Progresīvā matricu stempļu preses izmērs: Ja izvēlaties nepareizu izmēru, par to maksāsiet visu mūžu

Ko patiesībā dara progresīvā veidgriešanas prese  

Kad jūs dzirdat " progresīvās matricas stempļu preses ," ir kārdinoši iedomāties vienu mašīnu, kas metālu spiež formā. Patiesība ir niansētāka. Tas nav vienkārši prese. Tas ir integrēts sistēmas risinājums: veidgriešanas prese, precīzi izstrādāta progresīvā veidgriešanas matrica, lentes padeves līnija un vadības sistēma — visas šīs sastāvdaļas darbojas sinhroni, lai plakanu metāla lentu pārveidotu par gataviem izstrādājumiem ražošanas ātrumā.
提到“ 连续模冲压机 ”，人们很容易想象一台机器将金属猛烈地敲打成型。但实际情况远比这复杂。它不仅仅是一台冲压机，而是一个集成系统：冲压机、精密设计的连续模、卷料送料线和控制系统，所有部件协同工作，以生产速度将扁平金属带材加工成成品零件。

Progresīvā veidgriešanas preses definīcija  

Tātad kas ir progresīvais matrica un kā tā saistīta ar presi, kurā tā ievietota? Progresīvā matrica ir specializēts daudzstaciju rīks, ko uzstāda stempļošanas presē. Metāla lentes ruļļis tiek ievadīts matricā un katrā preses darba ciklā pārvietojas cauri virknei staciju. Katra stacija veic noteiktu operāciju — vai nu izgriešanu, caurduršanu, liekšanu, veidošanu vai monētu veidošanu. Kad lente sasniedz pēdējo staciju, gatavais izstrādājums atdalās no nesošās lentes un nokrīt gatavs lietošanai.  

Progresīvās matricas stempļošanas preses ir integrēta ražošanas sistēma, kas apvieno precīzijas stempļošanas presi, daudzstaciju progresīvo matricu, servodzinētu lentes ruļļa padziņu un sinhronizētus vadības sistēmu, lai vienā nepārtrauktā procesā transformētu plakanu metāla lentu par gataviem izstrādājumiem.  

Atšķirībā no vispārīga stempļošanas preses, kas var darbināt vienreizējas darbības matricas vai saliktas rīkus, preses, kas izstrādātas progresīvai matricu stempļošanai, prasa trīs lietas, kas tās atšķir: precīzu slīdošās daļas kustības atkārtojamību no stempļošanas cikla uz ciklu, vienmērīgu aizvēršanas augstuma kontroli, lai katrs stacionārais punkts iekļautos lenti pareizajā dziļumā, un precīzu padeves sinhronizāciju, lai lente pirms katras stempļošanas darbības pārvietotos par pareizo soli. Ja viena no šīm trim sastāvdaļām tiek izņemta, tad novirzes palielinās, matricas saduras vai izgatavotie komponenti ir nepareizi.  

Kā prese, matrica un padeve darbojas kopā

Iedomājieties, ka jūs vērojat sistēmas darbību. Šādi darbojas stempļošanas prese progresīvā uzstādījumā:

• Lentes rullis atvijas no atvijēja, iet caur izlīdzinātāju, lai novērstu lentes spirālveida deformāciju, un iekļūst servomotoru vadītā lentes padavējā.
• Padavējs pārvieto lenti fiksētu attālumu, ko sauc par padeves soli, un šis pārvietojums ir precīzi saskaņots ar preses stempļošanas ciklu.
• Vadpini matricā iekļūst jau iepriekš izurbtajās caurumos lentes materiālā, novēršot jebkuru nelielu padeves kļūdu un nostiprinot lentes pozīciju pirms darba stacijām iesaistās.
• Preses kustīgais elements nolaižas, un katrs stacijas posms vienlaicīgi veic savu operāciju dažādos lentes posmos.
• Kustīgais elements paceļas augšup, paceltāji paceļ lenti tā, lai tā būtu pilnībā atdalīta no apakšējās matricas detaļām, un padeves mehānisms pārvieto lenti vēl par vienu soli nākamajai kustībai.

Katrs komponents ir atkarīgs no pārējiem. Prese nodrošina spēku un kustības profilu. Matrica nosaka, kas notiek ar metālu katrā stacijā. Padeves sistēma kontrolē progresijas precizitāti. Vadības sistēma savieno visus šos elementus, uzraudzot spiedienu, pārbaudot padeves pozīciju un nekavējoties apturot presi, ja kāds sensors konstatē padeves kļūdu vai lentes locījumu. Progresīvās matricas stempelēšanas process ir veiksmīgs tikai tad, ja šie elementi darbojas kā viens vesels, nevis kā atsevišķas mašīnas, kas pēc domas ir piestiprinātas kopā.

Šī sistēmiskā pieeja ir svarīga, jo jebkura atsevišķa komponenta izmēru noteikšana vai specifikācija neatkarīgi no citiem komponentiem rada neatbilstības. Matrica, kas izstrādāta, neņemot vērā preses deformācijas raksturlielumus, nodilst nevienmērīgi. Iekšējās barošanas sistēma, kas izvēlēta, neņemot vērā lentes platumu un materiāla stingrību, radīs pozicionēšanas kļūdas. Preses rāmja tips, piedziņas mehānisms un nominālā spēka klase tieši izriet no tā, ko prasa matrica un materiāls, un tieši šeit preses izvēle kļūst īpaši interesanta.

