiamų orientavimo galimybių
• Sudėtinga trimatė geometrija: Kai detalės turi būti pasukamos arba perkeltos tarp operacijų, perkėlimo mechanizmai leidžia judesius, kurių negali užtikrinti juostomis maitinamos sistemos
• Medžiagų tvarkymo veiksniai: Kai kurių medžiagų neįmanoma patogiai tvarkyti nuolatine juosta, todėl praktiškesnis yra atskirų заготовок (blankų) perkėlimas

Kompromisas? Perdavimo sistemos paprastai veikia lėčiau nei progresyvios štampavimo plokštės ir reikalauja sudėtingesnės automatizacijos. Kaip nurodyta techninėse palyginimo analizėse, paruošimo laikas „gali būti ilgesnis, ypač sudėtingesniems detalių tipams, kas gali paveikti visą gamybos grafiką.“ Tačiau tinkamoms taikymo sritims perdavimo štampavimas užtikrina tikslų rezultatą, kurio pasiekti negali progresyvios metodikos.

Tiek progresyvios, tiek perdavimo štampavimo metodikos turi bendrą pagrindą: štampavimo plokščių kokybė tiesiogiai veikia gaminamų detalių vientisumą. Iš aukštos kokybės įrankių plienų pagamintos, tinkamai termiškai apdorotos ir tiksliai šlifuotos plieninės štampavimo plokštės išlaiko matmeninę tikslumą ilgą laiką tęsiant gamybą. Prastesnės kokybės įrankiai sukelia progresyvų dėvėjimąsi, dėl ko laikui bėgant didėja nuokrypiai ir atmetamųjų detalių kiekis.

Apibrėžus progresyvias ir perdavimo štampavimo technologijas, kitas iššūkis – laiku pastebėti, kai kažkas susidėjo ne taip, kaip reikėtų, ir žinoti, kaip tai ištaisyti dar prieš tai sukeldami brangius defektus.

Bendrų defektų ir kokybės problemų šalinimas

Net turėdami tinkamą presą, optimalų įrankių komplektą ir atidžiai parinktus medžiagų, defektai vis tiek pasitaiko. Skirtumas tarp sunkiai veikiančios gamybos linijos ir pelningos dažnai priklauso nuo to, kaip greitai nustatote problemas ir įdiegiate sprendimus. Ar gamintumėte štampuotus metalo detalių automobilių surinkimams, ar tiksliai štampuotus elektronikos komponentus, supratimas apie defektų priežastis leidžia pereiti nuo reaktyvaus problemų šalinimo prie proaktyvaus kokybės valdymo.

Patyrę operatoriai žino: kiekvienas defektas pasakoja istoriją. Raukšlėjimasis rodo medžiagos tekėjimo problemas. Plyšimai atskleidžia per didelį įtempimą. Šukės rodo įrankių ausimą ar netinkamus tarpus. Mokėjimas perskaityti šiuos signalus – ir žinojimas, kokius reguliavimus reikia atlikti kiekvienai problemai išspręsti – skiria efektyviai veikiančias gamybos operacijas nuo tų, kurios skęsta atliekose.

Defektų – raukšlėjimosi, plyšimų ir atšokimo – diagnozavimas

Trys defektai sukelia daugumą kokybės problemų štampuojamų detalių gamyboje: raukšlėjimas, plyšimas ir atšokimas. Kiekvienas iš jų kyla dėl skirtingų priežasčių, tačiau visi susiję per metalo deformacijos pagrindines mechanikos dėsningumus.

Vyniojimas raukšlėjimas pasireiškia, kai medžiagos suspaudimas viršija lakštinės medžiagos gebėjimą išlaikyti plokštumą. Pagal LeelinePack defektų analizę, metalo štampavimo metu raukšlėjimas kyla dėl įvairių veiksnių, įskaitant nepakankamą šabloninio laikiklio jėgą ir netinkamą šablonų projektavimą. Jei pastebite banguotus kraštus arba išlinkusias paviršiaus sritis savo štampuotose metalinėse detalėse, ištirkite šias pagrindines priežastis:

• Šabloninio laikiklio slėgis per žemas, leidžiantis nekontroliuojamą medžiagos tekėjimą
• Per dideli traukos santykiai, bandant formuoti gylį, viršijantį medžiagos galimybes
• Netinkama šablono spindulio geometrija, sukelianti netolygią įtempimų pasiskirstymą
• Medžiagos savybių neatitikimas – naudojant medžiagas, neturinčias pakankamos tempimo stiprybės atliekant šią operaciją

Plyšimai ir įtrūkimai reprezentuoja priešingą kraštutinumą – medžiagą, ištemptą už jos ribų. Kaip nurodyta dr. Solenoido išsamiame vadove, įtrūkimai atsiranda tada, kai „medžiaga yra veikiama per didelės įtempios štampavimo proceso metu, viršijant jos stiprumo ribą.“ Dažni priežastys apima nepakankamą medžiagos išsiplėtimą, netinkamus štampavimo proceso parametrus ir štampo kampų spindulius, kurie yra per maži.

Grįžtis sužadina net patyrusių operatorių pyktį, nes detalės formavimo metu atrodo teisingai, o po apkrovos pašalinimo keičia savo formą. Pagal technines nuorodas, grįžtamasis deformavimas (springback) įvyksta „kai apkrova pašalinama, dėl ko detalės forma dalinai atsistato ir neatitinka štampo darbinio paviršiaus.“ Aukšto stiprumo medžiagos rodo ypač ryškų grįžtamąjį deformavimą, nes jų takumo riba ir tempimo stiprumo skirtumas yra mažesnis nei žemesnio stiprumo plienų.

Veiksniai, įtakojantys atšokimo intensyvumą:

• Medžiagos stiprumas ir tampriojo modulis – aukštesnio stiprumo medžiagos labiau grįžta
• Lenkimo spindulys, palyginti su medžiagos storiu – smulkiau lenkiant padidėja atšokimas
• Štampo formos geometrija ir kompensacinis projektavimas – tinkamai suprojektuotas perlenkimas neutralizuoja atšokimą
• Formavimo temperatūra ir tepimo sąlygos

Supratimas apie kraštų susidarymą ir matmenų kitimą

Kraštai yra viena iš dažniausiai pasitaikančių metalo štampavimo technikos problemų – tai iškilę kraštai, kurie sukelia pavojų dirbant su detalėmis ir kelia montavimo sunkumų. Pagal Mate Precision Technologies techninį vadovą , kraštai susidaro dėl netinkamos štampo tarpų – „tarpas tarp kalno ir štampo pernelyg didelis arba per mažas“ arba kai „pjovimo briauna nusidėvėjusi arba įtrūkusi.“

Štampo nuolaužos parodo štampo tarpų problemas:

