Metalo štampavimo procesai iššifruoti: nuo žaliavos lakštinio metalo iki baigto gaminio

Kas yra metalo štampavimas ir kodėl jis dominuoja gamyboje

Ar kada nors domėjotės, kaip gamintojai pagamina milijonus identiškų metalinių detalių nepaprastai tiksliai? Atsakymas slypi metalo štampavime – galingoje technikoje, kuri formuoja viską: nuo mažų elektroninių jungiklių iki didelių automobilių karoserijos plokščių.

Metalo štampavimas yra šaltojo formavimo gamybos procesas, kurio metu plokščios metalinės lakštų ruošos transformuojamos į konkrečias formas naudojant specialiuosius šablonus (štampus) ir štampavimo presus, taikant didelį slėgį be medžiagos įkaitinimo.

Taigi, kas iš esmės yra štampavimas? Įsivaizduokite: du tiksliai suprojektuotus įrankius – kalapą ir šabloną (štampą). Kai įjungiamas štampavimo presas, milžiniška jėga verčia kalapą judėti žemyn, spausdama metalą į žemiau esančią šablono ertmę. Tą akimirką metalas įgauna naują formą – lenkiamas, pjaujamas, reljefuojamas arba formuojamas pagal šablono projektą.

Kaip metalo štampavimas transformuoja žaliavos lakštus į tiksliai pagamintas dalis

Šio proceso mechanika yra elegantiškai paprasta, tačiau nepaprastai galinga. Štampavimo presas sukuria nuo kelių tonų iki tūkstančių tonų jėgos, priklausomai nuo taikymo srities. Ši jėga perduodama per kalapą, kuris veikia kaip tiksliai suformuotas plaktukas, stumdamas metalinį ruošinį į žemiau esantį štampą. Štampas veikia kaip formos kūnas, tiksliai nustatydamas galutinio detalės pavidalą.

Kas skiria metalo štampavimą nuo kitų gamybos metodų? Greitis ir nuoseklumas. Vienas štampavimo presas per valandą gali pagaminti tūkstančius identiškų metalinių štampuojamų detalių, kiekviena iš jų atitinkama ankstesnę su nuokrypių tikslumu, matuojamu tūkstantosiomis colio dalimis. Ši pakartojamumas daro šį metodą neįkainojamą pramonės šakoms, reikalaujančioms didelės gamybos apimties.

Šaltojo formavimo privalumai šiuolaikinėje gamyboje

Skirtingai nuo procesų, kuriems reikia įkaitinti metalą iki ekstremalių temperatūrų, metalo štampavimas vyksta kambario temperatūroje. Šis šaltasis formavimo metodas išsaugo medžiagos struktūrinį vientisumą, tuo pat metu leisdamas gamintojams pasiekti tikslų matmenų tikslumą ir puikią paviršiaus baigiamąją apdorojimą. Koks rezultatas? Galingesni detalės, greitesni gamybos ciklai ir sumažintos energijos sąnaudos.

Šiame išsaminiame vadove sužinosite viską – nuo pagrindinių štampavimo technikų iki pažangios štampų parinkimo strategijų. Mes išsamiai peržvelgsime visą gamybos darbo eigą, palyginsime skirtingus štampavimo metodus, aptarsime medžiagų parinkimą ir nagrinėsime kokybės kontrolės iššūkius. Laikykite šį vadovą savo vieninteliu ir visapusišku šaltiniu – tai panaikins būtinybę rinkti informaciją iš įvairių šaltinių. Ar jūs esate inžinierius, vertinantis gamybos variantus, ar tiekimo specialistas, kuris renka štampuotas komponentes, – atitinkamos atsakymų dalys rasite toliau pateiktuose skyriuose.

Visas metalo štampavimo gamybos procesas paaiškintas

Dabar, kai jau suprantate, kas yra metalo štampavimas, pažvelkime, kaip gamintojai iš tikrųjų transformuoja neapdorotą lakštų metalą į baigtus komponentus. Metalo štampavimo procesas vyksta griežtai nustatyta tvarka: praleiskite vieną žingsnį arba netinkamai jį atlikite – ir visa gamybos serija bus paveikta. Galima tai palyginti su pyrago kepimu: visi ingredientai, jų pridėjimo tvarka ir technika vienodai svarbūs.

Iš brėžinio iki baigtojo detalės – septyni esminiai etapai

Štampavimo gamybos procesas vyksta septyniuose tarpusavyje susijusiuose etapuose. Kiekvienas etapas remiasi ankstesniuoju, kuriant grandinę, kurios kiekvienas grandinės akis turi būti stiprus. Štai kaip veikia visas metalo spausdinimo gamybos procesas procesas:

1. Dizainas ir inžinerija
   Viskas prasideda piešimo lentelėje. Inžinieriai ir produktų dizaineriai bendradarbiauja, kad apibrėžtų detalės funkcionalumą, matmenų nuokrypius ir kokybės reikalavimus. Šioje fazėje komandos parenka tinkamus medžiagų tipus, renka įvairių skyrių atstovų įvestis, parengia išsamias technines specifikacijas ir sukuria prototipus bandymams. Išsami dokumentacija užtikrina, kad visi – nuo šablonų gamintojų iki kokybės kontrolės inspektorių – turėtų tą pačią viziją. Netinkamas projektas sukelia problemas, kurios plinta per visus vėlesnius etapus.
2. Šablonų ir kaladėlių gamyba
   Turėdami patvirtintus projektus, šablonų gamintojai gaminą šablonus, kurie suformuos kiekvieną detalę. Tai apima tinkamų šablonų tipų (progresyvių, perduodamų arba sudėtinių) pasirinkimą, kaladės ir šablono geometrijos projektavimą bei komponentų apdirbimą su tiksliais nuokrypio ribomis. Aukštos kokybės šablonai reikalauja glaudaus bendradarbiavimo tarp konstruktoriaus inžinierių ir šablonų gamintojų, kad būtų patikrintas numatytas plieno lakštų štampavimo procesas dar prieš pradedant visą gamybą. Šablonas iš esmės tampa jūsų detalės DNR – jo tikslumas nulemia viską, kas vyksta vėliau.
3. Medžiagos pasirinkimas ir paruošimas
   Teisingo metalo pasirinkimas nėra spėliojimai. Inžinieriai įvertina medžiagos savybes, tokias kaip kietumas, storio vienodumas ir plastiskumas, palygindami jas su detalės reikalavimais. Žaliavos tiekiamos ritėmis arba plokščiomis lakštinėmis medžiagomis, o po to patikrinamos, kad būtų patvirtinti techniniai reikalavimai. Medžiagos savybės tiesiogiai veikia štampavimo galimybę – jei medžiaga per kietas, atsiranda įtrūkimai; jei per minkštas, detalės neišlaiko formos. Paruošimas gali apimti valymą, tepalo taikymą arba išlyginimą, kad būtų užtikrintas optimalus padavimas.
4. Tuščiasis maitinimas
   Štampavimo gamybos procesas tikrai prasideda, kai metalas patenka į presą. Rulonais maitinamos sistemos naudoja maitintuvus, kurie tarp kiekvieno preso smūgio paduoda tikslų medžiagos ilgį, o lakštais maitinamuose procesuose padedami atskiri tuščiosios formos gabalai. Pirmojoje stotyje išveržtos orientacinės skylės užtikrina juostos tinkamą poziciją, kai ji juda per vėlesnius procesus. Jei maitinimas nėra tikslus, detalės pasislenka iš vietos, dėl ko susidaro šukos ir gali būti pažeistos štampavimo šablonai.
5. Štampavimo operacija
   Čia vyksta transformacija. Preso ciklai įstumia kaladėlę į šabloną didžiule jėga. Priklausomai nuo detalės sudėtingumo, metalas gali praeiti per kelis stoties taškus – praduriant orientacinius skylutes, apdirbant kontūrus, formuojant lenkimus, pridedant anulines savybes ir galiausiai atskiriant nuo laikančiosios juostos. Štai kas dažnai lieka nepastebėta: greitose gamybos serijose tarp šablono ir metalo susidarančios trinties dėka išsiskiria šiluma. Ši šiluma gali pakeisti medžiagos savybes, paveikdama atšokimo elgseną ir matmeninę stabilumą. Patyrę gamintojai stebi temperatūrą ir atitinkamai koreguoja tepimą ar ciklo trukmę.
6. Sekundinės operacijos
   Štampavimas retai sukuria visiškai baigtinę detalę. Papildomos operacijos tobulina gaminį šalinant kraštus (šalinant aštrius kraštus), terminiu apdorojimu (keičiant medžiagos savybes), metalo dengimu ar padengimu (padidinant korozijos atsparumą), suvirinimu ar surinkimu (su jungiamomis keliomis detalėmis) ir matmeniniais baigiamaisiais apdorojimais. Šios pridėtinės vertės operacijos užpildo spragą tarp išštampuotos detalės ir paruoštos montuoti detalės.
7. Kokybės patikrinimas
   Galutinis kontrolės etapas užtikrina, kad tik atitinkančios detalės pasiektų klientus. Kontrolės protokolai apima pirmosios detalės patvirtinimą, proceso metu vykdomą stebėjimą naudojant statistinį proceso valdymą, matmenų matavimą naudojant kalibrus arba koordinatinio matavimo mašinas (CMM), paviršiaus baigiamojo apdorojimo įvertinimą ir galutinį partijos atrankos bandymą. Kokybės kontrolė štampavimo gamyboje labai priklauso nuo žaliavų vientisumo – kietumo ar storio svyravimai veikia visą procesą. Patikima kontrolė aptinka problemas dar prieš tai, kol jos virsta brangiais grąžinimais.

Kodėl kiekvienas žingsnis lemia galutinės detalės kokybę

Įsivaizduokite, kad praleidžiate medžiagos paruošimą ir į štampavimo šabloną paduodate netolygią juostą. Pirmoje stotyje išveržiamos orientacinės skylės šiek tiek nuo centro. Kol juosta pasiekia formavimo stotis, kiekvienas lenkimas atsiranda neteisingoje vietoje. Kai detalės galiausiai atskiriamos pjovimo metu, matmenų tikrinimas parodo, kad niekas neatitinka leistinų nuokrypių. Vienas „greitasis“ sprendimas pradiniame etape sukūrė visą gamybos ciklą nenaudingų detalių.

Metalo štampavimo gamybos procesas reikalauja tikslaus sekos laikymosi. Konstravimo klaidos dauginasi per šablonus. Netinkama medžiagos parinktis sukelia formavimo sutrikimus. Nepakankamas juostos padavimas sukelia lygiavimo problemas. Netinkami štampavimo parametrai sukuria defektus. Praleisti antriniai apdorojimai palieka pavojingas kraštines. Be išsamios kontrolės defektinės detalės pateks į tiekimo grandinę.

Šio tarpusavyje susijusio darbo eigos supratimas padeda jums užduoti tinkamus klausimus vertinant štampavimo partnerius ar planuojant savo gamybą. Visas procesas išsamiai suplanuotas, todėl dabar galite pradėti tyrinėti konkrečias technikas, kurias gamintojai taiko kiekviename štampavimo poste – ir būtent ten mes einame kitu žingsniu.

Pagrindinės metalo štampavimo technikos ir jų taikymo sritis

Jūs jau matėte, kaip štampavimo darbo eiga vyksta nuo projektavimo iki galutinės patikros. Bet kas iš tikrųjų vyksta toje kritinėje štampavimo operacijų stadijoje? Atsakymas visiškai priklauso nuo to, kurią techniką – ar technikų kombinaciją – naudoja štampavimo šablonas. Suprantant kiekvienos operacijos štampavimo prasmę, galima tiksliai nurodyti tinkamiausią požiūrį į savo detalių gamybą ir veiksmingai bendrauti su gamybos partneriais.

Įsivaizduokite šias technikas kaip įrankių rinkinį. Kai kurie projektai reikalauja tik vieno įrankio; sudėtingoms detalėms gali prireikti šešių ar septynių įrankių, veikiančių seka. Panagrinėkime devynias pagrindines operacijas, kurios leidžia šiuolaikinė štampavimo ir presavimo gamyba .

Devynios būtiniausios štampavimo operacijos, kurias turėtų žinoti kiekvienas inžinierius

Blankoformavimo tai pradinis taškas daugybės štampuojamų detalių gamybai. Šioje operacijoje štampas perveria lakštines medžiagas, kad išpjautų plokščią formą – „tuščiąją detalę“ (blank), kuri vėliau naudojama kaip darbo objektas kitose operacijose. Tuščiosios detalės štampavimas sukuria pagrindinį profilį, nuo kurio vystomos visos kitos operacijos. Išpjaustyta detalė yra pageidaujamas gaminys, o likusi lakštinė medžiaga tampa atliekomis. Tuščiosios detalės štampavimas geriausiai veikia su medžiagomis, kurios švariai pjoviamos, įskaitant žemo anglies plieną, aliuminį ir varį.

Šūkimas atrodys panašiai į uždengimą, tačiau turi priešingą paskirtį. Šiuo atveju tikslas – sukurti skyles ar išpjovas detale; išpjaustyta medžiaga yra šukos, o likusi lakštinė medžiaga – gaminys. Kalapavimo operacijos dažnai sujungia išpjaustymą su kitomis technikomis, kad būtų įrengtos montavimo skylės, ventiliacijos plyšiai ar svorio sumažinimo elementai. Šis šaltasis formavimas apima medžiagas nuo plono aliuminio iki storesnio plieno lakšto, nors skylės dydis, palyginti su medžiagos storiu, veikia kraštų kokybę.

Sukimas paverčia plokščius ruošinius trimis matmenimis suformuotais detalėmis, plastikškai deformuodamas metalą tiesiai esančioje ašyje. Kai taikoma jėga, metalas išsitempia išorinėje lenkimo paviršiaus pusėje ir suspaudžiamas vidinėje lenkimo paviršiaus pusėje. Pagrindinis dėmesys skirtinas klausimas? Kiekvienas metalas turi minimalų lenkimo spindulį – jei lenkiamas mažesniu spinduliu, atsiranda įtrūkimai. Svarbus taip pat medžiagos grūdelių kryptis: lenkiant statmenai grūdelių linijoms, padidėja detalių suskaldymo rizika. Sėkmingose lenkimo operacijose atsižvelgiama į tamprųjį atšokimą (springback) – tamprųjį atstatymą, dėl kurio detalės po formavimo dalinai išsitiesina.