Preses rāmja tipi un piedziņas mehānismi salīdzinājumā

Rāmis, kas tur jūsu progresīvo matricu nosaka, cik lielu deformāciju jums būs jāpārvar, cik ātri varēsiet darbināt presi un cik ilgi kalpošot jūsu rīki. Ja izvēlēsities nepareizo rāmja tipu vai piedziņas sistēmu, jums visu laiku būs jārisina precizitātes problēmas, kamēr darbosies šī matrica. Divi rāmja arhitektūras risinājumi dominē progresīvās stempļošanas presēs, un trīs piedziņas mehānismi konkurē par darbu šajos rāmjos.

C-formas pret taisnstūra rāmja preses

C veida (vai spraugas veida) preses nodrošina brīvu piekļuvi matricas zonai no trīs pusēm, tādējādi padarot tās kompaktas un izdevīgas vieglākajiem progresīvajiem darbiem. Parasti šādas preses ir 35–250 tonnu diapazonā un tiek izmantotas mazākām progresīvām matricām ar mazāku staciju skaitu. Tomēr ir arī kompromiss: šī atvērtā „C” struktūra noliecas leņķiski slodzes ietekmē , kas nozīmē, ka kustīgā daļa var nedaudz pagriezties, palielinoties spiedienam. Vienkāršiem caurduršanas un izgriešanas progresīvajiem darbiem šis efekts ir pieļaujams. Tomēr precīzai formēšanai ar augstu izmēru precizitāti lielā matricā tas kļūst par problēmu.

Taisnmalu preses novērš šo leņķisko novirzi, izmantojot vertikālas kolonnas, kas abās pusēs balsta preses augšdaļu. Šī ģeometrija fiksē kustīgās daļas kustības ceļu, saglabājot to paralēlu balstplāksnei neatkarīgi no tā, kur koncentrējas slodze. Progresīvo matricu presēšanas pielietojumiem, kuros nepieciešama vienmērīga detaļu kvalitāte 10, 20 vai pat vairāk nekā 30 stacijās, šī stingrība ir obligāta.

Strukturālā atšķirība visskaidrāk redzama tajā, kā katrs rāmis apstrādā centrā neatrodas slodzi. Progresīvās matricas reti vienmērīgi izplatīt spēku. Formēšanas stacijas ietekmē stiprāk nekā caurduršanas stacijas, un tās bieži ir koncentrētas matricas aizmugurē. Taisnās malas rāmis ar plašu savienojumu atstarpi novieto lielāko daļu slodzes starp savienojuma punktiem, samazinot konsolei līdzīgos spēkus, kas cenšas pagriezt slīdni.

Kritēriji	C-formas rāmis (atvērts rāmis)	Taisnās malas rāmis
Tonnāža diapazons	35–250 tonnas – tipisks diapazons	150–3000+ tonnas
Defleksijas uzvedība	Leņķiskā defleksija slodzes ietekmē; atvērts rāmis elastīgi liecas	Minimāla defleksija; vertikālie stabiņi pretojas pagriešanai
Gultas izmērs	Mazāks; ierobežo matricas garumu	Pieejami lielāki gultnes un balsta izmēri
Progressīvās matricas lietojumi	Mazas detaļas, mazāk staciju, vieglāka kalibrējuma materiāli	Vairākstaciju matricas, stingri pieļaujamie noviržu robežas, intensīva deformācija
Ātruma ietilpība	Līdz pat 600+ SPM ātrdarbības variantiem	Līdz pat 300+ SPM standarta variantiem; ātrdarbības varianti – vēl augstāki
Uzkaršanas punkti	Vienpunkta	divpunktu vai četrpunktu
Necentriskās slodzes pretestība	Ierobežotas	Izteiksmīga, īpaši četrpunktu konstrukcijām

Kad progresīvās stempelēšanas mašīnai nepieciešams gultnes garums, kas pārsniedz 1,5 metrus no kreisās uz labo pusi, ražotāji parasti pāriet uz divpunktu savienojuma konstrukciju. Kad matrica arī pārsniedz 2 metrus no priekšpuses līdz aizmugurei, četrpunktu preses kļūst praktiskais risinājums. Šie četri uzkaršanas punkti vienmērīgāk sadala deformācijas slodzi un pretojas griezes spēkiem, ko vairākstaciju progresīvās matricas rada visā darba zonā.

Mehāniskās, servodzinēju un hidrauliskās piedziņas sistēmas

Piedziņas mehānisms nosaka, kā slīdņa kustība notiek tā gaitas laikā, un šis kustības profils tieši ietekmē to, ko jūsu progresīvā matrica spēj izdarīt ar augstu ātrumu.