• Tinkamas tarpas: Skaldymo įtrūkimai susijungia švariai, taip subalansuojant kalno jėgą, detalės kokybę ir įrankio tarnavimo trukmę
• Žymiai mažesnė nei reikalinga žingsnio tarpinė atstumas: Susidaro antriniai pjovimo įtrūkimai, dėl ko padidėja išpjaustymo jėga ir sutrumpėja įrankio tarnavimo laikas
• Žymiai didesnė nei reikalinga žingsnio tarpinė atstumas: Išpjaustytos detalės („slugs“) turi nelygius lūžio paviršius, mažus blizgančius plotus ir didesnius kraštų iškylantys kraštai („burrs“)

Norint pasiekti optimalų kraštų iškylančių kraštų („burr“) kontrolę, pramonės gairės rekomenduoja reguliuoti štampo žingsnio tarpinį atstumą iki 8–12 % nuo medžiagos storio (minkštojo plieno atveju – mažesnių verčių), reguliariai šlifuoti štampus (patikrinant kas 50 000 išpjaustymų) bei kritiniuose taikymuose apsvarstyti tikslaus blankavimo („fine blanking“) technologijos naudojimą.

Matmenų pokyčiai metalo štampavimo komponentų tikslumo nuokrypiai kyla iš kelių priežasčių. Pagal gamybos ekspertų įvertinimą, šios priežastys yra „per didelis štampo naudojimas, štampo dėvėjimasis arba netikslus jo pozicionavimas, medžiagos atšokimas (ypač aukštos stiprumo plieno ir aliuminio lydinių atveju) bei nepakankamas štampavimo staklių standumas arba slankiojo stovo („slide“) nepakankama lygiagretiškumas.“

Prevencinės priemonės, užtikrinančios nuolatinę detalės kokybę

Geriausia trikčių šalinimo strategija? Defektų prevencija dar prieš jų atsiradimą. Veiksmingas štampavimo konstravimas ir lakštinių metalų štampavimo projektavimo principai, sujungti su tinkamais procesų valdymo metodais, nuo pat pradžių sumažina kokybės problemas.

Naudokite šį defektų–priežasčių–sprendimų žinyną greitai trikčių šalinimui:

• Raukšlės: Kyla dėl nepakankamos tuščiosios dalies laikytuvo jėgos arba per didelių ištraukimo santykių. Sprendimas: padidinti tuščiosios dalies laikytuvo slėgį, sumažinti ištraukimo gylį, padidinti štampo spindulį (R≥4t, kur t – medžiagos storis) arba taikyti pakopinį ištraukimą (60 % pradinio ištraukimo, vėlesnis formavimas).
• Plėšimasis / įtrūkimai: Kyla dėl per didelės medžiagos apkrovos arba nepakankamų kampų spindulių. Sprendimas: patikrinti ištemptumo savybes, giliosioms cilindrinėms detalėms taikyti tarpines žymines, naudoti karštąjį formavimą (200–400 °C) aukštos stiprybės plienams, padidinti apvalinimo spindulius.
• Atsitiesimas: Kyla dėl tampriosios medžiagos atstatymosi po formavimo. Sprendimas: naudoti CAE modeliavimą tampos atstatymo kompensavimo projektavimui, perlenkti dalis atsižvelgiant į atstatymą, apsvarstyti servopresų technologijos taikymą tiksliai kontrolės užtikrinimui.
• Kraštai: Kyla dėl susidėvėjusių pjovimo kraštų ar netinkamo štampo tarpelio. Sprendimas: aptinkite įrankius, kai kraštai pasiekia 0,01" (0,25 mm) spindulį, nustatykite tarpelį į 8–12 % medžiagos storio, įdiekite reguliarius štampų tikrinimo grafikus.
• Matmenų pokytis: Kyla dėl štampo susidėvėjimo, netikslaus pozicionavimo ar preso lygiavimo problemų. Sprendimas: įdiekite orientacinius strypus arba tikslaus pozicionavimo smeigtukus, naudokite grįžtamąją deformaciją kompensuojantį projektavimą, reguliariai tikrinkite preso lygiagretumą ir jėgą (tonomis).
• Paviršiaus brūkšniai: Kyla dėl šiurkščių štampo paviršių ar nepakankamos tepimo medžiagos. Sprendimas: apdirbkite štampus iki Ra0,2 μm ar mažesnio šiurkščumo, naudokite lengvai garuojančią štampavimo tepalą, išvalykite medžiagą nuo teršalų prieš apdorojimą.
• Išsivyniojimas / deformacija: Kyla dėl netolygaus įtempties išsiskyrimo ar netinkamo tvirtinimo. Sprendimas: pridėkite formavimo procesą (0,05–0,1 mm stiprus spaudimas), naudokite daugiataškį lakšto laikymo jėgos valdymą, optimizuokite išdėstymą medžiagos ritulio sukimosi kryptimi.

Kokybės tikrinimo metodai ir operatorių įžvalgos

Defektų ankstyvas aptikimas reikalauja sistemingų tikrinimo metodų ir operatorių sąmoningumo dėl įspėjamųjų požymių.

Matmenų patvirtinimas turėtų būti atliekamas pirmojo gaminio tikrinimas ir reguliariais intervalais visą gamybos trukmę. Remiantis kokybės valdymo gairėmis, parengti standartinę veiksmų tvarką (SOP), kurioje būtų nurodyti šablonų laikiklio jėgos ir greičio parametrų diapazonai, bei atlikti „pirmojo gaminio viso dydžio tikrinimą naudojant 3D skenerį, kad būtų palyginti skaitmeniniai modeliai“.

Paviršiaus apdorojimo įvertinimas apima vizualų įbrėžimų, prilipimo žymių ir paviršiaus netolygumų tikrinimą. Remiantis „Mate“ technine dokumentacija , operatoriams reikia stebėti vyniojimo gylies pokyčius, blizgančiosios kraštinės matmenų svyravimus ir šukų aukščio padidėjimą – visi šie požymiai rodo įrankių nusidėvėjimą ar procesų nuokrypį.

Patyrę operatoriai atpažįsta šiuos ankstyvuosius įspėjamuosius požymius dar prieš tai, kol defektai tampa kritiški:

• Padidėjęs preso triukšmas, kuris rodo, kad įrankiai pasidarė bluntūs arba netinkama tarpų dydžių parinktis
• Detalės su per dideliu vyniojimu, kurios rodo, kad įrankiai reikalauja aptaisymo
• Šukos su nelygiu lūžio paviršiumi, kurios rodo tarpų problemų
• Prilipimas ant kaladėlių paviršiaus, kuris reikalauja pagerinti tepimą ar dengimo sluoksnį
• Dėl perkaitymo signalizuojama, kad reikia tepimo ar ciklo reguliavimo

Pagal įrankių ekspertų nuomonę: „Jei detalės kraštai pradeda per daug suvyniotis, durelių presas skleidžia daugiau triukšmo arba dirba sunkiau nei anksčiau – galbūt įrankis pasidarė bluntus.“ Įrankių aštrinimas, kai kraštų spindulys pasiekia 0,01 colio (0,25 mm), žymiai padidina įrankių tarnavimo laiką lyginant su laukimu, kol įrankis visiškai nubluntų.