Monetavimas taiko ekstremalią slėgio jėgą – dažnai viršijančią medžiagos tekėjimo įtempimą – kad būtų sukurta tikslūs paviršiaus detalių ir tikslūs matmenys. Skirtingai nei kiti formavimo procesai, monetų kalimas iš plieno ir kitų metalų visiškai pašalina atšokimą, nes medžiaga visiškai deformuojama veikiant slėgiui. Ši technika leidžia gauti aštrias detalės, kurias matote piniguose, medaliuose ir tiksliajame įrenginyje. Kokia kaina? Didelis įrankių nusidėvėjimas ir reikšmingos preso apkrovos reikalavimai daro monetų kalimą brangiu procesu dideliems gaminiams.

Švirkščiama sukuria iškilusius ar įdubusius raštus metalo paviršiuje, neperpjaudami medžiagos. Vyrinis ir moteriškasis šablonai spaudžia apdorojamąjį gabalą tarp jų, ištempdami metalą į dekoratyvius ar funkcionalius reljefinius raštus. Iškilusios detalės dažnai pasitaiko buitinės technikos plokščių, automobilių apdailos elementų ir identifikavimo lentelių paviršiuose. Žymėjimo ir reljefinimo įrenginiai geriausiai veikia su plastšiomis medžiagomis, kurios gali išsitempti be plyšimų – čia puikiai tinka aliuminis ir žemakarbonis plienas, o stipriųjų lydinių atveju reljefinimo metu gali atsirasti įtrūkimai.

Aplankymas lenkia metalo kraštus tam tikrais kampais – dažniausiai 90 laipsnių – kad būtų sukurta sustiprinamųjų kraštų, montavimo paviršių ar surinkimo elementų struktūra. Skirtingai nuo visiško lenkimo operacijų, kraštų formavimas (flanging) taikomas tik detalių kraštų daliai. Yra du šio proceso tipai: ištempimo kraštų formavimas (stretch flanging) sukuria išgaubtą kraštą (išorinis kraštas išsitempia), o suspaudimo kraštų formavimas (shrink flanging) – įgaubtą kraštą (vidinis kraštas suspaudžiamas). Medžiagos plastinės deformacijos savybės nulemia, kiek ryškų gali būti krašto forma, kol neatsiranda raukšlių ar įtrūkimų.

Tempiama padidina metalo paviršiaus plotą traukdama medžiagą per formavimo šabloną (form die). Ši technika naudojama lygiems, išlenktiems paviršiams gaminti, pvz., automobilių kuzovų plokštėms ir lėktuvų apvalkalams. Ištempiant metalas plonėja – konstruktoriai privalo tai atsižvelgti, kad būtų išlaikyta konstrukcinė vientisumas. Geriausiai tinka labai plastinės medžiagos, tokios kaip aliuminio lydiniai ir giliam deformavimui skirti plieno markės, nes trapios medžiagos įtrūksta dar nepasiekus norimos formos.

Vyniojimas vamzdeliuoja lakštų metalo kraštus į apskritas profiliuotes, kuriant saugius kraštus, dekoratyvias savybes arba konstrukcinį sustiprinimą. Įsivaizduokite suvyniotą metalinės skardinės kraštą arba sukibęs vyriškės vamzdelio kraštą. Vamzdeliavimo operacija palaipsniui lenkia medžiagą vis mažesniais spinduliais, kol pasiekiamas pageidaujamas vamzdelio skersmuo. Plonesni lakštai vamzdeliuojami lengviau, o storesniems medžiagoms reikia kelių formavimo etapų arba specializuotos įrankių įrangos.

Brėžinys paverčia plokščius lakštus tuščiaviduriais, trimatėmis formomis – dubenėliais, cilindrais, dėžutėmis ir sudėtingomis apvalkalais. Veržliukas verčia metalą į štampo ertmę, tuo tarpu lakšto laikytuvo slėgis kontroliuoja medžiagos tekėjimą. Giliuoju štampavimu vadinamos operacijos, kurių gylis viršija skersmenį, todėl reikia tikslaus medžiagos judėjimo valdymo, kad būtų išvengta raukšlių ar plyšimų. Geriausiai tinka vario lydiniai, varis, aliuminis ir specialūs giliojo štampavimo plienai, nes jų plastinės savybės leidžia reikšmingą plastinį deformavimą.

Technikų pritaikymas detalės reikalavimams

Teisingos štampavimo operacijos pasirinkimas prasideda nuo jūsų detalės funkcinių reikalavimų supratimo. Reikia plokščios profilio išpjautos iš lakštinio medžiagos? Štampavimu galima pasiekti tai. Montavimo skylės tvirtinimams? Štampavimu taip pat galima padaryti. Konstrukcinė standumas dėl lenkiamos geometrijos? Lenkimas ir kraštų formavimas kartu sukuria stiprius, lengvus formas.

Žemiau pateiktoje lentelėje suvestos visos devynios technikos, kurios padeda parinkti tinkamą operaciją konkrečiai jūsų taikomąją užduotį:

Technikos pavadinimas	Pagrindinė funkcija	Tipinės taikymo sritys	Medžiagų apžvalga
Blankoformavimo	Plokščių formų išpjovimas iš metalo lakšto	Metalo lakštų pjaustymas, tarpinės, veržlės, pagrindinės komponentės	Pageidautina švariai pjauti metalus; išvengti labai kietų arba trapų lydinių
Šūkimas	Skylės ar išpjovos sukūrimas detalese	Montavimo skylės, ventiliacinės plyšys, masės mažinimo elementai	Skylės ir storio santykis veikia kraštų kokybę; dažnai naudojamos orientacinės skylės
Sukimas	Kampinė deformacija išilgai tiesios ašies	Laikikliai, korpusai, rėmai, chasis komponentai	Minimalus lenkimo spindulys priklauso nuo medžiagos; grūdų kryptis yra kritinė
Monetavimas	Aukšto slėgio paviršiaus detalės ir tikslus formavimas	Monetos, medalionai, papuošalai, tikslūs įrenginiai su logotipais	Reikalinga didelė apkrova; puikiai tinka norint pašalinti atšokimą
Švirkščiama	Iškilų ar įdubusių paviršiaus raštų kūrimas	Dekoratyviniai skydeliai, pavadinimų lentelės, buitinės technikos paviršiai	Būtinos plastinės medžiagos; ištempimo riba nulemia rašto gylį
Aplankymas	Lenktų kraštų formavimas tam tikrais kampais	Talpos, vamzdžiai, automobilių korpuso stiprinimai	Ištempimo ir susitraukimo briaunų formavimas reikalauja skirtingų plastinumo lygių
Tempiama	Paviršiaus ploto išplėtimas virš formos štampų	Automobilių durys, stogai, lėktuvų korpusų apvalkalai	Medžiaga suplonėja formuojant; reikalinga didelė plastinė deformacija
Vyniojimas	Briaunų suvyniojimas į apskritas profiliuotes	Dėžių kraštai, vyrių cilindrai, dekoratyvinės briaunos, saugos briaunos	Plonesni lakštai lengviau suvyniojami; storesniems lakštams reikia palaipsniui vykdomų etapų
Brėžinys	Gilių tuščiųjų ertmių formavimas iš plokščių lakštų	Puodeliai, cilindrai, korpusai, virtuvės kriauklės	Būtinos giliai traukiamosios kokybės medžiagos; blanko laikytuvo slėgis yra lemiamas

Praktikoje dauguma štampuojamų detalių sujungia kelias technikas viename štampu. Paeiliui veikiantis štampas gali išgręžti orientacinis skyles, išpjauti kontūrą, lenkti montavimo ausis ir įspausti detalės numerį – viską vienu nuolatiniu procesu. Kiekvienos technikos galimybių ir ribų supratimas leidžia projektuoti detales, kurios efektyviai gaminamos ir tuo pat metu atitinka funkcines reikalavimus.

Kai šios pagrindinės operacijos aiškios, esate pasiruošę ištirti, kaip skirtingi štampavimo metodai – progresyvusis štampavimas, perduodamasis štampavimas, keturplokštuminis štampavimas ir tikslusis blankingas – šiuos metodus organizuoja į visus gamybos sistemas.

Progresyvusis štampavimas prieš perduodamąjį štampavimą prieš keturplokštuminį štampavimą

Jūs jau išmokote atskirų technikų – blankingo, lenkimo, traukimo ir kitų. Bet čia prasideda tai, kas yra įdomu: kaip gamintojai šias operacijas organizuoja į efektyvias gamybos sistemas? Atsakymas slypi teisingo štampavimo metodo pasirinkime konkrečiam jūsų projektui. Jei padarysite neteisingą sprendimą, arba per daug sumokėsite už nereikalingas galimybes, arba susidursite su procesu, kuris negali suteikti to, ko jums reikia.

Keturi skirtingi požiūriai dominuoja šiuolaikiniuose štampavimo įrenginiuose ir gamybos plotuose. Kiekvienas iš jų turi savo unikalių privalumų, apribojimų ir kainų profilių. Išnagrinėkime juos išsamiai, kad galėtumėte pritaikyti savo projekto reikalavimus optimaliausiam metodui.

Paeiliškasis štampavimo šablonas prieš perduodamąjį štampavimo šabloną – pasirinkite savo gamybos metodą

Progresyvus štampavimas tai yra didelės apimties gamybos darbo žirgas. Įsivaizduokite nepertraukiamą metalo juostą, kuri juda per seriją stoties – kiekviena stotis atlieka skirtingą operaciją, kai juosta juda toliau. Pirmojoje stotyje išgręžtos orientacinės skylės užtikrina visų elementų tikslų suvirškinimą, kol medžiaga juda per skylėjimo, formavimo, lenkimo ir galutinio nupjovimo etapus. Galutinis gaminys iškrenta iš galo, tuo tarpu kitas gaminys toliau formuojamas aukštupyje.

Kas suteikia paeiliškajam štampavimo šablonui ir štampavimui tokios galios? Greitis ir efektyvumas. Vienas metalo štampavimo preso įspaudimas vienu metu atlieka darbą kiekvienoje stotyje. Kol penktoje stotyje nupjaunamas baigtinis gaminys, ketvirtoje stotyje baigiamas galutinis lenkimas, trečioje stotyje pridedamos skylės, o pirmojoje ir antrojoje stotyse ruošiami kiti gaminiai. Gamybos našumas gali viršyti 1500 detalių per minutę aukšto greičio štampavimo presuose, todėl šis metodas yra idealus mažoms ir vidutinėms detalėms, kurios reikalingos milžiniškomis kiekiais.

Kompromisas? Progresyviosios štampavimo šablonų gamyba reikalauja didelių pradinių investicijų į sudėtingą įrankių sistemą. Be to, jos riboja detalės geometriją – komponentai turi likti prijungti prie nešiklio juostos visą apdorojimo procesą, dėl ko apribojama trimatė sudėtingumas. Detalės su giliais įtraukimais arba požymiais, kuriems reikia perstatyti jas vidurio procese, viršija progresyviųjų šablonų galimybes.

Pervadinis kalnojimas šią geometrinę ribą pašalina mechaninė atskirų detalių perkėlimo tarp stotyčių sistema. Vietoj to, kad detalės liktų prijungtos prie nešiklio juostos, заготовки (pusgaminių) pakeliamos mechaninėmis pirštinėmis arba perduodamosiais mechanizmais ir kiekvienai operacijai vėl padėjamos į reikiamą padėtį. Ši laisvė leidžia atlikti operacijas iš kelių kampų ir įmanoma sudėtinga trimatė formavimo technologija, kuri yra neįmanoma progresyviojoje šablonų sistemoje.

Kada perkėlimo štampavimas pasireiškia geriausiai? Kai detalės yra per didelės, kad efektyviai tilptų juostoje, kai komponentams reikia operacijų iš skirtingų krypčių ir kai geometrija reikalauja reikšmingos padėties keitimo tarp stotyčių – visais šiais atvejais naudingiau naudoti perkėlimo būdą. Automobilių konstrukcinių detalių ir buitinės technikos korpusų gamybai dažnai naudojamas perkėlimo šablonų štampavimas. Kiekviena štampavimo mašinos stotis gali prieiti prie detalės iš optimalių kampų, leisdama giliau įtraukti ir sudėtingesniems formavimo etapams.

Trūkumai? Ciklo trukmė lėtesnė nei progresyvaus štampavimo, nes mechaninis perkėlimas tarp smūgių užima laiko. Šablonų gamybos kaštai lieka aukšti, o perkėlimo mechanizmai prideda sudėtingumo, todėl reikalingas kvalifikuotas sureguliavimas ir priežiūra.

Keturių plokštumų ir daugiašliuzių štampavimas taiko visiškai kitokį požiūrį. Vietoj vertikalaus spaustuvo judėjimo keturi (ar daugiau) įrankius nešantys slankikliai horizontalia kryptimi artėja prie apdorojamojo gaminio iš kelių krypčių. Į įrenginį tiekiamas laidų ar juostos ruošinys, o formavimo įrankiai vienu metu suformuoja medžiagą iš visų pusių.

Šis metodas puikiai tinka sudėtingų lenkimų, laikiklių, spyruoklių ir sudėtingų laidų formų gamybai, kurios įprastose spaustuvėse reikalautų kelių operacijų. Elektroninių jungiklių, spyruoklinių laikiklių ir mažų atramų su lenkimais keliomis plokštumomis gamyba yra keturšlankių spaustuvių specialybė. Kadangi įrankiai vienu metu artėja iš kelių krypčių, efektyviai gaminami detalės su grįžtamaisiais lenkimais, kabliukais ir sudėtingais lenkimų seka.