Tradicionālās mehāniskās piedziņas izmanto elektromotoru, kas rotē riņķveida ratu, kurš pārnes enerģiju caur sajūgu uz sviru vai ekscentriskā zobrata sistēmu. Slīdnis seko fiksētai sinusoidālai kustībai: tas paātrinās vidusgaitā un palēninās tuvu apakšējam mirkļa punktam. Šī ir pierādīta, uzticama tehnoloģija progresīvajām darbībām. Matricas preses mašīna ar tiešās piedziņas mehānisko sistēmu nodrošina augstākās ātrumus un zemākās enerģijas zudumus, kamēr zobrata varianti nodrošina lielāku momentu dziļākām formēšanas operācijām. Augsta ātruma mehāniskās preses var pārsniegt 1000 gaitas minūtē mazas solu progresīvajām darbībām.

Vērā ņemams specializēts variants — saites kustības preses, kas izmanto sviru mehānismu, lai mainītu slīdošās daļas ātruma līkni. Nevis simetriskā kustībā, kā standarta sviras presē, saites kustības preses nodrošina lēnāku tuvošanās ātrumu tuvu apakšējam mirklīgajam punktam, saglabājot ātru atgriešanās ātrumu. Tas nodrošina ilgāku darbības laiku formēšanai, nezaudējot kopējo cikla ātrumu, tāpēc šādas preses ir populāras progresīvajām matricām, kas apvieno caurduršanu ar mērenām vilkšanas operācijām.

Hidrauliskie piedziņas mehānismi nodrošina pilnu spēku jebkurā kustības strobā, ne tikai tuvu apakšējam mirklīgajam punktam. Progresīvajām matricām, kurās iekļautas dziļas vilkšanas stacijas, kas prasa spēku jau sākumā un vienmērīgi gar ilgu darba logu, hidrauliskās preses aizpilda specifisku nišu. Tomēr šīm presēm ir ierobežojums — cikla ātrums. Hidrauliskie sistēmu darbības ātrums ir ievērojami lēnāks nekā mehānisko alternatīvu gadījumā, tāpēc tās tiek izmantotas tikai progresīvajās lietojumprogrammās, kur vilkšanas dziļums ir svarīgāks nekā ātruma prasības.

Kāpēc servo preses maina to, ko var sasniegt progresīvās matricas

Servo-mehāniskās preses ir nozīmīgākā progresīvo matricu presēšanas tehnoloģiju attīstība desmitgadēs. Tās aizvieto riņķveida ratu—sacietinātāju—bremžu komplektu ar augsta momenta servomotoriem, kas tieši darbina krumpli. Rezultāts: pilnībā programmējama slīdņa kustība katrā gaitā.

Ko tas praktiski nozīmē? Apskatīsim progresīvo matricu, kurā ir gan delikāti caurduršanas stacijas, gan agresīvas veidošanas stacijas. Parastā mehāniskā presē katrā stacijā tiek redzēta vienāda ātruma līkne. Servopresē jūs varat programmēt slīdni tā, lai tas kustas ātri tuvošanās laikā, palēninātos veidošanas zonā, lai uzlabotu materiāla plūsmu un samazinātu atgriešanos, pēc tam paātrinātos atgriešanās gaitā. Ražošanas iznākums var dubultoties darbojoties ar progresīvām matricām, izmantojot pusgaitas kustības profilus, kas novērš nevajadzīgu slīdņa pārvietošanos.

Servotehnoloģija ļauj arī izmantot kustības profilus, kas iepriekš bija vienkārši neiespējami:

• Pusgaita samazina gaitas garumu plakanām progresīvām darbībām, dramatiski palielinot SPM (ciklu skaitu minūtē).
• Brīvā kustība (monētveidošana) materiālu apstrādā vairākas reizes zemākajā mirklī vienā ciklā, samazinot vai novēršot atgriešanos bez papildu matricas stacijām.
• Vibrācijas kustība atbalsta dziļo vilkšanu progresīvajās matricās, iespējams, samazinot nepieciešamo veidošanas staciju skaitu.

Augstās ātrumā darbojošos presēs dinamiskā līdzsvarošana kļūst kritiska neatkarīgi no piedziņas tipa. Kad cikla ātrums palielinās, slīdošās daļas reciprokā masa rada vibrācijas, kas var ietekmēt materiāla padavi un paātrināt nodilumu. Augstās ātrumā darbojošās progresīvās stempļu preses izmanto pretsvaru sistēmas — vai nu mehāniskas, vai pneumatiskas — lai kompensētu šīs inerciālās spēkas un ļautu presē saglabāt precizitāti augstās ciklu minūtē (SPM) ātrumā.

Izvēle starp rāmja tipu un piedziņas sistēmu netiek veikta atsevišķi. Tā tieši izriet no matricas prasībām: cik stacijas ir nepieciešamas, cik sarežģīta ir formas veidošana, kādas precizitātes prasa gatavais izstrādājums un kādi ražošanas apjomi attaisno ieguldījumu. Šīs matricas prasības savukārt atkarīgas no stempļojamā materiāla un no spēka, ko katrā stacijā ir jāražo.

Progresīvās matricas projektēšanas pamatprincipi, kas nosaka preses prasības

Katrs lēmums, kas pieņemts progresīvās stempļošanas matricas projektēšanas zīmējumā, tieši pārtop par preses specifikāciju. Vairāk staciju nozīmē garāku gultni. Sarežģītākas formas veidošanas stacijas nozīmē lielāku tonnāžu. Precīzāki vadītāji nozīmē precīzāku padeves sistēmu. Matrica neatkarīgi no preses, kurā tā darbojas, neeksistē. Tā noteic, ko šai presēm ir jānodrošina.