Formos tarnavimo laiko įrašų vedimas ir dėžių bei orientacinės rankovės keitimas pagal grafiką neleidžia netikėtoms kokybės problemoms. Naudojant dengimo technologijas, pvz., TiAlN dengimus, pagerėja dilimo atsparumas sudėtingose aplikacijose, kuriose apdorojami nerūdijantis plienas ar aliuminis.

Kai defektų atpažinimo ir prevencijos strategijos jau įdiegtos, kitas žingsnis – suprasti visą gamybos darbo eigą – nuo medžiagos paruošimo iki baigtos detalės pristatymo.

Visa darbo eiga nuo medžiagos paruošimo iki baigtos detalės

Jūs jau išmokote operacijų vykdymo, pasirinkote tinkamą presą ir žinote, kaip šalinti defektus. Tačiau tai, kas skiria gerus gamintojus nuo puikių, – supratimas, kad metalo štampavimo procesas tęsiasi žymiai ilgiau nei vien tik tada, kai kalnas susiliečia su medžiaga. Veiksmai prieš ir po štampavimo nulemia, ar jūsų išštampuoti detalių atitinka technines specifikacijas arba taps šukomis.

Įsivaizduokite lakštinių metalų štampavimą ne kaip vieną įvykį, o kaip kelionę. Žaliavos ritės turi būti paruoštos dar prieš tai liečiant štampavimo šabloną. Baigtos detalės reikalauja valymo, kraštų apdirbimo (deburring) ir patikrinimo prieš siuntimą. Be to, visame šiame gamybos štampavimo procese dokumentacija fiksuoja kiekvieną detalę tam, kad būtų užtikrinta sekamumas. Panagrinėkime šį visą metalo presavimo procesą nuo pradžios iki pabaigos.

Medžiagos paruošimo veiksmai prieš štampavimą

Jūsų lakštinių metalų apdorojimo procesas prasideda kur kas anksčiau nei pradedami presavimo ciklai. Tinkama medžiagos paruošimo procedūra padeda išvengti defektų, pratęsti štampavimo įrankių tarnavimo laiką ir užtikrinti nuolatinę gaminio kokybę. Praleidę šiuos žingsnius, kiekvienoje gamybos serijoje rizikuojate.

Štai visiškai baigtas priešpresinis darbo eigos procesas, kuris užtikrina sėkmingą štampavimą:

1. Rulonų priėmimas ir patikrinimas: Patikrinkite gautą medžiagą pagal technines sąlygas – patikrinkite lydinio rūšį, storio nuokrypius, paviršiaus būklę ir rulonų matmenis. Atminkite neatitinkančią medžiagą dar prieš ją įvedant į gamybą.
2. Rulonų įkėlimas ir įtraukimas: Uždėkite ruloną ant rulonų atvartytuvo ir įtraukite jo pradžios kraštą per apdorojimo liniją. Pagal ARKU rulonų paruošimo dokumentaciją automatinis rulonų galų suvirinimas gali sumažinti įrengimo laiką iki tik 90 sekundžių, tuo pačiu pasiekiant iki 400 % medžiagos taupymą, nes nebėra reikalo skaptuoti naujų rulonų.
3. Išlyginimas ir ištiesinimas: Praleiskite juostą per išlyginimo įrangą, kad pašalintumėte ritulio įsitempimą, skersinį lankstymą ir kraštų bangavimą. Plokščias medžiagos paviršius nuolat vienodai tiekiamas ir tiksliai formuojamas – banguotas medžiagos paviršius sukelia pozicionavimo klaidas ir matmenų svyravimus.
4. Tepimo padavimas: Taikykite štampavimo tepalą vienodai abiem paviršiums. Tinkamas tepimas sumažina trintį formuojant, padidina štampo gyvavimo trukmę, neleidžia susidėvėjimui (galling) ir pagerina paviršiaus baigiamąją apdailą. Tepalo tipas priklauso nuo medžiagos – lengvai garuojantys aliejai tinka geriausiai plienui, o specialūs mišiniai – aliuminiui ir nerūdijančiajam plienui.
5. Kraštų apdirbimas (jei reikia): Pašalinkite pažeistus arba oksiduotus ritulio kraštus, kurie gali sukelti defektus ar užteršti štampus. Kraštų apdirbimas užtikrina nuolatinį medžiagos plotį, kad būtų tikslus tiekimas.
6. Tiekimo sistemos paruošimas: Suconfigurekite tiekimo mechanizmą tinkamam žingsniui, laikui, atitinkančiam preso eigos ciklą, ir pilotinio išleidimo momentui. Pagal gamybos nuorodas juosta kiekviename preso cikle pasislenka tikslų atstumą – čia pasiektas tikslumas nulemia detalės nuo detalės vientisumą.

Medžiagų tvarkymas visame šiame procese yra itin svarbus. Netinkamas tvarkymas sukelia bruožus, kurie tampa matomais defektais baigtuose gaminiuose. Teršalai – dulkių, alyvos ar metalo dalelės – perduodami į kalibro ertmes ir pablogina paviršiaus kokybę. Švaraus tvarkymo procedūros apsaugo tiek medžiagų investicijas, tiek gaminio kokybę.

Po presavimo apdorojimas ir kokybės patikrinimas

Kai detalės išeina iš preso, metalo štampavimo ir formavimo procesas dar nėra visiškai baigtas. Po presavimo operacijos transformuoja neapdorotas štampuotas dalis į baigtus komponentus, paruoštus montavimui ar siuntimui.