Keturių plokštumų šablonų gamybos išlaidos žymiai mažesnės nei progresyvių ar perduodamų šablonų – dažnai 50–70 % žemesnės lyginant su panašiais detalėmis. Nustatymo lankstumas leidžia greitai keisti vieną detalės numerį į kitą. Tačiau keturių plokštumų technologija geriausiai tinka mažesnėms detalėms ir plonesniems medžiagų lakštams. Sunkios deformavimo operacijos, reikalaujančios didelės jėgos, viršija jos galimybes.

Kada tikslusis išpjovimas pateisina brangesnę investiciją

Finisavimas be nubrozdinimų šis metodas pašalina pagrindinę įprastojo štampavimo ribotumą – kraštų kokybę. Standartinis išpjovimas sukuria kraštus su pjovimo zonomis, ištrūkimais ir šukomis, kurios reikalauja papildomo apdorojimo. Tikslusis išpjovimas šiuos trūkumus pašalina taikydamas trijų veiksmų jėgą – V-formos žiedas spaudžia medžiagą aplink pjovimo kontūrą, tuo tarpu priešslėgis iš apačios palaiko išpjaunamąją detalę pjovimo metu. Rezultatas? Visiškai išpjauti, lygūs kraštai su matmeninėmis nuokrypomis, matuojamomis šimtosiomis milimetro.

Tikslus štampavimas naudojant tikslųjį štampavimą (fine blanking) sukuria detales, paruoštas montavimui be papildomų apdirbimo operacijų – be kraštų šalinimo, šlifavimo ar mechaninio apdirbimo. Pavaros dantys, kumštelio profiliai ir saugos kritinės detalės naudojasi švariais kraštais ir tiksliais tolerancijomis.

Aukštesnė kaina atspindi specializuotos įrangos ir štampavimo įrankių reikalavimus. Tikslaus štampavimo (fine blanking) presai veikia lėčiau nei įprasti štampavimo įrenginiai, o trijų veiksmų mechanizmas reikalauja tikslaus sureguliavimo. Vienos detalės gamybos kaštai yra aukštesni nei standartinio štampavimo. Tačiau, įvertinus pašalintas antrines apdirbimo operacijas ir pagerintą funkcinę našumą, tikslusis štampavimas dažnai užtikrina žemesnius bendruosius kaštus tiksliajam taikymui.

Vis dar nežinote, kuri technologija tinka jūsų projektui? Žemiau pateikta lyginamoji lentelė išskleidžia pagrindinius sprendimų priėmimo veiksnius:

Spaudimo metodas	Tinkamiausias	Gamybos kiekis	Tikslumo lygis	Dalies sudėtingumas	Santykinė kaina
Progresyvinis šablonas	Mažos ir vidutinio dydžio detalės dideliais tūriais	100 000–milijonas vienetų per metus	±0,05–±0,1 mm (tipiškai)	Vidutinis – ribojamas laikiklio juostos tvirtinimo	Didelė įrankių gamybos kaina; didelėse serijose – žema vieno gaminio kaina
Perdavimo įrenginys	Dideli ar geometriškai sudėtingi detalės	10 000–500 000 vienetų per metus	±0,05–±0,15 mm – tipiška tikslumo paklaida	Aukštas – perkėlimas leidžia gaminti sudėtingos geometrijos gaminius	Didelė įrankių gamybos kaina; vidutinė vieno gaminio kaina
Fourslide/multislide	Sudėtingi lenkimai, spaustukai, spyruoklės, laidų formos	5 000–milijonai vienetų per metus	±0,1–±0,25 mm – tipiška tikslumo paklaida	Aukštas lenkimams; ribotas stipriam formavimui	Žemas–vidutinis įrankių gamybos lygis; konkurencinga kaina vienam gaminiam
Finisavimas be nubrozdinimų	Tikslūs detalės, reikalaujančios švaraus krašto	10 000–500 000 vienetų per metus	pasiekiamas tikslumas nuo ±0,01 iki ±0,05 mm	Vidutinis – taikytinas krašto apdorojimui	Aukštos kokybės įrankiai ir aukštesnė vienos detalės kaina; kompensuoja antrines operacijas

Jūsų pasirinkimas priklauso nuo kelių veiksnių subalansavimo: metinės gamybos apimties reikalavimų, geometrinės sudėtingumo laipsnio, matmeninio tikslumo poreikių bei bendros kainos, įskaitant antrines operacijas. Didelės apimties gamyba vidutinio sudėtingumo mažų detalių atveju progresyvusis štampavimas užtikrina žemiausią kainą vienai detalei. Sudėtingų trimatės geometrijos didelių konstrukcinių detalių atveju perduodamasis štampavimas tvarko tai, ko progresyvusis štampavimas negali. Sudėtingų lenkiamų formų gamyba esant konkurencingoms įrankių kainoms? Keturių ašių štampavimas (Fourslide) suteikia lankstumo. Tikslūs kraštai be papildomų apdorojimo operacijų? Tiksli štampavimo technologija (Fine blanking) pateisina savo aukštesnę kainą.

Pasirinkus štampavimo metodą, kyla kitas svarbus sprendimas: koks metalas užtikrins našumą, kurio reikalauja jūsų taikymo sritis? Medžiagos pasirinkimas tiesiogiai veikia viską – nuo formavimo galimybės iki galutinio gaminio ilgaamžiškumo – ir būtent tai mes aptarsime toliau.

Metalų pasirinkimo vadovas sėkmingam štampavimui

Jūs pasirinkote štampavimo metodą – progresyvųjį, perduodamąjį, keturių šonų arba tikslųjį. Tačiau kyla klausimas, kuris gali nulemti jūsų projekto sėkmę ar nesėkmę: kokį metalą reikėtų naudoti šioje štampavimo matricoje? Pasirinkus netinkamą medžiagą, susidursite su įtrūkimais, per dideliu atšokimu arba per anksti susidėvėjančia įrankių įranga. Teisingai pasirinkus medžiagą, detalės štampuojamos švariai, gamybos procesas vyksta sklandžiai, o galutiniai komponentai veikia tiksliai taip, kaip numatyta projektuose.

Medžiagos pasirinkimas nėra spėliojimai. Tai apskaičiuota sprendimo priėmimo procedūra, paremta jūsų detalės funkcinėmis reikalavimais, formavimo sudėtingumu ir gamybos ekonomika. Pažvelkime į metalus, naudojamus štampavimui, kurie dominuoja šiuolaikinėje gamyboje – ir į savybes, kurios lemia jų štampavimą.

Plienas, aliuminis ar varis – tinkamo metalo pasirinkimas jūsų štampavimo projektui

Anglies plienas plienas išlieka pagrindine medžiaga štampuojamiems metalams. Jis yra nebrangus, plačiai prieinamas ir lengvai formuojamas, todėl anglies plienas tinka viskam – nuo automobilių tvirtinimų iki buitinės technikos korpusų. Skirtingi anglies kiekiai sukuria skirtingas rūšis:

• Žemo anglies kiekio plienas (0,05–0,25 % anglies): Puiki formuojamumas ir plastiskumas daro šią rūšį populiariausiu pasirinkimu giliems ištraukimams ir sudėtingiems lenkimams. Iš žemo anglies kiekio plieno štampuotos detalės nesutrūksta ir išlaiko tikslų matmenis.
• Vidutinio anglies kiekio plienas (0,25–0,60 % anglies): Suderina stiprumą su pakankama formavimo geba. Tinka konstrukcinėms detalėms, kurios reikalauja didesnės apkrovos našumo nei žemo anglies kiekio plieno alternatyvos.
• Didelės stiprybės mažapliningis (HSLA) plienas: Užtikrina aukštą stiprumo ir svorio santykį automobilių ir konstrukcinių taikymų srityse, kur medžiagos storio mažinimas leidžia sumažinti svorį, neprarandant našumo.

Dengtas ir cinkuotas plienas išspręndžia korozijos problemas, įtaisytas į žaliavą. Karštojo panardinimo cinkavimas, elektrocinkavimas ir patentuotos dangos užtikrina apsaugą be papildomų po štampavimo apdorojimo operacijų. Skaičiuojant štampo tarpus, atsižvelkite į dangos storį – cinko sluoksnis veikia medžiagos elgesį formuojant.

Nerūdantis plienas sujungia korozijos atsparumą su įspūdingu stiprumu, todėl yra būtinas medicinos prietaisams, maisto perdirbimo įrangai ir jūrų technikai. Tačiau nerūdijančiojo plieno štampavimas reikalauja atitinkamo vertinimo jo unikalių savybių:

• 300 serijos (austenitiniai): Tipai 301, 302 ir 305 pasižymi puikiu korozijos atsparumu ir geromis deformavimo savybėmis. Darbo kietėjimas vyksta greitai – medžiaga tampa kietesnė ir trapesnė deformuojant, todėl reikia dėti ypatingą dėmesį technologinio proceso planavimui.
• 400 serijos (feritinės ir martensitinės): Palyginus su austenitinėmis rūšimis, 410, 420 ir 440A rūšys suteikia magnetines savybes ir didesnę stiprybę, tačiau mažesnį plastšumą.
• Nuosėdinio kietėjimo rūšys: 17-4PH ir 17-7PH po termoapdorojimo pasiekia išskilusią stiprybę, tačiau jų deformavimas yra sudėtingesnis.

Svarbus dėmesys turi būti skiriamas austenitinėms nerūdijančiosioms plieno rūšims: metastabili struktūra deformuojant transformuojama, sukeliant martensitinę fazę. Pagal Ulbricho tikslaus štampavimo vadovą šis martensitas yra trapus ir lengvai įtrūkstantis. Kai deformacija didėja, martensito kiekis kartu su likutiniais įtempimais taip pat auga – todėl sėkmingam nerūdijančiojo plieno štampavimui būtina tiksliai kontroliuoti procesą.

Aliuminio lydiniai užtikrina lengvą našumą ten, kur svarbu mažinti masę. Štampuojamas aliuminis sveria maždaug trečdalį lygiavertės plieninės detalės, todėl jis yra neįkainojamas automobilių, aviacijos ir vartotojų elektronikos pramonėje. Dažniausiai naudojamos aliuminio štampavimo rūšys yra:

• 1100 serija: Komerciškai grynas aliuminis su puikiu deformuojamumu ir puikiu korozijos atsparumu – idealus giliems ištempimams ir sudėtingoms formoms.
• 3003 ir 3004: Vidutinės stiprumo klasės lydiniai su geru apdirbamuumu; populiarios virtuvės priemonių, ženklų ir bendrų štampavimo taikymų gamyboje.
• 5052 ir 5083: Aukštesnio stiprumo jūrinės paskirties lydiniai su puikiu korozijos atsparumu reikalaujančiose aplinkose.
• 6061:Šilumai apdorojamas lydinys, pasižymintis gera stiprumo ir deformuojamumo kombinacija; dažnai naudojamas konstrukcinėms aplikacijoms.

Aliuminio minkštumas sumažina įrankių nusidėvėjimą palyginti su plienu, todėl ilgesnis štampavimo šablonų tarnavimo laikas. Tačiau jo linkimas sukibti – prilipti prie įrankių paviršiaus – reikalauja tinkamo tepalo naudojimo ir kartais specialių šablonų dengimo sluoksnių.

Varis ir vario lyginiai išsiskiria taikymuose, kur reikalinga elektros laidumas, šilumos perdavimas arba antimikrobinės savybės. Varinės detalės gaminamos štampuojant: jungikliai, terminalai, šilumos mainytuvai ir dekoratyvinė įranga:

• Grynas varis (C110): Didžiausias laidumas elektros taikymams; puiki plastinė deformuojamumas leidžia sudėtingą formavimą.
• Vario-cinko lydiniai (latunė): Sujungia gerą deformuojamumą su patraukliu išvaizdu ir vidutinišku laidumu; populiari dekoratyvinėms ir elektros komponentams.
• Fosforo bronza: Padidina stiprumą ir spyruoklinį elgesį, išlaikant laidumą; idealu kontaktinėms spyruoklėms ir jungikliams.
• Berilinis varis: Aukštos kokybės lydinys, pasižymintis išskirtiniu stiprumu ir laidumu; naudojamas spyruoklėms ir elektros kontaktams reikalaujančiuose taikymuose.

Specialios medžiagos tinka specializuotiems taikymams su unikaliomis reikalavimų sąlygomis. Titanas užtikrina nepaprastus stiprumo ir svorio santykius lėktuvų statyboje ir medicinos implantuose – tačiau jo atšokimo elgsena ir linkimas sukibti kelia iššūkių štampavimo operacijoms. Niobio lydiniai atlaiko ekstremalias temperatūras ir korozinę aplinką. Brangieji metalai, tokie kaip sidabras ir auksas, naudojami elektronikos ir juvelyrikos gamyboje.

Medžiagos storio rekomendacijos optimaliems rezultatams

Medžiagos storis tiesiogiai veikia galimas operacijas ir detalių veikimą. Per plona medžiaga pažeidžia konstrukcinį stabilumą. Per storesnė medžiaga reikalauja didesnių formavimo jėgų, kurios viršija įrangos galimybes arba medžiagos įtrūkimo ribas. Bendros rekomendacijos pagal operacijos tipą:

• Išpjovimas ir skylėjimas: Skylės skersmuo paprastai turėtų būti lygus arba didesnis už medžiagos storį, kad būtų išvengta kaladėlių lūžimo ir užtikrintos švarios pjūvio kraštai. Storesnėms medžiagoms reikia didesnio tarpelio tarp kaladėlės ir matricos.
• Lankstymas: Minimalus lenkimo spindulys paprastai svyruoja nuo 0,5 iki 2 kartų didesnis už medžiagos storį, priklausomai nuo medžiagos plastšumo ir grūdų krypties. Ūmiau lenkiant yra rizikos, kad išorinėje paviršiaus pusėje atsiras įtrūkimai.
• Ištraukimas: Ištraukimo santykis (blanko skersmuo palyginti su kalno skersmeniu) apriboja, kiek giliai galima ištraukti vienu veiksmu. Plonesni lakštai paprastai leidžia giliau ištraukti be tarpinio kaitinimo.
• Iškabinti: Rašto gylis priklauso nuo medžiagos storio ir plastšumo – gilesniems elementams reikia storesnių ir labiau formuojamų medžiagų, kad būtų išvengta plyšimų.