Staciju izvietojuma secība un darbības kārtība

Kad inženieri izstrādā progresīvo stempļu veidni, operāciju secība balstās uz materiāla uzvedību. Parasti vispirms veic caurduršanu un iegriezumus, kamēr lenta vēl ir plakana un stabila. Formēšana un liekšana notiek vēlāk, pēc tam, kad apkārtējais materiāls ir nogriezts, lai ļautu metālam plūst. Pēdējā stacija atdala gatavo detaļu no nesošās lentes.

Šeit ir tipiskā staciju secība reprezentatīvai progresīvajai stempļu veidnei:

1. Puncē vadājo caurumi un iekšējās funkcijas (caurduršana, iegriezumi)
2. Izgriež atvieglojuma slotus un kontūras sekcijas, lai atbrīvotu materiālu vēlākai formēšanai
3. Veic liekšanas, vilkšanas vai reljefa veidošanas operācijas
4. Pievieno spiediena veidošanu vai formas pielāgošanu, lai nodrošinātu izmēru precizitāti
5. Atdala gatavo detaļu no nesošās lentes (nogriež vai atdala)

Tas nav nejauši. Caursitīšana pirms formas veidošanas novērš caurumu izkropļošanos. Talan Products norāda, ka dažreiz caursitīšana jāveic pēc formas veidošanas, kad noteiktu elementu precizitātes prasības padara iespējamu tikai pēc formas caursitīšanu, lai nodrošinātu vajadzīgo pozīciju. Tukšas stacijas var parādīties arī starp sarežģītām operācijām, lai nodrošinātu strukturālo izturību matricas ievietņiem vai lai atvērtu vietu īpašiem mehānismiem.

Kāpēc staciju skaits ir svarīgs preses izvēlei? Katra stacija palielina matricas garumu. 12 staciju progresīvās matricas rīku uzstādīšanai nepieciešams pamatne un gultne, kas piemēroti šim izmēram un nodrošina pietiekami daudz brīvas vietas. Katra aktīvā stacija arī veicina kopējo tonnāžas slodzi. Jo vairāk staciju vienlaikus darbojas zemākajā mirklī, jo presē jāiztur visu šo maksimālo spēku summa, neļaujot tai nolietoties vairāk par pieļaujamo robežu.

Strīps un nesējstrīpa

Strīpa ir progresīvās stempļu veidgriešanas matricas konstruēšanas pamats. Tā nosaka detaļas novietojumu materiālā, attālumu starp stacijām (pitch), materiāla izmantošanu un nesējkonfigurāciju, kas visu tur kopā stiepšanas laikā.

Strīpu definē divi galvenie izmēri: platums un pitch. Strīpas platums ietver detaļas заготовку, nesēja materiālu vienā vai abās strīpas malās un jebkurus atkritumu tiltus starp blakusesošām detaļām. Pitch ir attālums, kādu strīpa pārvietojas katrā ciklā, un tas tieši nosaka to stiepšanas garumu, ko jūsu servodzinējamais ruļļa stiepējs ir jānodrošina katrā ciklā.

Nesējstrīpas konstruēšana atkarīga no detaļas ģeometrijas un veidošanas prasībām:

• Malas nesēji (vienpusēji vai divpusēji) ir novietoti vienā vai abās strīpas malās. Divpusējais nesējs nodrošina augstāku stabilitāti un pozicionēšanas precizitāti, īpaši plāniem materiāliem, kuru biezums ir mazāks par 0,2 mm. Vienpusējie nesēji piemēroti detaļām, kurām vienā galā jāveic liekšana.
• Centrālie nesēji iet caur joslas vidu, savienojot daļas abās pusēs. Šie ir piemēroti simetriskiem liekšanas izstrādājumiem un samazina atkritumus salīdzinājumā ar malas pārvadātājiem.
• Elastīgie joslas pārvadātāji ietver elastīgus uzlīmes, kas ļauj atsevišķām daļām pārvietoties vertikāli caur veidošanas un vilkšanas stacijām, neatkāpjot blakusesošās progresijas.

Acietā nesējs piemērots vienkāršai griešanai un liekšanai, kur joslai visu laiku jāpaliek plakanai. Tomēr, kad progresīvās stempļu matricas ietver dziļu veidošanu vai vilkšanu vairākās stacijās, pārvadātājam jābūt elastīgam, lai tas nesaplīst un neizveltu blakusesošās daļas no vietām. Slikti izstrādāts pārvadātājs var izraisīt pilnīgu rīka bojājumu, tāpēc inženieri bieži pārbauda dizainus, izmantojot simulāciju programmatūru vai manuālas voska griešanas metodes, pirms izgatavo rīku tēraudu.

Materiālu izmantošana ir pastāvīgs spiediens strīpu izkārtojuma plānošanā. Daļu pagriešana, заготовок iekārtošana vai šaurāku nesēju izvēle var paaugstināt izmantošanu no 65% līdz 75% vai vairāk. Tomēr katru iegūto procentu jānovērtē pret strīpu stabilitāti barošanas laikā un rezultējošā progresīvā veidņa ražojamību.