1. Detalių surinkimas ir tvarkymas: Išimkite detales iš preso zonos taip, kad neįvestumėte pažeidimų. Automatizuotos sistemos naudoja konvejerius, detalių nuvertimo kanalus arba robotizuotą tvarkymą, kad būtų išlaikyta paviršiaus kokybė ir detalės būtų organizuotos tolesnėms operacijoms.
2. Šlifuojamosios operacijos: Pašalinkite šlifuojamas ir aštrias kraštines, susidaręs pjovimo metu. Pagal Advanpolish išsamų šlifuojamųjų operacijų vadovą , tinkamas kraštų šalinimas išeina už estetinio aspekto ribų – nešalinti kraštai „gali sukelti surinkimo problemas, kurti saugos pavojus operatoriams, trukdyti tinkamai veikti detalėms ir lėmti mechaninių sistemų per anksti susidėvėjimą.“
3. Valymas ir likučių pašalinimas: Išplauti dalis, kad būtų pašalinti štampavimo tepalai, metalo dulkės ir kitos priemaišos. Valymo metodai svyruoja nuo paprastų tirpiklių plovimų iki sudėtingų vandens pagrindu veikiančių sistemų, priklausomai nuo tolesnių apdorojimo reikalavimų ir aplinkosaugos sąlygų.
4. Šiluminis apdorojimas (jei nurodyta): Taikyti šiluminius procesus, kad būtų pasiektos reikiamos mechaninės savybės. Atvirinimas pašalina formavimo įtempimus. Kietinimas padidina dilimo atsparumą. Įtempimų nušalinimas neleidžia detalėms išsiverti eksploatacijos metu. Šiluminio apdorojimo specifikacijos priklauso nuo medžiagos ir taikymo reikalavimų.
5. Paviršiaus apdaila: Taikyti dangas, metalo padengimus ar apdorojimus korozijos apsaugai, išvaizdai ar funkcinei našumui užtikrinti. Galimos parinktys apima elektrolizinį metalinimą, miltelinį dažymą, dažymą, nerūdijančiojo plieno pasyvinimą ir aliuminio anodinį padengimą.
6. Matmenų tikrinimas: Patikrinti kritinius matmenis pagal inžinerines specifikacijas. Pagal Sinoway technologinio proceso apžvalgą kokybės kontrolė apima „kiekvieno komponento tikrinimą dėl matmenų tikslumo, paviršiaus baigtinės apdorojimo kokybės ir konstrukcinės vientisumo“.
7. Galutinė kokybės įvertinimas: Prieš išleidžiant atlikti vizualinę patikrą, funkcinį bandymą ir dokumentų peržiūrą. Pirmojo gaminio patikrinimas patvirtina naujas gamybos partijas pagal kliento reikalavimus.
8. Pakavimas ir siuntimo parengimas: Supakuoti detalių taip, kad būtų užkirstas kelias jų pažeidimams vežant. Pakavimo specifikacijos dažnai sudaro dalį kliento reikalavimų reguliuojamose srityse.

Kokybės dokumentacija ir sekimo reikalavimai

Reguliuojamoms pramonės šakoms – automobilių, aviacijos ir medicinos prietaisų gamybai – dokumentacija nėra pasirinktinė. Sekamosios sistemos susieja gatavus detalių gaminius su žaliavų partijomis, apdorojimo parametrais, kontrolės rezultatais ir operatorių sertifikatais.

Svarbiausi dokumentacijos elementai yra:

• Medžiagos sertifikatai: Medžiagų bandymo ataskaitos, patvirtinančios įeinančių medžiagų cheminę sudėtį, mechanines savybes ir terminį apdorojimą
• Procesų įrašus: Presų parametrai, štampų identifikacija, tepalų partijų numeriai ir gamybos laiko žymės
• Kontrolės duomenys: Matmeniniai matavimai, defektų stebėjimai ir sprendimai dėl jų tvarkymo
• Personalinių darbuotojų įrašai: Operatorių mokymo sertifikatai ir kontrolės kvalifikacijos
• Koreguojamieji veiksmai: Visų neatitikčių bei jų šalinimo veiksmų dokumentavimas

Kokybės valdymo sistemos, pvz., automobilių pramonei skirta IATF 16949, nustato išsamias šių įrašų reikalavimus. Išsami dokumentacija leidžia atlikti šakninių priežasčių analizę kilus problemoms ir parodyti atitiktį klientų auditų metu.

Pradėti gaminti nuo šablonų gamybos iki serijinės gamybos laiko veiksniai

Suprantant pradėti gaminti laiko komponentus, galima realistiškai planuoti projektus. Štampavimo gamybos proceso laiko grafikas yra daug ilgesnis nei pati gamybos ciklų trukmė:

• Šablonų projektavimas: 2–6 savaitės, priklausomai nuo detalės sudėtingumo ir inžinerinių iteracijų reikalavimų
• Formų gamyba: 4–12 savaitės progresyviems šablonams; trumpesnė trukmė paprastesniems šablonams
• Šablonų bandymas ir tobulinimas: 1–3 savaitės pavyzdžių paruošimui, reguliavimui ir patvirtinimui
• Gamybos pajėgumų didinimas: 1–2 savaitės procesų stabilizavimui ir kokybės valdymo sistemų patvirtinimui
• Nuolatinė gamyba: Ciklo trukmė matuojama sekundėmis vienai detalei, o gamybos apimtys ribojamos preso greičiu ir šablonų tvirtumu

Pirmojo karto projektai paprastai reikalauja 8–20 savaičių nuo koncepto patvirtinimo iki gamybai paruošto būvio. Pakartotiniai užsakymai su esama įrankinėmis išsiunčiami daug greičiau – dažnai per keliolika dienų, jei medžiagos yra atsargose.

Visą darbo eigą supratę, kitas svarstomas klausimas – pramonės šakos specifinės sąlygos. Ypač automobilių pramonės taikymui reikalingos specializuotos galimybės, sertifikatai ir kokybės valdymo sistemos, kurios atskiria kvalifikuotus tiekėjus nuo kitų.

Automobilių metalo štampavimo reikalavimai ir standartai

Kai įsivaizduojate, kad viename keleiviniame automobilyje yra nuo 300 iki 500 štampuotų plieno detalių, automobilių pramonės metalo štampavimo mastas tampa aiškus. Tai nėra tik dar viena taikymo sritis – čia vyrauja didžiausias gamybos apimčių lygis ir reikalaujama labiausiai išankstinės aplinkos, kurioje metalo spaudimo technologija kasdien įrodo savo vertę. Kūno skydeliai, konstrukciniai stiprinimai, važiuoklės komponentai bei beveik neapskaičiuojamas kiekis laikiklių visi gaunami štampavimo procesais, kurie turi užtikrinti absoliučią vientisumą milijonams vienetų.

Kuo automobilių štampavimo procesas skiriasi nuo bendrosios pramoninės metalo spaudimo? Atsakymas glūdi trijuose tarpusavyje susijusiuose reikalavimuose: tikslumas, atitinkantis saugos kritinius specifikacijų reikalavimus; kokybės valdymo sistemos, kurios trukdo defektams atsirasti dar prieš jų pasirodymą; bei plėtojimo terminai, kurie tradicinį metų trukmės prototipavimą sutrumpina iki kelių savaičių. Šių reikalavimų supratimas padeda įvertinti, ar štampavimo partneris tikrai gali paremti automobilių programų kūrimą ar tiesiog tai teigia.

Automobilių kokybės standartai ir sertifikavimo reikalavimai

Įsivaizduokite, kad po to, kai štampuoti detalės jau suvirintos į 50 000 automobilių korpusų, aptinkamas matmenų defektas. Atšaukimo išlaidos, gamybos sustabdymas ir prekės ženklo reputacijos žalos būtų katastrofiškos. Ši realybė lemia automobilių pramonės nekompromisinį tiekėjų kokybės valdymo požiūrį – ir paaiškina, kodėl IATF 16949 sertifikavimas tapo būtina kvalifikacija automobilių štampuojamų detalių tiekėjams.