Šaltai valcuotos medžiagos užtikrina tikslingesnius storio nuokrypius nei karščiu valcuotos alternatyvos. Pagal gamybos ekspertų nuomonę, šaltai valcuota plieno juosta suteikia lygius baigtinius paviršius, tikslų kraštų formą, matmeninę vienodumą ir didesnę stiprybę – tai savybės, kurios daro ją idealia tiksliajam štampavimui, kuriam reikalingi nuoseklūs rezultatai.

Kaip medžiagos pasirinkimas veikia jūsų pelną? Kietesnės medžiagos greičiau dėvi įrankius, todėl dažniau reikia techninės priežiūros ir keisti štampavimo formas. Labai kietėjančios medžiagos, pvz., nerūdijantis plienas, gali reikalauti tarpinių atkaitinimo operacijų tarp formavimo etapų. Gamybos našumas mažėja, kai medžiagos savybės reikalauja lėtesnių preso ciklų ar papildomo tepalo naudojimo. Be to, galutinio gaminio charakteristikos – stiprumas, korozijos atsparumas, laidumas, svoris – visos tiesiogiai priklauso nuo pradinio medžiagos pasirinkimo sprendimo.

Tinkamos metalo rūšies pasirinkimas yra tik pusė lygties. Ne mažiau svarbu įranga, kuria formuojama pasirinkta medžiaga, – ir čia kalbame apie štampavimo presų pasirinkimą, kuriame mechaniniai, hidrauliniai ir servopresai kiekvienas siūlo savo privalumus gamybos aikštėje.

Štampavimo presų tipai ir įrangos pasirinkimas

Jūs jau pasirinkote metalą – dabar reikia tinkamos mašinos jo formavimui. Pasirinkta metalo štampavimo presų įranga tiesiogiai veikia gamybos našumą, gaminio kokybę, energijos sąnaudas ir ilgalaikes priežiūros išlaidas. Pasirinkite presą, kuris atitinka jūsų taikymo sritį, ir gamyba vyks efektyviai ir be trukdžių. Jei įranga neatitiks jūsų reikalavimų, kiekviename žingsnyje susidursite su apribojimais.

Šiuolaikinėse metalo štampavimo mašinose dominuoja trys pagrindinės presų technologijos: mechaninės, hidraulinės ir servorinės sistemos. Kiekviena iš jų turi savitų privalumų konkrečioms taikymo sritims – suprasdami šiuos skirtumus, galėsite tiksliai parinkti presą, atitinkantį jūsų gamybos reikalavimus.

Mechaniniai, hidrauliniai ir servoriniai presai – techninis palyginimas

Metalo arba elektrotechninių aparatų užtikrina nepasiekiama greičiu didelio apimties gamybą. Elektros variklis suka skriejiką, kuriame kaupiama sukamojo judėjimo energija. Kai sankabos diskas įsijungia, ši energija perduodama per veleną ir veikia stūmoklio žemyn judėjimą. Rezultatas? Nuolatinis, pakartotinis judėjimas įspūdingu greičiu.

Kodėl mechaniniai metalo štampavimo presai tokie greiti? Skriejikas nuolat sukasi, tarp stūmoklio judėjimų kaupdamas energiją. Standartiniai mechaniniai presai pasiekia 10–18 stūmoklio judėjimų per minutę, o didelio greičio variantai viršija 1400 stūmoklio judėjimų per minutę mažų detalių gamybai. Šis greičio privalumas daro mechaninius presus puikiu pasirinkimu iškirpimui, gręžimui ir plokščiam formavimui, kai svarbiausia yra gamybos apimtis.

Apribojimas? Jėgos prieinamumas priklauso nuo įstumimo padėties. Plieno štampavimo presas suteikia maksimalų tonażą tik tam tikroje taške arti įstumimo apatinės ribos. Operacijos, kurioms reikia pilnos jėgos visą įstumimo eigą – pvz., gilusis štampavimas – viršija mechaninius galimus gebėjimus. Be to, fiksuota įstumimo eiga riboja lankstumą, kai detalės aukštis žymiai skiriasi.

Hidraulinius presus prekiauti greičiu už valdymą. Skystis, kurios slėgį sukuria siurbliai, varo stūmoklį ir suteikia pilną tonażą bet kuriame įstumimo taške – ne tik apatinėje jo pozicijoje. Ši savybė daro hidraulines sistemas pageidautina pasirinkimu giliajam štampavimui, kai medžiagai reikia nuolatinio slėgio visą formavimo operaciją.

Be tolygaus jėgos valdymo, hidrauliniai presai taip pat siūlo reguliuojamą įstumimo kelio ilgį ir laiką, per kurį stūmoklis išlaiko pilną slėgį. Ar reikia, kad stūmoklis išlaikytų padėtį, kol medžiaga įsiskverbia į sudėtingos formos štampavimo tuščiąją erdvę? Hidraulinės sistemos tai lengvai užtikrina. Ar dirbate su skirtingo aukščio štampais ar skirtingo storio medžiagomis? Įstumimo kelio ilgį galima reguliuoti be mechaninių pakeitimų.

Kompromisas pasireiškia ciklo trukmėje. Hidrauliniai presai paprastai veikia lėčiau nei mechaniniai analogai – dažnai žymiai lėčiau atliekant paprastas operacijas. Tačiau kai formuojami dideli ar netolygiai suformuoti detalės, kurioms būtinas tikslus jėgos valdymas, kokybės pagerinimai kompensuoja prarastą greitį.

Servopresai tai naujausia štampavimo įrangos evoliucija. Vietoje svirtinių ratų ar hidraulinių siurblių, servorajtukai tiesiogiai varo stūmoklį naudodami programuojamus judėjimo profilius. Ši technologija sujungia mechaninio tipo greitį su hidraulinio tipo valdymu – o taip pat prideda galimybių, kurių nei vienas iš tradicinių tipų negali pasiūlyti.

Programuojamumo privalumas pakeičia gamybos lankstumą. Pagal pramonės analizę servopresai leidžia pažangų valdymą, įskaitant įvairius stumbro greičius viename cikle, tikslų pozicionavimą bet kuriame taške ir greitus nustatymų pakeitimus tarp skirtingų detalių numerių. Ar reikia sulėtinti stumbro formavimo dalį, tuo pat metu išlaikant aukštą greitį artėjimo ir grįžimo metu? Servotechnologija tai užtikrina.

Energijos naudojimo efektyvumas suteikia dar vieną servopresų privalumą. Variklis suvartoja energiją tik tuomet, kai aktyviai dirba – priešingai nei mechaniniai presai, kurių skriejikliai sukasi nuolatos, ar hidraulinės sistemos, kurių siurbliai veikia pastoviai. Operacijoms, kurios tarp stumbro judėjimų turi reikšmingą neveikimo laiką, energijos taupymas kaupiasi žymiai.

Presų galimybių pritaikymas gamybos reikalavimams

Tinkamo metalo štampavimo įrenginio pasirinkimas prasideda nuo jūsų konkrečių taikymo poreikių supratimo. Įvertinkite šiuos esminius veiksnius:

• Tonnos reikalavimai: Apskaičiuokite jėgą, reikalingą jūsų formavimo operacijai. Per mažos spaudos įranga gali būti perkrauta ir pažeista; per didelė įranga švaistoma kapitalinė investicija.
• Reikiamas ėjimo dažnis: Didelio tūrio paprastų detalių gamyba palankesnė mechaniniam greičiui. Sudėtingos formavimo operacijos naudingiau atliekamos su hidraulinėmis arba servovaldymo sistemomis, nepriklausomai nuo gamybos apimties.
• Detalės geometrija: Giliems ištempimams ir sudėtingoms formoms, kurioms reikia nuolatinės jėgos, tinkamiausios yra hidraulinės arba servosistemos. Švelnūs išpjovimo ir skverbimosi procesai geriausiai tinka mechaninėms presėms.
• Medžiagos savybės: Sunkiai deformuojamiems medžiagų tipams, tokiems kaip nerūdijantis plienas ar aukštos stiprybės lydiniai, dažnai naudinga servovaldymo programuojamumas, kad būtų optimizuoti formavimo greitis ir jėgos profilis.
• Gamintojo lankstumas: Įmonės, kurios gamina įvairias detales, vertina servospresių greitą konfigūracijos keitimą. Specializuotos gamybos linijos, kuriose gaminama milijonai identiškų detalių, gali neiti tokios lankstumo.

Šiame palyginime santraukiamos pagrindinės skirtumų tarp skirtingų presių tipų savybės:

Spausdinimo tipas	Greičio diapazonas	Jėgos valdymas	Energetinė efektyvumas	Geriausi taikymo atvejai	Apžvalginės priežiūros aspektai
Mechaninis	10–1400+ ėjimų/min	Pilna jėga tik artėjant į ėjimo apačią	Vidutinė – skriemulys veikia nuolat	Blankavimas, skverbimas, švelnus formavimas, didelio tūrio gamyba	Variklio sankabos ir stabdžių dėvėjimasis; pavaros ratuko guolio priežiūra; reikalinga nuolatinė tepimo priemonės padėklas
Hidraulinis	10–50 smūgių/min įprasta	Pilna naudingoji galia prieinama visoje eigos trajektorijoje	Žemesnė – siurbliai veikia eksploatuojant	Giliavaizdis formavimas, didelių detalių formavimas, operacijos, kurioms reikia laukimo laiko	Hidraulinės skystosios terpės stebėjimas ir keitimas; sandarumo patikrinimas; siurblių priežiūra
Servo	Kintama – programuojama pagal konkrečią taikymo sritį	Visiškai programuojami jėgos ir padėties profiliai	Aukščiausia – energija tiekiama tik tuomet, kai reikia	Sudėtingas formavimas, įvairi gamyba, tikslūs taikymai	Variklis su servovaldymu ir valdymo elektronika; mažiau mechaninių dėvėjimosi komponentų

Dar nežinote, kuriuo keliu eiti? Įvertinkite savo sprendimą remdamiesi sunkiausiu savo taikymu. Metalų štampavimo presas, kuris tvarko jūsų sudėtingiausią užduotį, lengvai susitvarkys su paprastesniais darbais. Tačiau presas, parinktas lengviems detalėms, gali susidurti su sunkumais, kai sudėtingumas padidėja.

Supratę preso tipą, kitas svarbus aspektas, kuriam reikia dėmesio: kas nutinka, kai detalės išeina neteisingai? Defektai pasitaiko net gerai suprojektuotose štampavimo operacijose – ir gebėjimas diagnozuoti bei pašalinti juos skiria nesėkmingas gamybos linijas nuo pasaulinio lygio gamybos. Pažvelkime į trikčių šalinimo strategijas, kurios užtikrina aukštą kokybę.

Trikčių šalinimas ir kokybės kontrolės standartai

Net labiausiai kruopščiai suprojektuoti metalo štampavimo procesai susiduria su problemomis. Detalės išeina su šiurkščiais kraštais, netikėtomis kreivėmis arba matmenimis, kurie neatitinka nustatytų reikalavimų. Kai pasirodo defektai, tikslus žinojimas, kas tiksliai nutiko – ir kaip tai ištaisyti – skiria produktyvius gamybos procesus nuo brangios laužo krūvos.

Realybė ta, kad dauguma štampavimo defektų kyla iš numatytinų priežasčių. Šių šakninių problemų supratimas pakeičia reaktyvią problemas šalinančią veiklą į proaktyvią prevenciją. Panagrinėkime šešis dažniausiai pasitaikančius štampuojamų metalo detalių defektus ir patikrintus sprendimus, kurie juos pašalina.

Dažniausiai pasitaikančių štampavimo defektų diagnozavimas ir pašalinimas

Užlaidai pasireiškia kaip iškilę metalo kraštai arba aštrūs išsikišimai pjovimo paviršiuose. Šios nenorimos formos sukelia saugos pavojų, trukdo surinkimui ir rodo esmines proceso problemas.

• Pagrindinės priežastys: Per didelis žymeklio ir šablonų tarpas leidžia medžiagai tekėti vietoj to, kad ji švariai būtų nupjauta. Nusidėvėję arba įtrūkę pjovimo kraštai sukelia tą patį poveikį. Pagal pramonės tyrimus, krašto iškilimas, viršijantis 0,1 mm, dažniausiai rodo tarpų ar nusidėvėjimo problemas, kurios reikalauja nedelsiant imtis veiksmų.
• Sprendimai: Pritaikykite šablono tarpą 8–12 % nuo medžiagos storio – minkštam plienui naudokite mažesnes reikšmes, o kietesnėms medžiagoms – didesnes. Įdiekite reguliarius šablonų tikrinimo grafikus, pjovimo kraštus tikrindami kas 50 000 stumbro judesių. Kartotinėms problemoms sprendžiant apsvarstykite tikslųjį šalinimą (fine blanking) su V formos šablonais, kurie užtikrina be kraštų kraštus.

Raukšlės susidaro tada, kai perteklinė medžiaga susisuka formavimo operacijų metu, sukuriant banguotus paviršius arba surinktus kraštus, kurie pažeidžia detalės funkcionalumą ir išvaizdą.

• Pagrindinės priežastys: Nepakankamas šablonų laikiklio slėgis leidžia medžiagai nekontroliuojamai tekėti į šablonų ertmes. Netinkama tepimo medžiaga sukuria netolygius trinties plotus. Ištempimo santykiai, viršijantys medžiagos galimybes, verčia perteklinį metalą į ribotus erdvių plotus.
• Sprendimai: Padidinkite tuščiosios laikytuvo jėgą naudodami servovaldymo hidrauliniais padais tiksliai reguliuoti. Optimizuokite įtempimo briaunų išdėstymą, kad subalansuotumėte medžiagos srautą. Giliems įtempimams taikykite etapinį formavimą: pradžioje atlikite 60 % įtempimą, o vėliau – antrines formavimo operacijas.

Grįžtis tai vyksta tada, kai štampuoti detalės po formavimo dalinai grįžta į pradinę plokščiąją būseną. Šis tampriojo atsistatymo reiškinys nukreipia lenkimo kampus nuo tikslinių reikšmių ir sukelia matmenines nuokrypas tikslausios metalo štampavimo detalių gamyboje.