Pilota novietošana pozicionālās precizitātes nodrošināšanai

Piloti nodrošina, ka progresīvās veidnes ražo precīzas detaļas miljoniem ciklu garumā. Bez tiem nelielas barošanas kļūdas uzkrājas no stacijas uz staciju, un pozicionālā nobīde iznīcina pieļaujamās novirzes.

Standarta pieeja: pirmajā stacijā izurbt pilotu caurumus, pēc tam otrajā stacijā iespraust pilotu adatas. Šīs adatas ieej pretestības caurumos tieši pirms darba urbji saskaras ar strīpu, novēršot jebkādu atlikušo pozicionēšanas kļūdu no barošanas sistēmas. Garākām progresīvām veidnēm pilotus parasti novieto katrās divās vai trīs stacijās, lai novērstu kumulatīvo kļūdu uzkrāšanos pa visu strīpu garumu.

Vaducaurumāžu novietojums rada praktisku jautājumu. Vai jums vajadzētu izmantot paša detaļas caurumus kā vaducaurumāžu atskaites punktus vai arī izveidot īpašus vaducaurumāžus uz nesēja? Detaļas caurumu izmantošana saglabā materiālu, taču pastāv risks, ka precīziem izmēriem nepieciešamās detaļas pazīmes tiks izstieptas. Īpaši vaducaurumāži uz nesēja atkritumu zonā saglabā detaļas integritāti, taču noved pie nedaudz platas lentes.

Jūsu vaducaurumāžu iekļaušanas precizitāte tieši saistīta ar padeves sistēmas prasībām. Mazākas vaducaurumāžu un caurumu atstarpes prasa, lai padeves sistēma katrā grieziena ciklā novietotu lentu stingrāk noteiktā pozicionēšanas logā. Ja jūsu progresīvajām matricām nepieciešama pozicionēšanas precizitāte zem ±0,05 mm 15 vai vairāk stacijās, tad padeves sistēmai un vaducaurumāžu stratēģijai jābūt izstrādātām kā savstarpēji saskaņota vienība, nevis jānorāda neatkarīgi.

Strīps platums, solis, staciju skaits un nesturis veids visi ietekmē preses specifikācijas. Plašākam strīpam nepieciešama plašāka iespiedes atvere. Garāks solis augstā ātrumā prasa ātrāku iespiedes paātrinājumu. Vairāk staciju prasa garāku gultnes garumu. Un spēki, kas rodas visās šajās stacijās vienlaikus iedarbojoties uz strīpu, nosaka, vai zem matricas jāizmanto 200 tonnu vai 400 tonnu preses. Šīm spēku aprēķināšanām vajadzētu būt atsevišķai rūpīgai analīzei.

Kā materiāla īpašības ietekmē preses un matricas veiktspēju

Strīpa platums, solis un staciju skaits norāda, cik lielai preses jābūt. Taču materiāls, kas tiek apstrādāts caur šo matricu, norāda, cik spēcīgi preses jādarbojas, cik ātri tā var darboties cikliski un cik daudz formas staciju ir nepieciešams, lai detaļa iznāktu pareiza. Ja presi izvēlas tikai pēc matricas ģeometrijas, tad tonnāžu novērtēs pārāk zemu, paātrinās rīku nodilumu vai ražos detaļas, kas noliecas ārpus pieļaujamās novirzes robežām tūlīt pēc izņemšanas no matricas.

Kā stiepšanas izturība un biezums ietekmē tonnāžu

Katrs progresīvais metāla stempelēšanas process sākas ar pamatattiecību: spēks, kas nepieciešams metāla griešanai, veidošanai vai velkšanai, ir proporcionāls gan materiāla biezumam, gan tā pretestībai deformācijai. Atdalīšanai un caurduršanai formula ir vienkārša: perimetrs, reizināts ar biezumu un šķērsgriezuma izturību. Velkšanai un veidošanai vietā šķērsgriezuma izturības tiek izmantota maksimālā stiepšanas izturība jo materiāls ir stiepšanā, nevis tiek šķērsots.

Iedomājieties, ko tas praktiski nozīmē. 1,0 mm biezas zemaklāra tērauda lentes ar aptuvenu šķērsgriezuma izturību 25 tonnas/colla² caurduršanai nepieciešams daudz mazāks spēks nekā 1,0 mm biezas nerūsējošā tērauda lentes ar šķērsgriezuma izturību virs 40 tonnām/colla². Ja abas lentes apstrādā ar to pašu 12 staciju progresīvo matricu, tad nerūsējošā tērauda versijai vienādiem ģeometriskiem parametriem nepieciešams aptuveni par 60 % lielāks preses spēks. Šī atšķirība pastiprinās katrā aktīvajā stacijā, kas vienlaikus iedarbojas pie apakšējā mirkļa punkta.

Biezums pastiprina efektu. Materiāla biezuma dubultošana no 0,5 mm līdz 1,0 mm ne tikai divkāršo nepieciešamo spēku. Tas divkāršo šķēluma laukumu griešanas operācijām un palielina lieces momentu veidošanas operācijām. Augstas izturības tēraudi biezumā no 1,5 līdz 3,0 mm var palielināt tonnāžas prasības līdz tādam līmenim, ka tos var apstrādāt tikai taisnstūrveida presēs ar pietiekamu enerģijas rezervi, neļaujot iestrēgt zemākajā mirklī (BDC).