Pagal Master Products sertifikavimo dokumentacija , IATF 16949 standartas „pirminis variantas buvo parengtas dar 1999 m. Tarptautinės automobilių užduočių grupės (IATF)“, siekiant „suderinti įvairius skirtingus sertifikavimo programas ir kokybės vertinimo sistemas, naudojamas visoje pasaulinėje automobilių pramonėje.“ Ši standartizacija reiškia, kad dirbdami su IATF sertifikuotu tiekėju, galite tikėtis nuoseklios kokybės nepriklausomai nuo geografinės vietos.

Šis sertifikavimas orientuotas į tris pagrindinius tikslus:

• Kokybės ir nuoseklumo gerinimas: Tiek produktų, tiek gamybos procesų tobulinimas, kartu mažinant gamybos kaštus ir gerinant ilgalaikę darną
• Tiekimo grandinės patikimumas: Įsitvirtinti kaip „pasirinkto tiekėjo“ statusą pagrindinių automobilių gamintojų tarpe, įrodant nuoseklumą ir atsakomybę
• Integracija su ISO standartais: Bebaryeriškas susiejimas su visos pramonės mastu taikomais ISO sertifikavimo reikalavimais, kuriant išsamų kokybės valdymo rėmą

Ką tai praktiškai reiškia metalo štampuojamiems detaliams? Pagal pramonės šaltinius, IATF 16949 dokumentacija „pabrėžia defektų ir gamybos nuokrypių prevenciją bei atliekų ir š waste mažinimą.“ Automobilių metalo štampavimo operacijoms tai reiškia dokumentuotus procedūrų aprašus kiekvienam kritiniam procesui, statistinio proceso valdymo stebėjimą ir sistemingas nuolatinio tobulėjimo priemones.

Be to, kad atitinka IATF 16949 standartą, automobilių štampavimo tiekėjai dažnai privalo parodyti, kad atitinka pagrindinių gamintojų (OEM) klientų specifines reikalavimų sąlygas. Šie papildomi reikalavimai apima viską – nuo medžiagų sekamosios informacijos iki pakuotės standartų – ir sukuria kokybės užtikrinimo lygius, kurie apsaugo galutinį automobilį.

CAE modeliavimas šablonų kūrimo patvirtinimui

Štai klausimas, į kurį anksčiau buvo atsakyta tik naudojant brangius fizinius maketus: Ar šis šablono projektas leis gauti tinkamas detalių dalis? Šiandien kompiuteriu paremtas inžinerinis modeliavimas (CAE) suteikia atsakymus dar prieš tai, kai būtų supjaustyta bet kuri plieno detalė – taip automobilių metalo štampavimo proceso kūrimas iš bandymų ir klaidų metodų virsta prognozuojamąja mokslo šaka.

Pagal ScienceDirect paskelbtą tyrimą, integruotos CAE sistemos automobilių korpusų spaustuvų įrankių projektavimui „reikalingos formavimo defektams prognozuoti kompiuteriu ir sumažinti įrankių projektavimui reikalingą laiką bei sąnaudas.“ Šios sudėtingos sistemos sujungia kelis analizės modulius:

• CAD geometrijos aprašymas: Tikslūs skaitmeniniai štampų paviršių ir detalių geometrijos modeliai
• Medžiagų savybių duomenų bazės: Eksperimentiniai duomenys tiksliai numatyti medžiagų elgesiui
• Baigtinių elementų tinklelio generavimas: Priešdaryminis etapas, kurio metu lakštinė metalo plokštė padalinama į analizuojamus elementus
• Elasto-plastinė baigtinių elementų analizė: Simuliavimo programinė įranga, modeliuojanti tiek dvimatę lenkimo deformaciją, tiek visiškai trimatinius formavimo procesus
• Rezultatų vaizdavimas: Poapdoro etapas, kuriame apskaičiuoti rezultatai rodomi kompiuterinės grafikos pagalba

Ką gali prognozuoti simuliavimas? Šiuolaikinės CAE priemonės nustato galimus raukšlėjimus, plyšimus, per didelį storio sumažėjimą ir atšokimą dar prieš pradedant realius bandymus. Vykdant virtualius formavimo simuliavimus inžinieriai gali optimizuoti iškirpų formą, traukos juostų vietą, blanko laikytuvo slėgio pasiskirstymą ir štampų spindulius – viską be medžiagos ar įrangos naudojimo.

Ekominis poveikis yra reikšmingas. Tradicinė šablonų kūrimo procedūra gali reikalauti kelių fizinių prototipų, kurių kiekvieno gamyba ir bandymas užtrunka savaites. CAE modeliavimas sutrumpina šį iteracinį ciklą, dažnai leisdama pasiekti tinkamus šablonų projektus per vieną ar du fizinius bandymus, o ne per penkis ar šešis. Sudėtingoms išspaudžiamoms plieno detalėms, tokioms kaip durų vidinės dalys, priekinio baltojo skydo plokštės ar konstrukciniai bėgeliai, šis pagreitis sutaupo mėnesius trukmės kūrimo laiką.

Automobilių programose, kur laikas iki rinkos nulemia konkurencinį pasisekimą, CAE galimybės tapo būtinybe, o ne pasirinkimu. Tie tiekėjai kaip Shaoyi naudoja pažangų CAE modeliavimą, kad pateiktų be defektų rezultatus, parodydami, kaip virtuali patvirtinimo procedūra leidžia jiems pasiekti 93 % pirmojo patvirtinimo rodiklį – žymiai viršijant pramonės vidurkius.

Pirmojo patvirtinimo ir greitojo prototipavimo galimybės

Automobilių kūrimo srityje laikas iš tiesų reiškia pinigus. Kiekviena sutaupyta savaitė šablonų kūrimo procese sutrumpina automobilio paleidimo terminus, sumažina turto laikymo sąnaudas ir sukuria konkurencinį pranašumą. Dvi priemonės tapo pagrindiniais veiksniais, kurie skiria automobilių štampavimo tiekėjus: pirmojo patvirtinimo rodiklis ir prototipų kūrimo greitis.

Pirmojo patvirtinimo rodiklis matuoja, kaip dažnai pradiniai gamybos pavyzdžiai atitinka kliento technines sąlygas be reikalingų šablonų modifikacijų. Pagal Mursix automobilių štampavimo apžvalgą, štampavimas užtikrina, kad „kiekvienas detalės elementas būtų pagamintas tiksliai pagal nustatytas specifikacijas, užtikrinant aukštos našumo automobiliams reikiamą ilgaamžiškumą ir tikslumą“. Kai tiekėjai pasiekia aukštus pirmojo patvirtinimo rodiklius, jie parodo savo išmanymą tiek simuliacijos įrankiuose, tiek praktinėse formavimo žiniose.