• Pagrindinės priežastys: Visi metalai po plastinės deformacijos parodo tampriojo atsistatymo reiškinį – medžiaga „atsisuka“ („spring back“), kai formavimo slėgis pašalinamas. Didelės stiprybės plienai ir aliuminio lydiniai ypač ryškiai pasireiškia šiuo tampriojo atsistatymo reiškiniu. Nepakankamas perlenkimas formavimo eigoje nepakankamai kompensuoja šios natūralios tendencijos.
• Sprendimai: Konstrukciniai šablonai su atšokimo kompensacija, paremti CAE modeliavimu, kuris imituoja medžiagos elgesį. Kalavijavimo operacijos visiškai pašalina atšokimą viršydamos medžiagos tekėjimo įtempimą. Stumdomiems plieniniams detalių gamybos procesams, kuriuose reikalingi tikslūs kampiniai nuokrypiai, pridėkite formavimo procesus su stipriu slėgiu (0,05–0,1 mm) korekcijai.

Išspragstymas tai reiškia medžiagos sugadinimą – plyšimus arba lūžius, dėl kurių detalės tampa netinkamos naudoti. Įtrūkimai dažniausiai pasireiškia lenkimo spinduliuose, įtraukimo kampuose ar vietose, kur medžiaga patiria didelį įtempimą.

• Pagrindinės priežastys: Formuojant viršijant medžiagos plastinio deformavimosi ribas susidaro įtrūkimai. Šablonų spinduliai per maži palyginti su medžiagos storiu koncentruoja įtempimą virš to, ką metalas gali ištverti. Ankstesnių operacijų metu atlikta šalta deformacija sumažina likusią formavimo gebą.
• Sprendimai: Padidinkite štampo kampų spindulius bent iki keturgubo medžiagos storio (R≥4t). Aukštosios stiprybės plienui taikykite karštą deformavimą 200–400 °C temperatūroje, kad pagerintumėte plastinę deformaciją. Tarp deformavimo etapų įtraukite tarpinį atkaitinimą, kad atkurtumėte medžiagos deformuojamumą. Pagalvokite apie medžiagos keitimą į kitą su geresniais ištempimo savybėmis.

Paviršiaus brūkšniai pažeidžia detalės išvaizdą ir gali sumažinti korozijos atsparumą, kai apsauginiai denginiai yra pažeisti.

• Pagrindinės priežastys: Šiurkštūs štampo paviršiai perduoda netobulumus detalėms deformavimo metu. Užstrigusios tarp medžiagos ir įrankių svetimos dalelės sukuria traukos žymes. Nepakankama ar užteršta tepalavimo medžiaga neleidžia išvengti metalo su metalu sąlyčio.
• Sprendimai: Išpoliruokite štampo paviršių iki Ra 0,2 μm arba smulkesnio. Taikykite chromavimą arba TD apdorojimą, kad padidėtų paviršiaus tvirtumas. Naudokite lengvai garuojančius štampavimo tepalus, pvz., esterinio tipo tepalus, kurie lengvai pašalinami. Prieš štampavimą išvalykite gaunamas medžiagas nuo rūdos, dulkių ir kitų paviršiaus teršalų.

Matmeninės nuokrypos - kai detalės nukrypsta nuo leistinų nuokrypių ribų – tai pažeidžia surinkimo tikslumą ir veikimo našumą.

• Pagrindinės priežastys: Šablonų dėvėjimasis palaipsniui padidina ertmių matmenis. Įeinančios žaliavos storio svyravimai perduodami formavimo operacijoms. Nepakankama preso standumas ar netinkama slankiklio lygiagretumas leidžia deformuotis apkrovos metu. Temperatūros pokyčiai gamybos metu veikia tiek šablonų matmenis, tiek medžiagos elgesį.
• Sprendimai: Pridėkite orientacinius strypus arba tikslaus pozicionavimo smeigtukus į šablonus. Reguliariai tikrinkite preso lygiagretumą ir jėgos (tonažo) perdavimą. Įdiekite įeinančios žaliavos kontrolę su storio nuokrypių patikrinimu iki ±0,02 mm. Pagal ekspertai kontroliuojant kokybę , tikslaus kalavimo detalių matmenų nuokrypiai dažnai siekia ±0,05 mm – tai atitinka dviejų popieriaus lapų storį.

Kokybės kontrolės priemonės, užtikrinančios pirmojo ciklo patvirtinimą

Defektų aptikimas po gamybos sukelia medžiagų, laiko ir pinigų švaistymą. Veiksmingos kokybės sistemos nustato problemas joms vystantis – arba dar geriau, visiškai jas užkerta kelią. Visą kokybės sistemą sudaro trys tarpusavyje susiję metodai:

Gamybos proceso tikrinimas (IPQC) tikrina gamybą realiuoju laiku. Pirmojo gaminio tikrinimas patvirtina matmenis, išvaizdą ir veikimą prieš pradedant masinę gamybą. Apsilankymų tikrinimai periodiškai imamos detalės pavyzdžių – kas 30 minučių tikrinama penkios detalės, kad būtų galima laiku aptikti nuokrypius nuo reikalavimų, kol nekaupiasi tūkstančiai defektų. Spaudžiamoms detalėms, naudojamoms automobilių saugos ar medicinos prietaisuose, gali būti reikalaujamas 100 % tikrinimas, kad būtų užtikrinta, jog klientams nepatektų nei vienas defektas.

Statistinė procesų kontrolė (SPC) transformuoja tikrinimo duomenis į veiksmingą informaciją. Kontrolės diagramos, stebintys matmeninius matavimus, atskleidžia tendencijas dar prieš viršijant leistinus nuokrypius. Žingsniškai didėjantis skylės skersmuo gali rodyti vadovaujančių strypų nusidėvėjimą – tokios tendencijos laiku aptikimas neleidžia visai partijai išeiti už nustatytų specifikacijų ribų. Proceso gebėjimo rodikliai (CPK) kiekybiškai įvertina, ar jūsų procesas nuolat gali atitikti reikalavimus. CPK reikšmės žemesnės nei 1,33 rodo nestabilų procesą, kuriam reikia koreguoti.

Galutinė patvirtinimo procedūra veikia kaip paskutinė vartai prieš siuntimą. AQL standartais remiamas atrankinis tikrinimas – pavyzdžiui, iš 5000 vienetų partijos išmatuojant 200 vienetų – patvirtina bendrą partijos kokybę. Klientų nustatyti kritiniai matmenys tikrinami griežtesniais reikalavimais, dažnai su dokumentuotais matavimų duomenimis, kurie pridedami prie siuntų. Įtemptumo jautrioms medžiagoms, tokioms kaip nerūdijantis plienas, antrasis tikrinimas po 12–24 valandų palikimo ramybėje aptinka matmenines pasikeitimus, kurie atsiranda dėl likusiojo įtempimo išsivadavimo.

Tikslumo galimybės žymiai skiriasi priklausomai nuo štampavimo būdo. Progresyviosios ir perduodamosios šabloninės operacijos paprastai pasiekia ±0,05–±0,15 mm matmeninę tikslumą. Aukštosios tikslumo štampavimas (fine blanking) užtikrina ±0,01–±0,05 mm tikslumą taikymams, kuriems reikalinga ypatinga tikslumas. Šių galimybių supratimas padeda nustatyti tinkamas tolerancijas projektuojant – taip išvengiama pernelyg didelių tikslumo reikalavimų, kurių pasirinkta technologija negali patikimai užtikrinti.

Kokybės problemos retai egzistuoja izoliuotai. Kraštų burės gali rodyti įrankio nusidėvėjimą, kuris vėliau sukels matmeninį nukrypimą. Įtrūkimai signalizuoja įtemptas sąlygas, kurios gali pablogėti. Veiksmingas trikčių šalinimas reiškia ne tik atskirų defektų tyrimą, bet ir sisteminės problemos nustatymą. Kai problemos išlieka nepaisant atskirų taisymų, reikia ištirti visą gamybos grandinę: pradinės medžiagos kokybę, šablonų būklę, preso parametrus ir operatorių vykdomas procedūras – visi šie veiksniai įtakoja galutinės detalės kokybę.

Suprantant defektus ir turint veikiančius kokybės valdymo sistemas, jūs esate pasiruošę nuolat gaminti štampuotus detalių, atitinkančias technines specifikacijas. Bet kur tiksliai šios detalės naudojamos? Atsakymas apima beveik visus pramonės sektorius – o kiekvienas iš jų kelia unikalius reikalavimus, kurie nulemia štampavimo operacijų vykdymo būdą. Toliau panagrinėkime šiuos taikymo būdus.

Pramonės taikymai nuo automobilių iki medicinos prietaisų

Štampuotos metalinės detalės jus supa kasdien – tiesiog jų nepastebite. Pavyzdžiui, laikiklis, kuris fiksuoja jūsų automobilio variklį, jungtis, sujungianti jūsų išmaniojo telefono grandines, ar korpusas, apsaugantis jūsų širdies stimuliatoriaus elektroniką. Kiekvienas taikymo būdas kelia skirtingus reikalavimus štampavimo procesui. Šių pramonės šakų specifinių reikalavimų supratimas padeda nustatyti tinkamą procesą, medžiagą ir kokybės standartus konkrečiam projektui.

Automobilių štampavimas – nuo kuzovo plokščių iki saugos komponentų

Tipiškame transporte yra 300–500 štampuotų metalinių detalių. Variklio dėkle rasite akumuliatoriaus kontaktus, jutiklių tvirtinimo laikiklius ir karščiui atsparius skydus. Kabinos viduje – sėdynių mechanizmus ir durų užraktų komponentus. Visoje konstrukcijoje – kūno plokštės ir smūgiams sugerti skirtos detalės. Kiekviena iš jų pradėjo būti plokščia metalo lakštu.

Automobilių metalo štampavimas skirstomas į atskiras kategorijas pagal funkciją ir svarbą:

• Korpuso plokštės ir dangčiai: Durys, variklio dėklai, ratų apsaugos ir stogo plokštės reikalauja didelio masto perduodamųjų štampavimo šablonų operacijų su tikslia paviršiaus kokybe, kad būtų užtikrintas dažų sukibimas. Šios aukšto našumo metalo štampavimo taikymo sritys reikalauja išimtinės vientisumo laipsnio milijonams detalių.
• Konstrukciniai komponentai: Grindų plokštės, skersiniai elementai ir smūgiams sugerti skirti bariers reikalauja aukštos stiprumo plieno, kad būtų laikomasi saugos taisyklių. Tolerancijos žymiai susiaurėja komponentams, kurie sąveikauja su pakabos ir varančiosios sistemos elementais.
• Laikikliai ir tvirtinimo detalės: Variklio atraminiai padėklai, perdavimo mechanizmų tvirtinimai ir išmetimo sistemos kabliai patiria nuolatinį virpėjimą ir temperatūros ciklus. Medžiagų pasirinkimas subalansuoja stiprumą, korozijos atsparumą ir kainą.
• Saugos kritinės svarbos detalės: Diržų saugos diržų tvirtinimai, oro pagalvių korpusai ir stabdžių komponentai reikalauja nuokrypių ±0,002 colio arba mažesnių – be jokios leistinos klaidos.

Sertifikavimo aplinka nulemia viską automobilių štampavime. IATF 16949 sertifikavimas yra neabejotinas, norint tiekti pagrindiniams automobilių gamintojams. Šis kokybės valdymo standartas remiasi ISO 9001 standartu, tačiau papildomai nustato konkrečius reikalavimus defektų prevencijai, nuokrypių sumažinimui ir tiekimo grandinės valdymui. PPAP (gamybos detalės patvirtinimo procesas) dokumentacija įrodo, kad jūsų detalės atitinka visus inžinerinius reikalavimus prieš pradedant gamybą.

Tūrio reikalavimai automobilių pramonėje dažnai siekia šimtus tūkstančių ar net milijoną detalių per metus. Progresyvioji štampavimo šablonų technologija dominuoja mažesnių komponentų gamyboje, gaminant nuo 20 iki 200 detalių per minutę, priklausomai nuo jų sudėtingumo. Gamintojams, ieškantiems tikslaus štampavimo šablonų sprendimų, atitinkančių šiuos reikalaujamus OEM standartus, partneriai, turintys IATF 16949 sertifikatą ir pažangias CAE modeliavimo galimybes – kaip pavyzdžiui tie, kuriuos siūlo Šaoyi automobilių štampavimo šablonų padalinys – gali sutrumpinti gamybos laikotarpius dėl greito prototipavimo (jau per 5 dienas) ir pasiekti 93 % pirmojo patvirtinimo rodiklį.

Perėjimas prie elektromobilių kelia naujų reikalavimų lengvosioms medžiagoms, elektromagnetiniam ekranavimui ir šilumos valdymo komponentams. Štampuoti aliuminio akumuliatorių korpusai ir vario autobusų juostos tampa vis labiau svarbūs, kai elektromobilių gamyba plečiama.

Aviacijos taikymas – kur tikslumas susitinka su ekstremaliais sąlygomis

Orbitos technologijų štampavimas reikalauja aukščiausių tikslumo, patikimumo ir dokumentavimo lygių. Komponentai turi veikti be priekaištų ekstremaliomis sąlygomis, tuo pačiu atitikdami griežtus JAV civilinės aviacijos administracijos (FAA), NASA ir JAV gynybos departamento (DOD) reglamentinius reikalavimus.

Svarbūs orbitos technologijų štampuoti komponentai apima:

• Konstrukciniai laikikliai: Palaiko lėktuvo sistemas mažindami svorį – kiekvienas gramas svarbus 10 668 metrų aukštyje
• Avionikos rėmai: Tikslūs korpusai navigacinėms ir ryšių įrangoms
• Švaistymo bėgių atramos: Komponentai, kurie išlaiko milžiniškas smūgio jėgas nusileidžiant
• Deguonies sistemos vožtuvai: Visiškas patikimumas yra būtinas – verslo nutraukimas neįmanomas
• Šviesos korpusai: Suprojektuota ekstremalioms temperatūros svyravimams nuo –65 °F iki +160 °F

Orlaivių pramonės metalinių detalių štampavimui parenkant medžiagas dažnai naudojami specialūs lydiniai. Titanas užtikrina nepaprastą stiprumo ir svorio santykį. Aliuminio lydiniai sumažina masę svorio kritiniuose taikymuose. Nerūdijančiojo plieno štampavimas suteikia korozijos atsparumą komponentams, kurie veikia agresyviose aplinkose. Visiška sekliškumas – nuo žaliavų iki galutinės patikros – yra privalomas.