Tāpēc progresīvās stempelēšanas materiālus jānorāda jau projektēšanas procesa sākumā. Materiāla izvēle ietekmē tonnāžas aprēķinus, kas savukārt ietekmē preses izvēli, kas nosaka kapitāla ieguldījumu visai ražošanas šūnai.

Materiāla nostiprināšanās vairākās veidošanas stacijās

Lūk, kur progresīvais stampiņš kļūst sarežģīts salīdzinājumā ar vienu staciju formēšanu. Kad metāls deformējas plastiski, tas kļūst cietāks un mazāk elastīgs. Tas ir darbs, kas stiprina, un tas notiek katrā formēšanas stacijā progresīvā formā. Stāsts, kas ievietojams 8. stacijā, nav tas pats materiāls, kas ievietojams 1. stacijā. Tas ir caurslēpts, sagrauts, daļēji izvilkts, un katra deformācija ir palielinājusi tās izturību, samazinot to atlikušo formabilitāti.

Kāpēc tas ir svarīgi, kad tiek izgatavots preses un formēšanas aparāts? Katrā pēc kārtas veidošanas stacijā sastopamas stingrākas vielas, kam veidošanai ir nepieciešama lielāka spēka. Inženieriem ir jāņem vērā šis uzkrātais cietums, aprēķinot stacijas pēc stacijas tilpumu. Ja to pazemināt, jūsu galīgās veidošanās stacijas vai nu izšķīdinās materiālu vai prasīs vairāk spēku, nekā preses spēks var sniegt šajā brīdī.

Atšķirīgas sakausējumi ļoti atšķirīgi reaģē uz atkārtotajām deformācijām:

• Zilksnes dzelzs vidēji pastiprinās un saglabā pietiekamu izstiepamību vairākos deformācijas ciklos, tādējādi padarot to piemērotu oglekļa tērauda progresīvajās stempelēšanas lietojumprogrammās.
• Nerūsējošais tērauds (īpaši austenītiskās šķirnes, piemēram, 304 un 316) strauji pastiprinās. Tā elastības robeža var gandrīz dubultoties pēc ievērojamas aukstās deformācijas, un virsmas pastiprināšanās dēļ palielinās griešanās (galling) risks, tādēļ nepieciešamas īpašas pārklājuma vai procesa laikā pielietojamas smērvielas stratēģijas.
• Ciltis un tērauda segumi pastiprinās vidējā tempā, bet sākumā ir salīdzinoši zema stiepes izturība, tāpēc tie paliek deformējami lielākā skaitā stacijās, pirms sasniedz savu robežu.
• Augstas izturības tēraudi (HSLA, divfāžu) sākumā ir ierobežota izstiepamība un ātri pastiprinās, tādēļ inženieriem jāizplatīt deformācija rūpīgi pa lielāku staciju skaitu, katrā ciklā veicot mazāku deformāciju.

Grūtām sakausēm progresīvajās matricās dažreiz iekļauj starpnieciskas sprieguma atlaišanas funkcijas vai izmanto pakāpeniskus pārveidojumus ar minimālu deformāciju katrā solī, lai kopējo deformāciju turētu drošos robežās. Alternatīva ir plaisāšana, kas nozīmē atkritumus, darba pārtraukumu un matricu remontu.

Atgriešanās uz sākotnējo formu un staciju kompensācija

Katrs saliektais vai veidotais elements vēlas atgriezties uz sākotnējo plakanu formu, kad preses kustīgā daļa atgriežas. Atgriešanās pakāpe ļoti atšķiras starp dažādām materiālu šķirnēm, un tieši tā nosaka, kā jāprojektē veidošanas stacijas.

Zemaklāra tērauds atgriežas nelielā mērā — parasti 1–3 grādi tipiskā saliekumā. To var kompensēt, nedaudz pārspīlējot saliekumu, un detaļa atslābst līdz specifikācijai. Alumīnija sakausējumi atgriežas vairāk — parasti 3–5 grādi —, jo to elastības modulis attiecībā pret izturību ir zemāks. Vislielāko atgriešanos rada augstas izturības tēraudi, kuru atgriešanās leņķis var sasniegt 5–10 grādus vai vairāk, atkarībā no saliekuma rādiusa un materiāla šķirnes.

Progresīvajā matricā atsperšanās kompensācija notiek rīku līmenī. Inženieri veido formas triecienus un matricas dobumus ar aprēķinātiem pārlieku lieliem liekšanas leņķiem, lai detaļa atslābinātos vēlamajā ģeometrijā. Prognozējošā modelēšana, kā aprakstīts formingWorld izdevumā par atsperšanās labāko praksi , tiek izmantota, lai noteiktu precīzo nepieciešamo kompensāciju pirms jebkura rīku tērauda apstrādes. Kļūda šajā jautājumā nozīmē, ka detaļas novirzās no pieļaujamajām robežām, un to novēršanai bieži vien ir jāapstrādā atkārtoti matricas ievietnes.