Kodėl šis rodiklis yra tokio didelio reikšmingumo? Panagrinėkite alternatyvą: nepavykę pirmieji bandiniai reiškia kalapų perdarymą, papildomus bandymo ciklus, vėluojančius PPAP pateikimus ir suspaustus terminus visiems tolesniems etapams. Tie tiekėjai, kurie pasiekia 93 % pirmojo praeities patvirtinimą – kaip dokumentuoja „Shaoyi“ – pašalina daugumą šių brangiai kainuojančių pakartojimų.

Greitos prototipavimo galimybės taikyti plėtros etapą prieš pradedant gamybinių įrankių gamybą. Kai inžinieriams reikia fizinės detalių montavimo tikrinimams, smūgio bandymams ar surinkimo patvirtinimui, laukti mėnesius gamybinių kalapų nėra priimtina. Šiuolaikiniai tiekėjai dabar siūlo:

• Minkštųjų įrankių prototipus: Žemesnės kainos kalapus ribotam bandinių kiekiui
• Lazeriu supjaustytiems lakštams su rankiniu formavimu: Greitą pradinių formų kūrimą koncepto patvirtinimui
• Greitą kalapų gamybą: Pagreitintą apdirbimą ir surinkimą, kad būtų greičiau pristatyti gamybiniai įrankiai – kai kurie tiekėjai, pvz., „Shaoyi“, gali pristatyti prototipus jau per 5 dienas

Automobilių metalo štampavimo procesas išsivystė toliau nei tik detalių gamyba. Šiandien kvalifikuoti tiekėjai veikia kaip plėtojimo partneriai, teikdami inžinerinę paramą, kuri pagreitina programas nuo koncepto iki gamybos paleidimo. Įvertindami potencialius partnerius, ieškokite įrodytų gebėjimų CAE modeliavime, dokumentuoto pirmojo praeities patvirtinimo rezultatyvumo, greito prototipavimo paslaugų bei IATF 16949 sertifikavimo kaip bazinių reikalavimų.

Organizacijoms, kurios ieško visapusiškų formų projektavimo ir gamybos galimybių, pritaikytų automobilių pramonės reikalavimams, Shaoyi tiksliojo štampavimo formų sprendimai parodo, ko galima tikėtis iš kvalifikuoto automobilių štampavimo partnerio – nuo greito prototipavimo iki didelės apimties gamybos su inžinerine palaika visame cikle.

Nustačius automobilių pramonės reikalavimus, galutinis svarstymas susijęs su tuo, kaip šios galimybės įtakoja projekto ekonomiką – sąnaudų veiksnius ir grąžos nuo investicijų (ROI) skaičiavimus, kurie nulemia, ar metalo štampavimas suteikia vertės jūsų konkrečiai taikomajai srityje.

Sąnaudų veiksniai ir grąža nuo investicijų (ROI) metalo štampavimo projektuose

Jūs išnagrinėjote metalo štampavimo technines galimybes – nuo šablonų parinkimo iki kokybės valdymo sistemų. Tačiau čia kyla klausimas, kuris galiausiai nulemia, ar štampavimas tinka jūsų projektui: kiek tai kainuos ir kada pamatysite grąžą? Skirtingai nuo paprasto kainos nustatymo už vieną detalę, metalo štampavimo ekonomika apima pradines investicijas, gamybos apimties slenkstį bei paslėptus veiksnius, kurie gali nulemti jūsų projekto pelningumą arba ne.

Išanalizuokime tikrąją metalo štampavimo ekonomiką ir sukursime aiškius rėmus jūsų investicijos vertinimui.

Įrankių gamybos investicija prieš gamybos apimties ekonomiką

Kiekvienas metalo štampavimo mašinos veiksmas prasideda pagrindine kompromisinės situacijos: didelės pradinės įrankių gamybos sąnaudos prieš labai žemas vieno gaminio gamybos sąnaudas. Šios sąsajos supratimas padeda nustatyti, kada štampavimas suteikia naudingumo – ir kada racionaliau pasirinkti kitus gamybos būdus.

Pagal Manor Tool sąnaudų analizę: „metalų štampavimas netinka prototipams arba mažo tūrio serijoms. Pradinės įrankių gamybos investicijos dažnai viršija tradicinės apdirbimo sąnaudas mažoms partijoms.“ Tačiau ekonominė situacija radikaliai keičiasi didėjant gamybos apimčiai: „kai gamyba pasiekia apie 10 000 ar daugiau detalių per mėnesį, įrankių gamybos sąnaudos tampa žymiai naudingiau.“

Štai kas lemia įrankių gamybos investicijų lygį:

• Formos sudėtingumas: Paprasčiausi vieno veiksmo šablonai kainuoja mažiau nei progresyvieji šablonai su keliais stovais
• Įrankių plieno rūšis: Jūsų numatoma metinė naudojimo apimtis ir medžiagos pasirinkimas nulemia reikiamą įrankių plieno rūšį, kad būtų užtikrintas pakankamas šablono tarnavimo laikas
• Detalės geometrija: Tiksliai išlaikyti reikalaujantys bruožai, gilūs įtraukimai ar keli formavimo veiksmai padidina įrankių gamybos sąnaudas
• Kokybės reikalavimai: Premium kokybės įrankiai, pagaminti vidinėje rinkoje naudojant aukštos kokybės plieną, užtikrina nuolatinę detalių gamybą, tačiau pradinė kaina yra didesnė

Pagal pramonės duomenis, automobilių štampavimo įrankiai paprastai kainuoja nuo 100 000 iki 500 000 JAV dolerių, priklausomai nuo sudėtingumo, o standartiniai štampai paprastoms programoms vidutiniškai kainuoja apie 26 000 JAV dolerių. Paprastesniems lakštinių metalų štampavimo darbams „Neway Precision“ praneša apie įrankių investicijas nuo 5 000 iki 50 000 JAV dolerių, priklausomai nuo detalės sudėtingumo.

Gaminių kiekis	Įrankių nusidėvėjimas	Tipiška kaina už vieną detalę	Grįžtamumo terminas	Geriausias požiūris
Žemas (mažiau nei 10 000)	Didelė kaina už vieną detalę	5–50+ JAV dolerių (labai kinta)	Dažnai nepasiekiamas	CNC frezavimas arba lazerinis pjovimas
Vidutinis (10 000–100 000)	Vidutinė amortizacija	$1.50-$12	12–24 mėnesiai – tipiškai	Štampavimas tampa naudingas
Didelis (100 000+)	Minimalus poveikis kiekvienam detalių vienetui	$0.30-$1.50	6–18 mėnesių	Paeiliui veikiantis štampavimo šablonas yra optimalus

Apimtis, kurios pasiekus štampavimas tampa naudingas, yra itin svarbi. Kaip paaiškina „Okdor“ analizė: „štampavimas tampa finansiškai naudingas gaminant 10 000 ar daugiau detalių per mėnesį, kai pradinė įrangos įranga atsipildo dėl žymiai mažesnių kainų už kiekvieną detalę.“ Plokščiųjų metalų išdirbti komponentai, kurių kaina po 15 JAV dolerių, štampavimo būdu masinėje gamyboje gali kainuoti nuo 3 iki 12 JAV dolerių – tai galima sutaupyti 50–80 % kiekvienai detalės vienetui.