ITAR atitiktis prideda dar vieną lygį gynybos paskirties orlaivių pramonės darbams. Saugos procedūros, personalo leidimai ir kontroliuojamas techninės informacijos tvarkymas tampa tokios pat svarbūs kaip ir matmeninė tikslumas.

Medicinos įranga – gyvybiškai svarbi tikslumas

Medicinos įrangos gamyba derina tikslumo reikalavimus su biologine suderinamumu ir griežta FDA reguliavimo atitiktimi. Kai detalės įdedamos į žmogaus kūną, rizika negali būti didesnė.

Medicinos štampavimo taikymo sritys apima:

• Įkraunamųjų įrenginių korpusai: Širdies stimuliatoriaus ir neurostimuliatoriaus korpusai, reikalaujantys biologinės suderinamumo medžiagų ir hermetiško užsandarinimo
• Chirurginės įrangos komponentai: Tikslūs matmenys ir lygūs paviršiai, užtikrinantys sterilizavimo suderinamumą
• Diagnostinės įrangos dangčiai: Apsaugos korpusai jautriems elektroniniams sistemoms
• Defibriliatorių korpusai: Apsauga, sujungta su biologine suderinamumu gyvybę gelbėjančioms prietaisams
• Elektriniai jungikliai: Patikimi ryšiai paciento stebėjimo įrangai

Biologinės suderinamumo reikalavimai lemia medžiagų pasirinkimą link tokiose rūšyse kaip 316L nerūdijantis plienas ir titano lydiniai, kurių saugumas medicinos taikymuose jau patvirtintas. Paviršiaus apdorojimo specifikacijos dažnai viršija kitų pramonės šakų reikalavimus – lygūs paviršiai yra būtini tiek funkcionalumui, tiek sterilizavimo suderinamumui.

Daugelis medicinos komponentų turi atlaikyti gama-spindulių, elektronų spindulių ar chemines sterilizavimo procedūras be savybių praradimo. Štampuoti metaliniai komponentai turi išlaikyti savo savybes ir veikimą visą jų naudojimo laikotarpį – dažnai dešimtmečius paciento kūne.

Elektronika – miniatiūrizacija susitinka su dideliu gamybos apimtimi

Elektronikos pramonė reikalauja miniatiūrizacijos, tikslumo ir sąnaudų efektyvumo, todėl metalo štampavimo komponentai yra idealūs daugybėje taikymų.

Elektronikos štampavimo taikymai apima:

• Kontaktiniai lizdai ir jungtys: Maišytuvų plokštės jungtys, kuriose reikalaujami tikslumai, matuojami tūkstantosiomis colio dalimis
• EMI/RFI ekranai: Elektromagnetinės sąveikos apsauga jautriems elektronikos įrenginiams – specialūs ekranai gaminami įvairių dydžių, įskaitant ovalius, apvalius ir specialiąsias geometrines formas
• Šilumos atemimo blokai: Šilumos valdymo komponentai, kurie išsklaido šilumą iš procesorių ir galios elektronikos
• Kontaktiniai spyruokliniai elementai: Perjungikliai ir relės, kuriems reikalingos tikslūs spyruoklių savybės milijonams ciklų
• Korpuso komponentai: Korpusai, kurie sujungia konstrukcinę atramą su elektromagnetine apsauga

Tikslumo reikalavimai elektronikoje dažnai viršija kitų pramonės šakų reikalavimus. Paviršiaus apdorojimo specifikacijos veikia elektrines charakteristikas – nelygūs paviršiai padidina kontaktinę varžą. Vartojimo elektronikos detalių štampavimas gali reikalauti metinių gamybos apimčių, siekiančių milijonus vienetų, todėl progresyvusis štampavimas yra dominuojantis gamybos metodas.

EMI/RFI ekranavimo taikymuose reikalingas tiek tikslus matmenų kontrolė, tiek tinkamos medžiagos savybės. laidžios medžiagos turi išlaikyti savo elektromagnetines savybes visą štampavimo procesą – tai reikalauja atidžios krypties į darbo kietėjimą ir paviršiaus būklę.

HVAC ir pramonės įrenginiai

Šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemos labai priklauso nuo štampuotų metalinių detalių, kad užtikrintų jų veikimą ir ilgaamžiškumą.

Dažni ŠVOK štampavimo taikymai apima:

• Vamzdžių sistemų komponentai: Flanšai, apvadai ir perėjimai, formuojant orų skirstymo sistemas
• Tvirtinimo tvirtinimo elementai: Palaikomieji siurbliai, kompresoriai ir šilumos mainytuvai
• Ventiliatorių korpusai: Jungiant konstrukcinę atramą su oro srauto valdymu
• Šilumos mainytuvo plokštelės: Maksimalus paviršiaus ploto naudojimas šilumos perdavimui
• Valdymo skydelių korpusai: Elektroninių valdymo sistemų apsauga nuo aplinkos sąlygų

Šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo (HVAC) komponentai dažnai pirmiausia reikalauja patikimumo ir kainos efektyvumo, o ne ekstremalaus tikslumo. Korozijos atsparumui drėgnose aplinkose dominuoja cinkuotas plienas. Gamybos apimtys labai skiriasi – specialūs komerciniai įrenginiai gali reikšti šimtus detalių, tuo tarpu buitinės technikos komponentų gamyba kasmet siekia šimtų tūkstančių vienetų.

Pramonės šakų specifinės sąlygos, formuojančios štampavimo technines sąlygas

Kiekviena pramonės šaka keliamos sertifikavimo sąlygos tiesiogiai veikia procesų pasirinkimą ir tiekėjų kvalifikavimą:

Pramonė	Pagrindiniai sertifikatai	Tipiškos tolerancijos	Dažnos medžiagos	Apimties charakteristikos
Automobilių pramonė	IATF 16949, PPAP	±0,002" iki ±0,010"	Aukštos stiprumo ir mažos lyginamųjų savybių plienas, aliuminis, nerūdijantis plienas	100 000–milijonas vienetų per metus
Oro erdvė	AS9100, ITAR, NADCAP	±0,001" iki ±0,005"	Titanas, aliuminio lydiniai, Inconel	nuo 1000 iki 100 000 vienetų per metus
Medicinos	ISO 13485, JAV maisto ir vaistų administracijos 21 CFR	±0,001" iki ±0,003"	316L nerūdijantis plienas, titanas, biologiniu požiūriu suderinamos lydinys	nuo 1000 iki 500 000 vienetų per metus
Elektronika	ISO 9001, IPC standartai	±0,002" iki ±0,005"	Vario lydiniai, vario cinko lydiniai, fosforo bronzos lydiniai	100 000–milijonas vienetų per metus
Šildymo, ventiliacijos ir oro kondicionavimo pramonė / pramoninė paskirtis	ISO 9001, UL sertifikatai	±0,010" iki ±0,030"	Cinkuotas plienas, aliuminis, nerūdijantis plienas	nuo 5000 iki 500 000 vienetų per metus

Tūrio veiksniai tiesiogiai įtakoja štampavimo metodo parinkimą. Štampuojamų lėktuvų pramonės detalių kiekis, siekiantis kelių tūkstančių vienetų, gali pateisinti pernešamosios šabloninės formos naudojimą dėl jos lankstumo, tuo tarpu automobilių štampuojamų metalinių detalių gamyba, kurios apimtys siekia milijonus vienetų, reikalauja progresyvaus šabloninės formos efektyvumo. Medicinos prietaisai dažnai yra tarp šių dviejų ekstremumų – jie reikalauja tikslumo, artimo lėktuvų pramonės standartams, tačiau jų gamybos apimtys yra arčiau automobilių pramonės gamybos masto.

Šių pramonės šakų specifinių reikalavimų supratimas padeda efektyviai bendrauti su štampavimo partneriais ir nustatyti tinkamus kokybės standartus. Tačiau kada metalo štampavimas yra racionalus pasirinkimas lyginant su kitais gamybos metodais? Šis sprendimų priėmimo pagrindas aptariamas toliau.

Kada pasirinkti metalo štampavimą vietoj kitų gamybos metodų

Jūs jau ištyrėte, ką gali padaryti metalo štampavimas – tačiau čia svarbiausias klausimas: ar turėtumėte naudoti šį metodą savo projektui? Atsakymas priklauso nuo jūsų konkrečių reikalavimų dėl gamybos apimties, tikslumo, geometrijos ir biudžeto. Netinkamo gamybos metodo pasirinkimas sukelia pinigų, laiko ir inžinerinių išteklių švaistymą. Teisingas pasirinkimas nuo pat pirmos dienos užtikrina jūsų projekto sėkmę.

Panagrinėkime, kaip lakštų metalo štampavimas lyginamas su keturiomis pagrindinėmis alternatyvomis – ir sukursime sprendimų priėmimo sistemą, kurią galėsite taikyti bet kuriam projektui.

Metalo štampavimas prieš CNC frezavimą – teisingo pasirinkimo priėmimas

Šis palyginimas kyla nuolat – ir tam yra gerų priežasčių. Abi technologijos gamina tikslų metalo komponentų – tačiau jos puikiai tinka visiškai skirtingoms situacijoms.

CNC talpyba pradedama nuo kietų medžiagos blokų ar strypų ir pašalinama viskas, kas nėra galutinis detalės variantas. Šis atimtinis metodas užtikrina išskilusią tikslumą – ±0,001 colio tikslumo ribos yra įprasta praktika, o patyrę gamybos įmonės gali pasiekti dar tikslesnes specifikacijas. Sudėtingos trimatės geometrijos, gilių įdubimų ir sudėtingų vidinių elementų gamyba kelia neįveikiamų sunkumų.

Kokia kaina už tai? Greitis ir medžiagos švaistymas. Pagal gamybos analizę CNC apdirbimas puikiai tinka plačiai medžiagų rinkai, įskaitant metalus, plastikus ir kompozitus – tačiau kadangi apdirbimas reiškia medžiagos šalinimą iš kieto bloko, gali būti reikšmingas medžiagos švaistymas, ypač dirbant su metalais. Kiekvienai detalei reikalingas atskiras apdirbimo laikas, todėl vienos detalės gamybos kaštai yra santykinai pastovūs nepriklausomai nuo gamybos apimties.

Pasirinktinis metalo kalimas taiko priešingą požiūrį. Kai įrankiai paruošti, kiekvienas presavimo judesys per kelias sekundes sukuria baigtinį ar beveik baigtinį detalės elementą. Medžiagos naudojimas žymiai pagerėja – lakštų metalo apdorojimo procese plokščioji žaliava naudojama efektyviai, o atliekos ribojamos tik kraštinių pjūvių ir išgręžtų skylių likučiais. Didelės gamybos apimtys leidžia įrankių kainą paskirstyti tarp milijonų detalių.

Kada kuriuo metodu pasirenkama?

• Pasirinkite cnc grybimą kai reikia mažiau nei 1000 detalių, reikalaujama sudėtingų 3D geometrijų su giliais elementais, reikalingi kuo tiksliausi leistinieji nuokrypiai arba numatomi dažni konstrukcijos pokyčiai, kurie reikalautų brangių šablonų modifikacijų.
• Pasirinkite metalo štampavimą kai metinės gamybos apimtys viršija 10 000 detalių, detalės geometrija tinka lakštų metalo formavimui ir gamyba tęsis ilgą laiką, kad būtų galima susigrąžinti įrankių investiciją.

Štampuotas metalas prieš liejimą į šablonus kelią įvairius aspektus. Lydymas į šablonus įpilama ištirpdytas metalas, kuris sukuria sudėtingas trimatines formas su puikiu paviršiaus baigiamuoju apdorojimu. Šis metodas puikiai tinka detalėms, kurioms reikalingos storesnės sienelės, vidinės pertvaros ir įliejamos funkcijos, kurias negalima pasiekti naudojant štampavimą.

Tačiau lydymas į šablonus riboja medžiagų pasirinkimą tik tiems metalams, kurie turi tinkamas lydymosi ir tekėjimo savybes – daugiausia aliuminio, cinko ir magnio lydiniams. Plienas ir nerūdijantis plienas nėra tinkami. Štampavimas leidžia naudoti beveik bet kokį lakštinį metalą – nuo minkštojo plieno iki titano ir specialių nikelio lydinių.

Paviršiaus baigiamasis apdorojimas rodo kitą istoriją. Lydymas į šablonus sukuria natūraliai išlietus paviršius, kuriems daugelyje taikymų reikia minimalaus papildomo apdorojimo. Štampavimas sukuria švarius, lygius paviršius plokščiose vietose, tačiau formuotose detalėse gali būti matomi įrankių žymenys. Dekoratyvinėms detalėms abu procesai gali reikalauti antrinio paviršiaus apdorojimo.

Lazerinis pjovimas prieš štampavimą reiškia lankstumą prieš greitį. Lazerio pjovimui nereikia įrankių – tiesiog įkelkite savo projektavimo failą ir pradėkite pjauti. Pagal kainos analizės tyrimus lazerio pjovimas sumažina sąnaudas 40 % lyginant su štampavimu partijoms iki 3000 vienetų, pašalinant virš 15 000 USD įrankių gamybos sąnaudas. Tikslumas pasiekia ±0,1 mm, o štampavimo – tik ±0,3 mm standartinėms išpjovos operacijoms.

Skaičiavimai smarkiai keičiasi didesnėms gamybos apimtims. Tas pats tyrimas rodo, kad lazerio pjovimo vidutinė kaina vienam vienetui sudaro 8,50 USD, o štampavimo – 14,20 USD mažoms partijoms, tačiau aukštos apimties gamyboje, viršijančioje 10 000 vienetų, štampavimo vieneto apdorojimo sąnaudų pranašumas pradeda kompensuoti įrankių gamybos sąnaudas.