Alumīnija progresīvā stempelēšana rada unikālu izaicinājumu, kas ir lielāks par vienkāršu atsperšanos. Alumīnija tendence pret gallingu nozīmē, ka matricu virsmām jābūt spoguļveidīgi polītām, lubrikācijai jābūt rūpīgi kontrolētai un preses ātrumam bieži vien jāsamazina, lai novērstu virsmas skrāpējumus. Augstās atsperšanās, zemās deformējamības robežas un gallinga jutība kombinācijā nozīmē, ka alumīnija progresīvajām matricām parasti ir nepieciešams vairāk staciju, lai sasniegtu to pašu ģeometriju, kuru tērauds varētu izveidot ar mazāku triecienu skaitu.

Materiālā ģimene	Parastais biežuma diapazons	Salīdzināmā tonnāža prasība	Formējamības reitings	Galvenie pogu nospiešanas un matricas apsvērumi
Zemaklūda tērauds (1008, 1010)	0,3 – 3,0 mm	Pamatindeks (1x)	Augsts	Vidēja atsperes efekta izpausme; standarta matricu atstarpes; vispiemērotākais daudzstaciju formēšanai
Nerūsējošais tērauds (304, 316L)	0,2 – 2,5 mm	1,5x – 1,8x	Mērens	Intensīva cietrināšanās; rievu veidošanās prasa pārklātu rīku; lielāka tonnāža patēriņš katrā stacijā
Alumīnija sakausējumi (5052, 6061)	0,3 – 3,0 mm	0,5x – 0,7x	Zema līdz mērena	Augsta atgriešanās; griežu nodiluma risks; samazināta ātruma; nepieciešamas polētās matricas virsmas
Miedrs un misiņš (C110, C260)	0,1 – 2,0 mm	0,6x – 0,8x	Augsts	Zema stiepšanas izturība; augsts apmaliņu veidošanās risks; nepieciešami asīgi rīki un speciāli smērvielas
Augstizturīgs tērauds (HSLA, DP600)	0,5 – 3,0 mm	2,0x – 3,0x	Zemi	Ārkārtīgi liela spiediena slodze; ātrs rīku nodilums; ierobežota deformācija katrā stacijā; nepieciešams izturīgs preses rāmis

Tabula vienu lietu padara skaidru: materiāla izvēle nav tikai konstrukcijas lēmums. Tas ir arī preses izmēra izvēles lēmums, rīku kalpošanas laika lēmums un ražošanas ātruma lēmums, kas visi saplūst vienā. Progresīvās stempļu preses, kas ir pietiekami jaudīga oglekļa tērauda apstrādei, var būt bīstami nepietiekami jaudīga tāda paša formas daļas izgatavošanai no nerūsējošā tērauda vai augstizturīgā tērauda. Savukārt tā paša daļas alumīnija versija, kaut arī prasa mazāku spēku, var prasīt vairāk staciju un lēnāku cikla ātrumu, lai izvairītos no virsmas defektiem un saglabātu precīzus izmērus.

Šīs materiālu īpašības tieši ietekmē kopējās preses tonnāžas aprēķināšanu. Katras stacijas spēka prasības ir atkarīgas ne tikai no ģeometrijas, bet arī no tā, kā konkrētais sakausējums reaģē uz griešanu, liekšanu un veidošanu šajā posmā tā darba cietināšanas procesā caur matricu.

Tonnāžas aprēķins un progresīvo matricu preses izmēru noteikšana

Materiāla īpašības norāda, cik lielu spēku rada katrs stacijas posms. Tomēr vienīgi atsevišķo spēku zināšana nav pietiekama. Jums jāsummē tie visi, jāņem vērā visas vienlaicīgi notiekošās darbības pa visu matricu un tad jāsalīdzina šis kopējais spēks ar atbilstošās preses specifikāciju. Ja šis aprēķins būs nepareizs pat par 15–20 procentiem, preses darbība apstāsies pie apakšējā mirkļa punkta vai tās komponenti nodilīs gadu desmitiem agrāk, nekā paredzēts. Tieši šajā brīdī progresīvo matricu metāla stempelēšana pāriet no inženierijas koncepcijas uz kapitāla ieguldījumu lēmumu.

Spēka aprēķināšanas metode stacijas pēc stacijas

Processa sākums ir lentes izkārtojumā. Katra stacija, kas veic darbu ar materiālu, rada mērāmu spēku, un pirms to apvienošanas jums ir jāaprēķina katrs spēks atsevišķi. Šeit ir matemātiskās formulas katram operāciju veidam:

Blanks un caurumi: Tas ir šķēlšanas process. Formula ir vienkārša:

Nepieciešamais tonnāžs = Perimetrs (collās) × Materiāla biezums (collās) × Šķēlšanas izturība (tonnas\/collā²)

Iedomājieties, ka jūs veidojat caurumu ar 0,5 collu diametru 0,060 collu biezā mīkstajā tēraudā, kura šķēlšanas izturība ir 25 tonnas\/collā². Perimetrs ir 1,57 collas, tāpēc cauruma veidošanas spēks ir 1,57 × 0,060 × 25 = 2,36 tonnas vienam urbšanas punktam. Stacijā ar sešiem caurumiem? Atbilstoši reiziniet. Progresīvās stempelēšanas matricas ar 10 caurumu veidošanas stacijām, kur katrā ir līdzīga slodze, kopējā summa ātri pieaug.