Vertinant bendrą savininkavimo kainą

Kainos už kiekvieną detalės vienetą atskleidžia tik dalį visos situacijos. Protingi pirkimų sprendimai remiasi viso turto savininkystės sąnaudomis – visu ekonominiu vaizdu, į kurį įeina ne tik štampavimo įrenginiai patys.

Medžiagos naudojimas žymiai paveikia ekonomiką. Pagal pramonės standartus optimizuoti štampavimo procesai pasiekia 85–95 % medžiagos naudingumo koeficientą tinkamai suprojektavus išdėstymą – kur kas aukštesnį nei apdirbant detalių mašinos, kuriose dažnai kaip skiedrų likučiai pašalinama 50 % ar daugiau pradinės medžiagos.

Ciklo trukmės pranašumai sudėtiniai produktai dideliais kiekiais. Progresyviosios štampavimo operacijos gali pasiekti ciklo trukmę iki 0,06 sekundės vienam gaminiui, o pramoninių metalo štampavimo mašinų našumas gali siekti 1000 smūgių per minutę. Šis greičio pranašumas reiškia, kad vienas štampavimo preso operatorius gali prižiūrėti gamybą, kurią kitu atveju reikėtų vykdyti kelioms apdirbimo centrų sistemoms ir keliems operatoriams.

Antrinių operacijų kaštai reikalauja atidžios analizės. Įvertinkite šiuos dažnai nepastebimus veiksnius:

• Šlifuojamos kraštų šalinimo reikalavimai: Tinkamai suprojektuoti štampai minimaliai sukuria kraštų šlifuojamas, todėl sumažėja poapdirbimo darbo sąnaudos
• Montavimo integracija: Gaminiai, štampuojami tiksliaisiais nuokrypio ribomis, sumažina surinkimo laiką ir pakartotinio apdirbimo poreikį
• Atsargų efektyvumas: Didelio greičio gamyba leidžia taikyti tiksliai laiku (just-in-time) gamybos principą, todėl sumažėja atsargų laikymo kaštai
• Atmetimo rodikliai: Aukštos kokybės štampavimo operacijos palaiko broko normą žemiau 2 %, todėl minimizuojamas atliekų kiekis

Inžinerinė parama turi didesnės įtakos bendroms projektų sąnaudoms, nei supranta daugelis pirkėjų. Pagal Manor Tool, ankstyvas bendradarbiavimas su tiekėjo gamybos patogumo projektavimo (DFM) komanda padeda „sumažinti detalės kainą, sumažinti štampų nusidėvėjimą ir išlaikyti montavimui reikalingą formą, pritaikymą ir funkcionalumą.“ Pagrindiniai DFM aspektai apima plonų skyrių pašalinimą, kurie sukelia štampų nusidėvėjimą, lenkimo spindulio ribų laikymąsi ir tikslaus tolerancijų nustatymą vietoj savavališko labai siaurų specifikacijų pridėjimo.

Prastų štampų kokybės paslėptosios sąnaudos reikalauja ypatingo dėmesio. Kaip nurodo Manor Tool, „užsienyje pagaminti štampai dažnai naudoja žemesnės kokybės plieną, kuris greičiau nusidėvi ir gamina nestabilių detalių.“ Gamybos problemų šalinimas, prastos kokybės importuotų štampų priežiūra ir konteinerių vežimo delsų valdymas greitai suardo akivaizdžią taupymo naudą iš pigesnių užsienio šaltinių.

Kada metalo štampavimas tampa pelningas

Kaip sužinoti, kada štampavimas suteikia didesnę vertę nei kitos alternatyvos? Palyginimas priklauso nuo jūsų konkrečių gamybos apimčių, sudėtingumo ir kokybės reikalavimų.

Pagal Neway Precision gamybos palyginimą štampavimas tampa eksponentiškai naudingiau išlaidų požiūriu esant didesnėms gamybos apimtims dėl štampų amortizacijos ir automatizacijos privalumų. Jų duomenys rodo, kad automobilių gamintojai naudojant progresyvųjį štampavimą konstrukcinėms atramoms taupo 20–30 % vieneto sąnaudose palyginti su CNC frezavimu.

Apsvarstykite štampavimą, kai jūsų projektas atitinka šiuos kriterijus:

• Metinės gamybos apimtys viršija 50 000 detalių su nuolatine geometrija
• Detalėms reikia kelių formavimo operacijų, kurios gali būti sujungtos į progresyviuosius štampus
• Svarbu medžiagų naudojimo efektyvumas – štampavimo aukšta išeiga sumažina žaliavų sąnaudas
• Nuolatinumo reikalavimai palankiau veikia štampuojamų detalių pakartojamumą palyginti su operatoriaus priklausomais procesais
• Ilgalaikė gamyba pateisina štampų investicijas, o grąžinimo laikotarpis yra 12–24 mėnesiai

Mažesniems gamybos apimtims ar dažniems konstrukcijos pakeitimams dažnai ekonomiškesni būna kiti gamybos būdai. CNC apdirbimas, lazeriu pjovimas su formavimu ir net 3D spausdinimas pasižymi žemesniais pradiniais sąnaudomis, nors vieno gaminio kaina yra aukštesnė. Ribinis taškas priklauso nuo jūsų konkrečių aplinkybių – tačiau 10 000 gaminių per mėnesį dažnai yra bendras slenkstis, kai štampavimo ekonomika tampa patraukli.

Partnerystė gamybos sėkmei

Tinkamas gamybos partnerystė žymiai paveikia jūsų bendrąsias sąnaudas. Be konkurencingos vieno gaminio kainos įvertinkite potencialius štampavimo įrenginių tiekėjus pagal jų gebėjimą sumažinti visų projekto sąnaudas dėka inžinerinės patirties, kokybės valdymo sistemų ir operatyvaus palaikymo.