Svarbus ir terminas. Lazerio pjovimas leidžia gauti detalių per 24–48 valandas, tuo tarpu štampavimui reikia 4–8 savaitės įrankių gamybai prieš pradedant gamybą. Kai projektų skubos reikalavimai lemia sprendimus, lazerio pjovimas dažnai laimi nepaisant apimčių skaičiavimų.

Gamyba ir suvirinimas surenkami detalės iš kelių dalių, o ne formuojamos iš vienų pusrūdžių. Šis požiūris leidžia gaminti geometrijas, kurias negalima gauti štampuojant – didelius korpusus, konstrukcines rėmines sistemas ir surinkimus, kuriuose sujungiami skirtingi medžiagų ar storio elementai. Tačiau darbo intensyvumas reikšmingai padidina sąnaudas masinėje gamyboje, o suvirinimo kokybė reikalauja kvalifikuotų operatorių ir atidžios kontrolės.

Metalo štampavimo operacijos ypač efektyvios, kai projektavime kelios suvirintos detalės sujungiamos į vieną štampuojamą komponentą. Pavyzdžiui, atraminė detalė, kuri anksčiau buvo gaminama išpjovus, lenkiant ir suvirinus tris dalis, dabar gali būti visiškai pagaminta vienu progresiniu štampavimo procesu – taip pašalinamas rankinis darbas, sumažinamas svoris ir pagerinama gamybos nuoseklumas.

Kainos veiksniai, nulemiantys štampavimo projekto gyvybingumą

Tikroji metalo štampavimo paslaugų ekonomika suprantama tik tada, kai vertinamos ne tik vienos detalės kainos, bet ir bendros projekto sąnaudos per visą laiką.

Įrankių investicijos reprezentuoja didžiausią pradinę išlaidą. Progresyvių šablonų kaina sudėtingiems detalių gamybos procesams svyruoja nuo 15 000 iki 100 000 JAV dolerių ar daugiau, priklausomai nuo jų dydžio, sudėtingumo ir medžiagų reikalavimų. Perduodamieji šablonai dažnai brangesni už progresyviuosius dėl papildomų mechanizmų. Tikslaus blankavimo įrankiai kainuoja ypatingai brangiai, tačiau pašalina antrines apdorojimo operacijas.

Šis investicinis įsipareigojimas lemia pelno nuostolių ribos (break-even) skaičiavimą. Padalinkite šablono kainą iš skirtumo tarp alternatyvaus vienos detalės gamybos kaštų ir štampuojamos vienos detalės gamybos kaštų. Gautasis skaičius parodo, kiek detalių reikia pagaminti, kad štampavimas taptų ekonomiškesnis. Jei šablono kaina yra 30 000 JAV dolerių ir kiekvienos detalės gamyba sutaiko 0,50 JAV dolerio prieš tai, kai detalė būtų apdirbama frezuojant, pelno nuostolių riba pasiekiamas pagaminus 60 000 detalių.

Vienos detalės gamybos kaštai dideliais apimtimis pageidautina štampuoti dramatiškai, kai įrankiai jau yra amorizuoti. Pagal gamybos ekspertų nuomonę, kai įrankiai jau sukurti, štampavimo presas gali per minutę pagaminti dešimtis ar šimtus identiškų detalių, išlaikydamas tikslų matmenų nuoseklumą milijonams ciklų. Nors pradinės išlaidos dievo sukūrimui gali būti reikšmingos, šios vienkartinės išlaidos paskirstomos per didelius gamybos apimtis, todėl sumažėja kiekvienos detalės gamybos kaina.

Žemiau pateiktoje lentelėje apibendrinta, kaip skiriasi gamybos metodai pagal pagrindinius sprendimų priėmimo veiksnius:

Gaminiimo būdas	Įdiegimo kaina	Kaina vienam vienetui esant dideliam kiekiui	Leistinų nuokrypių ribos	Medžiagos parinktys	Optimali apimčių riba
Lakštinio metalo štampavimas	10 000–100 000+ USD (įrankiai)	Labai žemos (dažniausiai 0,10–2,00 USD)	±0,005 colio standartinė tikslumas; ±0,001 colio – su tikslaus štampavimo technologija	Visos lakštų metalo rūšys: plienas, aliuminis, varis, nerūdijantis plienas, titanas	10 000–milijonai vienetų per metus
CNC talpyba	500–5 000 USD (programavimas / tvirtinimo įtaisai)	Vidutinės–aukštos (5–100+ USD, priklausomai sudėtingumo)	±0,001 colio – įprastas tikslumas; ±0,0005 colio – pasiekiamas	Beveik neribota: metalai, plastikai, kompozitinės medžiagos	1–10 000 vienetų per metus
Džiovavimas	5 000–75 000 JAV dolerių (formavimo įrankių gamyba)	Žema (paprastai 0,50–5,00 JAV dolerių)	±0,002″ iki ±0,005″ – tipiška reikšmė	Tik aliuminio, cinko ir magnio lydiniai	5 000–milijonai vienetų per metus
Lazerinis pjovimas	0–500 JAV dolerių (tik programavimas)	Vidutinė (mažoms serijoms – 5–20 JAV dolerių)	±0,004 colio (±0,1 mm) – tipiška vertė	Dauguma lakštinių metalų iki 25 mm storio	1–3 000 vienetų per metus
Gamyba/lankymas	500–5000 JAV dolerių (tvirtinimo įtaisai/šablonai)	Aukšta (daug darbo jėgos)	±0,010 „ iki ±0,030“ tipiškai	Beveik neribotos kombinacijos	1–5000 vienetų per metus

Dalies geometrija formų parinkimas yra esminis. Skardos spaustuvų operacijos geriausiai tinka detalėms, kurių storis santykinai vienodas, įtempimo gylis vidutinis, o elementai pasiekiami pjovimo, lenkimo ir formavimo operacijomis. Giliems trimatėms formoms su kintamu sienelių storiu tinkamesnės yra liejimo ar apdirbimo operacijos.

Materialiniai reikalavimai iškart pašalinti kai kurias galimybes. Reikia nerūdijančiojo plieno? Štampavimas neveiks. Reikia konkrečios aliuminio lydinio rūšies, atitinkančios aviacijos sertifikavimo reikalavimus? Patikrinkite, ar ji prieinama skardos pavidalu štampavimui. Dirbate su eksotinėmis medžiagomis, pvz., Inconel ar titano lydiniais? Abi – apdirbimas ir štampavimas – yra įmanomos, tačiau įrankių nusidėvėjimas ir apdirbimo kaštai žymiai padidėja.

Apimčių prognozės valdo pagrindinį ekonominį sprendimą. Maži gamybos apimtys palankesnės lankstiems procesams su minimaliais paruošimo kaštais. Didelės apimtys pateisina įrankių investicijas dėl žymios kiekvienos detalės gamybos kaštų mažinimo. Kai apimtys neaiškios, verta apsvarstyti hibridinius požiūrius – pavyzdžiui, naudoti lazerinį pjovimą pradinei gamybai, tuo pačiu metu kuriant štampavimo įrankius, o vėliau perėjus prie štampavimo, kai paklausa patvirtina prognozes.

Tikslumo reikalavimai turi atitikti procesų galimybes realistiškai. Nurodant ±0,001 colio tikslumą elementams, kurie gali veikti ir su ±0,010 colio tikslumu, kaštai padidėja be jokios pridėtinės vertės. Atvirkščiai, pasirenkant štampavimą detalėms, kurios tikrai reikalauja apdirbimo lygio tikslumo, kyla brangūs papildomi apdirbimo etapai arba atmesti gaminiai.

Spindulio priėmimo sistema galiausiai subalansuoja šiuos veiksnius su jūsų konkrečiomis prioritetinėmis reikšmėmis. Pradedančiosios įmonės, kurios kuria naujų produktų prototipus, vertina lankstumą ir žemas pradines sąnaudas – todėl logiška naudoti lazerinį pjovimą ar apdirbimą. Įsitvirtinusi gamintoja, turinti patikrintus projektus ir numatomą paklausą, orientuojasi į vieno gaminio gamybos sąnaudų mažinimą – čia puikiai tinka štampavimas. Medicinos įrenginių gamintojai gali priimti aukštesnes sąnaudas dėl tikslumo ir sekamumo, kurį užtikrina apdirbimas.

Pasirinkus gamybos metodą, lieka vienas kritinis elementas: štampavimui įmanoma padaryti reikalinga įranga. Štampo projektavimas ir projektų planavimas nulemia tai, ar jūsų štampavimo programa pasiseks ar susidurs su sunkumais – ir būtent čia mes sutelksime dėmesį toliau.

Įrangos projektavimo ir štampavimo projekto planavimo pagrindai

Jūsų gamybos metodas jau pasirinktas, medžiaga nurodyta, o štampavimo partneris identifikuotas. Tačiau čia yra realybė, kuri dažnai priverčia projektų valdymo specialistus sustoti ir apsiversti: pati šabloninė plokštė (šablonas) nulemia tai, ar jūsų štampavimo gamybos programa klestės ar kovos su sunkumais. Nuostabiai suprojektuota detalė nieko neverta, jei įrankiai negali jos patikimai, ekonomiškai ir reikiamu tempu gaminti pagal jūsų grafiką.

Įsivaizduokite štampavimo projektavimą kaip tiltą tarp inžinerinės idėjos ir gamybos realybės. Kiekvienas sprendimas, priimtas šablonų kūrimo metu – nuo komponentų medžiagų iki modeliavimo protokolų – ilgametėje gamyboje turi įtakos visoms tolesnėms operacijoms. Pažvelkime, kas išskiria tokį įrankinį įrangą, kuris atitinka lūkesčius, nuo tokių įrankių, kurie palieka nusivylimą.

Šablonų projektavimo pagrindai, kurie lemia gamybos sėkmę

Štampavimo šablonas iš išorės atrodo netikėtai paprastas – du pusrutuliai, kurie susijungia slėgio veikiami. Viduje tikslūs komponentai veikia sinchroniškai, plokščią metalą transformuodami į baigtus detalių elementus. Šių elementų supratimas padeda įvertinti šablonų projektus ir veiksmingai bendrauti su šablonų gamintojais.

Dėžė veikia kaip vyriškoji formavimo dalis – komponentas, aktyviai formuojantis medžiagą įspaudžiant ją arba prapraušiant per ją. Dėžės geometrija nustato sukuriama formą, būtų tai skylė perforuojant, kontūras išpjaunant arba profiliuojant formuojant. Pag according to šablonų konstravimo ekspertams, dėžės projektavimas tiesiogiai lemia gaminio kokybę ir gamybos efektyvumą – netinkamai suprojektuota dėžė sukelia ankstyvą ausinimą, nestabilius matmenis ir dažnus gamybos sustojimus.

Šablonų blokas veikia kaip moteriškoji atitikmuo, sudarydama įdubimą ar pjovimo kraštą, prieš kurį veikia kalta. Tarp kalta ir šabloninės plokštės esantis tarpas – paprastai 8–12 % medžiagos storio – kontroliuoja krašto kokybę, iškylančių kraštų susidarymą ir įrankių nusidėvėjimą. Jei tarpas per mažas, padidėja trintis ir greičiau nusidėvi įrankiai. Jei per didelis – iškylantys kraštai tampa nepriimtini.

Išstumiamosios plokštės laiko medžiagą plokščiai vykdant operacijas ir nuima paruoštus gaminius nuo kaltų po formavimo. Spyruoklinėmis išstumiamosiomis plokštėmis taikoma kontroliuojama jėga, kuri neleidžia medžiagai išsiverti prieš tai vykdant skverbimąsi ir užtikrina švarų gaminių atskyrimą. Išstumiamosios plokštės konstrukcija labai paveikia ciklo greitį – efektyvus išstumimas leidžia greičiau dirbti spaustuvui.

Vedančiaisiais kaiščiais ir įvaromis užtikrina tikslų viršutinės ir apatinės šablonų pusių lygiavimą visą milijonų ciklų laikotarpį. Net nedidelis nelygiavimas sukelia matmenų nuokrypius, greitesnį nusidėvėjimą ir galimą šablono pažeidimą. Aukštos kokybės įrankiai naudoja kietintus vedamųjų elementų komponentus su šlifuotais paviršiais, kad ilgą laiką būtų išlaikoma tikslumo reikšmė gamybos ciklų metu.

Šių komponentų sąveika sukuria tai, ką patyrę štampavimo šablonų gamintojai vadina „mechaniniu baleto pasirodymu“ – kiekvienas elementas tiksliai laikuojamas iki sekundės dalies štampavimo cikle. Šis tikslumas paaiškina, kodėl specialių metalinių štampavimo šablonų kūrimas reikalauja bendradarbiavimo tarp detalės projektuotojų ir įrankių inžinierių jau nuo ankstyviausių projekto etapų.

Medžiagų pasirinkimas šablonų komponentams remiasi kitokiais principais nei detalių medžiagų pasirinkimas:

• Įrankių plieno rūšys (D2, A2, S7): Suderinti kietumą su stiprumu kalnakalbėms ir formavimo sekcijoms
• Greitaeigis plienas (M2, M4): Tinka aukšto greičio operacijoms ir šluoštantiems medžiagoms
• Karbido plokštelės: Žymiai padidina tarnavimo trukmę dėl intensyvaus nusidėvėjimo srityse – ypač štampuojant nerūdijančiąją plieną ar aukštos stiprybės lydinius
• Paviršiaus apdorojimas: TiN danga, TD apdorojimas ir chromavimas sumažina trintį ir padidina komponentų tarnavimo trukmę

Pagal pramonės patirtis neteisingo štampo medžiagos pasirinkimas sukuria skausmingą ciklą: „iškart šiek tiek sutaupyti pinigų ir vėliau išleisti daug daugiau“. Pradedančiosios įmonės klientas, kuris įsitvėrė pigesnio YK30 plieno visam štampui, tai suprato po mažiau nei 5 000 detalių, kai pradėjo dėvėtis kaladės, sukeldamos stiprius kraštus ir kasdienius gamybos linijos sustojimus.

Kompiuterinės simuliacijos pranašumas šiuolaikinėje štampų kūrimo srityje

Štampo sukūrimas anksčiau reikalavo didelio pasitikėjimo – jūs projektuodavote remdamiesi patirtimi, statydavote įrankį ir tikėdavotės, kad pirmasis bandymas atskleis valdomas problemas, o ne esminius trūkumus. Štampavimo technologija šį spėjimą transformavo į apskaičiuotą procesą naudojant kompiuterinę simuliaciją.

CAE (kompiuteriu paremta inžinerija) ir FEA (baigtinių elementų analizė) programinė įranga dabar skaitmeniškai modeliuoja visą štampavimo procesą dar prieš pradedant apdirbti plieną. Šios platformos modeliuoja medžiagos elgesį formuojant paviršių, numatydamos, kur kils problemų, ir nukreipdamos projektavimo tobulinimą.

Simuliacijos galimybės apima:

• Įtempimų pasiskirstymo analizė: Nustato per didelio medžiagos įtempio sritis, kurios gali sukelti įtrūkimus
• Materiais flow prognozė: Rodo, kaip metalas judės formuojant, atskleisdamas galimus raukšlėjimus arba plonėjimą
• Atsitraukimo kompensavimas: Apskaičiuoja tamprųjį atgavimą, kad šablonai būtų suprojektuoti taip, jog galutiniai matmenys būtų tikslūs
• Iškirpų optimizavimas: Nustato optimalų iškirpos dydį ir formą, kad būtų sumažinta medžiagos š waste, vienu metu užtikrinant pakankamą medžiagos kiekį formavimui

Ši virtuali patvirtinimo procedūra žymiai sumažina realių bandymų ciklus. Skaitmeninio modelio koregavimas yra daug pigesnis ir greitesnis nei kietosjo plieno šablonų perdarymas. Gamintojams, siekiantiems pagreitinti automobilių gamybos terminus, partneriai, siūlantys pažangią CAE simuliaciją be defektų rezultatams – pvz., Shaoyi tiksliojo štampavimo formų sprendimai - gali užkirsti kelią brangiai perdaromųjų darbų atlikimui dar prieš tai, kai plienas būtų apdirbtas.

Toliau nei tik modeliavimas, prototipavimas patvirtina projektus fiziniais įrodymais. Minkštosios šablonavimo įrangos gamybai naudojamas aliuminis arba iš anksto užkietintas plienas, kuris leidžia pagaminti pavyzdinius detalių gabalus, skirtus pritaikymo patikrinimui ir funkcionaliniam bandymui prieš pradedant gaminti gamybos kokybės šablonus. Šis požiūris padeda aptikti problemas, kurias net pačios pažangiausios kompiuterinės simuliacijos gali praleisti – „suvokimo spragą“ tarp skaitmeninių modelių ir realių, fiziškai apčiuopiamų detalių, kurias klientai gali laikyti rankose ir vertinti.

Jūsų štampavimo projekto planavimas nuo prototipo iki gamybos

Sėkmingi štampavimo projektai vyksta numatytais terminais – šių etapų supratimas padeda efektyviai planuoti ir nustatyti realistines lūkesčių sąlygas su visais dalyvaujančiais asmenimis.

1 etapas: Projektavimas ir įgyvendinamumo vertinimas (2–4 savaitės)

Detalės brėžinio analizė nustato, ar štampavimas yra tinkamas sprendimas, ir identifikuoja galimus formavimo sunkumus. Šis atrankos procesas įvertina medžiagos deformuojamumą, tikslumo pasiekiamumą bei technologinės procedūros ekonominį efektyvumą prieš pradedant skirstyti išteklius.

2 etapas: Šablonų projektavimas ir modeliavimas (3–6 savaitės)

Juostos išdėstymo kūrimas nustato operacijų seką ir optimizuoja medžiagos naudojimą. Detalus 3D modeliavimas apibrėžia kiekvieną daužytuvą, štampo dalį ir orientacinį komponentą. Simuliavimo paleidimai patvirtina projektą ir skatina tobulinimą.

Etapas 3: Štampo gamyba (6–12 savaičių)

Paties štampo komponentų apdirbimas yra ilgiausias etapas sudėtingoms progresyvioms štampoms gaminti. CNC apdirbimas, vielos elektroerozinis apdirbimas (wire EDM), šlifavimas ir termoinžinerinis apdorojimas transformuoja projektus į kietintus plieno komponentus. Surinkimas ir pradinis suvirinimas paruošia įrankį bandymui.

Etapas 4: Bandymas ir tobulinimas (1–4 savaitės)

Pirmieji gaminiai parodo, kaip tiksliai simuliavimas numatė realybę. Pataisos taiso matmenines nuokrypas, paviršiaus problemas ir procesų optimizaciją. Tiksliai gaminamiems detalėms dažna būna keletas bandymo iteracijų.

Etapas 5: Gamybos patvirtinimas (1–2 savaitės)

PPAP arba ekvivalentinė dokumentacija įrodo, kad procesas atitinka visus reikalavimus. Galios tyrimai patvirtina nuolatinę gamybą. Pirmojo gaminio tikrinimas patvirtina matmenis pagal technines specifikacijas.

Bendra laiko trukmė nuo projekto pradžios iki patvirtintos gamybos paprastai trunka 13–28 savaites, priklausomai nuo sudėtingumo. Tačiau gamintojai, turintys greitosios prototipavimo galimybes, gali žymiai sutrumpinti ankstyvuosius etapus – kai kurie partneriai pateikia prototipų dalis jau po 5 dienų, leisdami vykdyti konstrukcijos patvirtinimą tuo metu, kol kuriamos gamybos įrankinės.

Dėžės priežiūros reikalavimai išsiplečia už pradinio kūrimo ribų. Metalinė štampavimo dėžė nėra „nustatyk ir pamiršk“ įrenginys – ji reikalauja sistemingos priežiūros, kad būtų išlaikyta kokybė per milijonus ciklų:

• 1 lygio priežiūra (kasdienė): Paviršiaus valymas, šiukšlių pašalinimas, tepalo taikymas
• 2 lygio priežiūra (kas savaitę / kas mėnesį): Spyruoklių keitimas, dėvėjimosi matavimai, prireikus – aštrinimas
• 3 lygio priežiūra (kasmet / prireikus): Visiškas išmontavimas, komponentų keitimas, nusidėvėjusių paviršių šlifavimas

Pagal įrankių specialistų nuomones, dirbtuvės su stipriomis priežiūros procedūromis užkulisiuose viską veikdavo sklandžiai – jei priežiūra praleidžiama, tai jaučiama dalių vientisumo ir pristatymo terminų srityse. Reguliarios patikros leidžia aptikti nusidėvėjimą dar prieš tai paveikiant dalių kokybę ar sukeldant įrankių gedimą gamybos metu.

Formos tarnavimo laikas labai skiriasi priklausomai nuo konstrukcinių sprendimų, medžiagų pasirinkimo ir priežiūros praktikos. Plieno štampavimo šablonai, gaminantys minkštojo plieno detalių, gali pagaminti milijonus detalių prieš reikšmingą remontą. Tas pats šablonas, gaminantis nerūdijančiojo plieno detalių, gali reikalauti priežiūros jau po 100 000 ciklų. Didelės apimties automobilių pramonės taikymuose dažnai sutartinėse sąlygose nurodomos šablonų tarnavimo trukmės reikalavimai – gamybos štampavimo programoms dažnai nustatomas minimalus 1 milijono ciklų šablonų tarnavimo laikotarpis.

Įvertindami štampavimo partnerius, ieškokite šių įrankių kompetencijos požymių:

• Vidinės šablonų projektavimo ir gamybos galimybės – sumažinant ryšio spragas ir pagreitinant pakeitimus
• Pažangios imitacinės programinės įrangos naudojimas ir įrodyta patirtis jos taikyme
• Reguliarios įrankių priežiūros procedūros su dokumentuotais nurodymais
• Galimybė greitai keisti šablonus, kai įvyksta konstrukcinių pokyčių
• Patirtis su jūsų konkrečios pramonės šakos sertifikavimo reikalavimais

Šiandien įrengiamų įrankių investicija formuoja gamybos ekonomiką metams į priekį. Gerai suprojektuotas ir tinkamai prižiūrimas šablonas visą jo naudojimo laiką užtikrina nuoseklius detales žemomis vieneto gamybos sąnaudomis. Blogai suprojektuotas įrankis sukelia nuolatinę kokybės problemų, priežiūros sąnaudų ir gamybos pertraukų naštą. Perėjus nuo mokymosi etapo prie įdiegimo, bendradarbiaujant su tiekėjais, kurie derina pačią naujausią įrangą su gilios, patirtimi paremtos žinios apie visą procesą – nuo lakštinių metalų štampavimo projektavimo iki galutinės kontrolės – jūsų projektas įgyja ilgalaikio sėkmingo vykdymo perspektyvą.

Dažniausiai užduodami klausimai apie metalo štampavimo procesus

1. Kas yra metalo štampavimo procesas?

Metalo štampavimas yra šaltojo formavimo gamybos procesas, kurio metu plokščiasis metalo lakštas transformuojamas į konkrečias formas naudojant štampus ir štampavimo presus. Šiame procese metalas dedamas tarp kalno ir štampo, po to taikoma didelė jėga, kad būtų išpjaunama, lenkiamą ar suformuojama medžiaga. Visas štampavimo darbo eigą sudaro septyni etapai: projektavimas ir inžinerija, įrankių/štampų kūrimas, medžiagos parinkimas ir paruošimas, заготовki padavimas, paties štampavimo operacija, antrinės operacijos, pvz., kraštų šalinimas ar cinkavimas, bei kokybės tikrinimas. Šiuo metodu per valandą gaminama tūkstančiai identiškų detalių su nuokrypių ribomis, matuojamomis tūkstantosiomis colio dalimis.

2. Kokie yra 7 žymėjimo metodo žingsniai?

Septyni metalo štampavimo žingsniai yra: 1) Projektavimas ir inžinerija – detalės techninių reikalavimų nustatymas ir prototipų kūrimas; 2) Įrankių ir štampo šablonų gamyba – tikslaus šablonų gamyba, kurie kiekvieną detalę suformuoja; 3) Medžiagos pasirinkimas ir paruošimas – tinkamų metalų pasirinkimas ir ruošinių paruošimas; 4) Ruošinio padavimas – medžiagos tikslus padavimas į presą; 5) Štampavimo operacija – kai kalnas įspaudžiamas į šabloną, kad būtų suformuotos detalės; 6) Papildomos operacijos – įskaitant kraštų šalinimą, terminį apdorojimą ir dengimą; 7) Kokybės kontrolė – matmenų ir paviršiaus baigiamojo apdorojimo tikrinimas naudojant statistinį procesų valdymą bei galutinę patvirtinimą.

3. Kokie yra keturi metalo štampavimo tipai?

Keturi pagrindiniai metalo štampavimo tipai yra: progresyvusis štampavimas su daugiapoziciniu šablonu – nepertraukiamas juostos tiekimas per kelias pozicijas, esant greičiui iki 1500 detalių per minutę, idealus mažoms ir vidutinėms detalėms dideliais kiekiais; perduodamasis štampavimas su šablonu – atskiros detalės juda tarp pozicijų sudėtingoms trimatėms geometrijoms; keturplokštuminis / daugiaplokštuminis štampavimas – horizontalūs įrankių slydikliai priartėja iš kelių krypčių sudėtingoms lenkimų ir laidų formoms su 50–70 % žemesniais įrankių gamybos kaštais; taip pat tikslusis štampavimas – sukuria lygius, be apdirbimo kraštus su tikslumu ±0,01 mm, pašalinant antrines apdirbimo operacijas tiksliesiems taikymams.

4. Kaip pasirinkti tarp progresyviojo šabloninio ir perduodamojo šabloninio štampavimo?

Pasirinkite progresyviąją štampavimo šablonų sistemą mažiems ir vidutinio dydžio detalėms, kurių metinis poreikis siekia nuo 100 000 iki milijonų vienetų, o detalės gali likti pritvirtintos prie nepertraukiamo juostinio laikiklio visuose apdirbimo etapuose. Progresyviosios šablonų sistemos užtikrina žemiausią kainą vienai detalei dideliais apimtimis. Pasirinkite perduodamąją štampavimo šablonų sistemą stambioms detalėms, kurios netelpa juostoje, komponentams, reikalaujantiems apdirbimo iš kelių kampų, arba geometrijoms, kurioms tarp stotyčių reikia reikšmingo perstatymo. Perduodamosios šablonų sistemos leidžia sudėtingą trimačio formavimo procesą, kuris neįmanomas progresyviojoje sistemoje, nors ciklo trukmė yra ilgesnė. Jūsų sprendimas turėtų atsižvelgti į metinę gamybą, geometrinę sudėtingumą ir bendrą kainą, įskaitant šablonų gamybos investicijas.

5. Kokios medžiagos geriausiai tinka metalo štampavimo taikymams?

Geriausi medžiagos štampavimui priklauso nuo jūsų taikymo reikalavimų. Žemo anglies kiekio plienas pasižymi puikiu formavimu ir prieinama kaina automobilių laikikliams bei buitinėms prietaisams. Nerūdijantis plienas (300 ir 400 serijos) užtikrina korozijos atsparumą medicinos įrenginiams ir maisto pramonės įrangai, nors darbo sukietėjimas reikalauja tikslaus procesų valdymo. Aliuminio lydiniai suteikia lengvą našumą – jų svoris sudaro tik trečdalį plieno svorio, todėl jie puikiai tinka lėktuvų statybai ir elektronikai. Varis ir vario cinko lydiniai ypač tinka elektros technikos taikymams, kur reikalinga aukšta laidumas. Norėdami pasiekti geriausius rezultatus, įvertinkite medžiagos plastšilumą, tempiamąją stiprybę, darbo sukietėjimo charakteristikas ir storį – paprastai 8–12 % kalibro tarpas lyginant su medžiagos storiu užtikrina švarų pjovimą.