Kokius požymius reikėtų ieškoti gamybos metalo štampavimo partneriui? Atsižvelkite į šiuos gebėjimų rodiklius:

• Inžinerinė integracija: Tiekėjai, teikiantys DFM (konstrukcijos optimizavimo gamybai) paramą, padeda optimizuoti projektus dar prieš įsigyjant šablonus
• Prototipų kūrimo galimybės: Greitasis prototipavimas sumažina plėtros riziką ir sutrumpina terminus
• Kokybės sertifikatai: IATF 16949 ir panašūs sertifikatai rodo sistemingą kokybės valdymą
• Simulacijos galimybės: CAE pagrįsta šablonų kūrimo metodika sumažina fizinio bandymo ciklų skaičių
• Visapusiškos paslaugos: Partneriai, siūlantys šablonus iki gamybos etapo, sumažina koordinavimo sudėtingumą

Organizacijoms, ieškančioms kainiškai naudingų, aukštos kokybės šablonų, atitinkančių OEM standartus, tiekėjai, tokie kaip Shaoyi parodo, kaip inžineriniai įgūdžiai sumažina bendrą projekto sąnaudas. Jų visapusiškos galimybės – nuo greito prototipavimo iki didelės apimties gamybos su IATF 16949 sertifikatu – atspindi integruotą požiūrį, kuris užtikrina tiek kokybę, tiek vertę visose metalo štampavimo gamybos programose.

Metalo štampavimo ekonomika galiausiai apdovanoja atidų planavimą. Investuokite į aukštos kokybės šablonus, dirbkite su kompetentingais tiekėjais, projektuokite gamybai pritaikytus gaminius ir nustatykite tinkamas gamybos apimtis – ir metalo štampavimo procesas suteiks nepaprastą vertę, kuri pateisins jo poziciją kaip efektyviausią gamybos formavimo technologiją.

Dažniausiai užduodami klausimai apie metalų spaustuvų procesą

1. Koks yra metalo presavimo procesas?

Metalų spaustuvų procesas yra šaltojo formavimo gamybos metodas, kuris naudoja kontroliuojamą jėgą, kad plokščią metalo lakštą transformuotų į trimatės erdvės komponentus. Šiame procese metalo lakštas dedamas tarp tikslaus kalibruoto štampavimo įrankių spaustuvėje, kuri taiko jėgą nuo šimtų iki tūkstančių tonų. Tai nuolatinai deformuoja medžiagą taip, kad ji atitiktų štampo formą, nepaliekant ištirpdytos ar nupjautos perteklinės medžiagos. Dažniausiai atliekamos operacijos apima išpjovimą, skylėjimą, lenkimą, traukimą, monetavimą ir reljefinį spaudimą. Deformuojant medžiagą susidaro trinties šiluma, tačiau procesas vyksta kambario temperatūroje, todėl gaminami detalės, kurios dėl darbo kietėjimo yra stipresnės ir matmeniškai nuoseklios didelėse gamybos serijose.

2. Kokie yra 7 žymėjimo metodo žingsniai?

Septyni populiariausi metalų štampavimo procesai yra: 1) Iškirpimas – žaliavų supjaustymas, kad būtų suformuotos pagrindinės formos ir pradiniai darbiniai gabaritai; 2) Gręžimas / išspaustimas – skylų ar įdubimų sukurimas jungtims ir ventiliacijai; 3) Traukimas – metalo ištempimas per šabloną, kad būtų sukurtos gilios formos, pvz., puodeliai ir automobilių skydeliai; 4) Lenkimas – mechaninės jėgos naudojimas kampams suformuoti tiesiomis linijomis; 5) Orinis lenkimas – lenkimo formavimas be visiško šablono liečiamumo, kad būtų pasiektas didesnis lankstumas; 6) Dugno spaudimas ir monetavimas – taikoma ekstremali slėgio jėga tiksliai tolerancijai užtikrinti ir sudėtingoms paviršiaus struktūroms sukurti; 7) Skustuvas – perteklinės medžiagos pašalinimas iš suformuotų detalių. Šias operacijas galima atlikti atskirai arba derinti progresyviuose šablonuose, kad būtų pasiektas didesnis efektyvumas.

3. Kokie yra keturi metalų apdirbimo etapai?

Kai lakštinių metalų gamyba apima lydymo, liejimo, rūgštinės valymos ir valcavimo etapus, metalo presavimo procesas konkrečiai laikosi kito darbo eiliškumo: 1) Priešpresinė paruošta – ritulių priėmimas, patikrinimas, išlyginimas ir tepalo taikymas; 2) Presavimo operacijos – štampavimo operacijų vykdymas, pvz., išpjovimas, formavimas ir lenkimas naudojant šablonus; 3) Po presavimo apdorojimas – šlifuojama kraštai, valoma, esant poreikiui – terminis apdorojimas ir paviršiaus apdorojimas; 4) Kokybės patikrinimas – matmenų tikrinimas, paviršiaus įvertinimas ir dokumentacija sekamumui užtikrinti. Automobilių pritaikymams IATF 16949 sertifikuoti tiekėjai, tokie kaip Shaoyi, integruoja CAE modeliavimą šablonų kūrimo metu, kad pasiektų 93 % pirmojo patvirtinimo rodiklį.

4. Kaip atliekamas metalo štampavimas?

Metalo štampavimas į štampavimo presą įdeda plokščią metalo lakštą tuščiame arba ritininėje formoje, kur įrankis ir štampo paviršius suformuoja metalą į naują formą. Presas taiko kontroliuojamą jėgą mechaniniais, hidrauliniais arba servomechanizmais. Progresyviosios štampo sistemos atlieka kelias operacijas nuosekliai, kai metalo juostos juda per stotis, o perduodamojo štampavimo metu atskiri tuštieji detalės perkeliami tarp stočių sudėtingoms didelėms detalėms gaminti. Pagrindiniai kokybės veiksniai apima štampo tarpą, tepimą, tuščiųjų laikytuvo spaudimą ir preso greitį. Šiuolaikinėse operacijose naudojama CAE modeliavimo programinė įranga štampų konstrukcijoms optimizuoti dar prieš gamybą, todėl sutrumpinamas plėtojimo laikas ir užtikrinama be defektų gamyba.

5. Kada metalo štampavimas tampa naudingas lyginant su kitomis metodais?

Metalo štampavimas tampa finansiškai naudingas gaminant daugiau nei 10 000 detalių per mėnesį, kai pradinė įrangos gamybos investicija atsipildo dėl žymiai mažesnių vienos detalės gamybos sąnaudų. Esant dideliam apimčių lygiui – virš 100 000 detalių – štampavimas sutaupo 50–80 % palyginti su CNC frezavimu: vienos detalės gamybos sąnaudos, kurios pagaminus rankiniu būdu siekia 15 JAV dolerių, štampuojant sumažėja iki 3–12 JAV dolerių. Įrangos gamybos sąnaudos svyruoja nuo 5000 JAV dolerių paprastiems šablonams iki 500 000 JAV dolerių sudėtingiems automobilių progresyviems šablonams, tačiau 85–95 % medžiagos panaudojimo efektyvumas ir ciklo trukmė, siekianti vos 0,06 sekundės vienai detalei, dar labiau padidina taupymą. Partneriai, tokie kaip Shaoyi, siūlo kainiškai naudingą įrangą, pritaikytą OEM standartams, o greitojo prototipavimo paslaugos gali būti suteiktos jau per 5 dienas.