Liekšana un formēšana: Liekšanas spēka aprēķini ir atkarīgi no liekšanas garuma, materiāla biezuma, matricas atvēruma platuma un materiāla izturības stiepšanā. V veida liekšanai, tīrīšanai un gaisa liekšanai katrai piemīt atsevišķas aprēķina formulas, taču visas tās ir proporcionālas biezumam kvadrātā un materiāla izturībai. Sarežģītākiem ģeometriskiem risinājumiem, piemēram, reljefa veidošanai vai ribu veidošanai, nepieciešami empīriski dati vai simulāciju pamatā veidoti novērtējumi.

Zīmējums: Izvelkšanas stacijām aprēķinos izturība stiepšanā aizstāj izturību šķelšanā, jo korpusa sienas ir stiepē. Formula kļūst šāda: Perimetrs × Biezums × Maksimālā izturība stiepšanā. Izvelkšanas samazināšanas attiecība un blanks turētāja spiediens pievienojas kopējam spēkam. Vieglā izvelkšana ar 30 % samazināšanu rada citādu rezultātu nekā dziļā izvelkšana ar 45 % samazināšanu — gan spēka lielumā, gan tā pielietošanas vietā strobila gaitā.

Papildus galvenajām formēšanas operācijām jāņem vērā arī spēki, kurus viegli ignorēt:

• Atsperes atdalītāja spiediens (spēks, kas tur lenti piespiestu pret matricas virsmu)
• Lentes paceltāja uzgaliņu spēki
• Slāpekļa spiediena spilvenu radītās spēki veidošanas stacijās
• Kameras darbinātas sānu darbības
• Atkritumu griezēja slodzes nesošās lentes pārgriešanas stacijās
• Blanks turētāju spilveni vilkšanas stacijās

Kā norāda stempelēšanas eksperts Deniss Ketels, jāreģistrē slodze katrā atsevišķā stacijā, tostarp skeleta atkritumiem, nesošajai lentei, vadu caurumiem un beigu nesošās lentes pārgriešanai. Ja kāda no šīm stacijām tiek izlaista, kopējā slodze tiks nepareizi novērtēta kā zemāka nekā patiesībā. Kompleksiem stempelēšanas matricām ar 15 vai vairāk progresijām krāsu kodēts joslu izkārtojums palīdz nodrošināt, ka nekas netiek aizmirsts.

Vientlaicīgo maksimālo slodžu summa

Šeit ir būtiskais punkts, kurš bieži sagādā grūtības mazāk pieredzējušiem inženieriem: ne visas stacijas sasniedz savu maksimālo spēku vienlaikus preses gaitā. Caurspieduma stacijas sasniedz maksimālo spēku jau pašā sākumā, kad urbis izurbjas cauri materiālam. Veidošanas stacijas sasniedz maksimālo spēku dažādos laika momentos atkarībā no ģeometrijas. Vilkšanas stacijas spēku uzkrāj pakāpeniski un var sasniegt maksimumu daudz pirms apakšējā mirkļa pozīcijas.

Konservatīvais un drošais pieejas veids summē maksimālās spēkas vērtības no visām stacijām tā, it kā tās rastos vienlaikus. Praksē, pārvietojot urbšanas garumus, izmantojot griezējpuncu šķērsgriezumu, slodzi var izkliedēt pa dažiem krumpliela pagrieziena grādiem, samazinot momentāno maksimālo slodzi. Tomēr preses izmēru noteikšanai aprēķina visnepatīkāko gadījumu: visas stacijas vienlaicīgi maksimālā slodzē.

Pēc šīs summas iegūšanas pielieto drošības rezervi. Vispārējā inženierzinātnes prakse parasti pievieno 20–30 procentus virs aprēķinātās kopējās vērtības. Šī rezerve kompensē vairākus reālās pasaules mainīgos faktorus:

• Rīku nodilums, kas laika gaitā palielina griezējspēku (blunti punci nepieciešams lielāks spēks nekā asiem punciem)
• Materiāla īpašību svārstības no tinuma uz tinumu
• Temperatūras ietekme uz materiāla izturību augstas ātruma darbības laikā
• Neņemtās vērā sekundārās spēki, kas rodas strīpa vadīšanas un novadīšanas procesā

Stempļa matrica, kas projektēta 85 tonnu aprēķinātai maksimālajai slodzei, ir jādarbina presē, kuras nominālā jauda ir vismaz 105–110 tonnas. Mērķis ir normālas ražošanas laikā darbināt presi aptuveni 60–75 % no tās jaudas. Pastāvīga darbība virs 80 % jaudas paātrina bultskrūvju nodilumu, rāmja izturības samazināšanos un gibu nodilumu, vienlaikus samazinot pieļaujamā procesa novirzes diapazonu.

Preses specifikāciju pielāgošana matricas prasībām

Tonnāža ir galvenais rādītājs, taču tā ir tālu no vienīgā specifikācijas, kas nosaka, vai preses piemērota jūsu matricai. Šeit ir tas, kas pārsteidz cilvēkus: presē var būt atbilstoša tonnāžas klasifikācija, tomēr tā var būt nepiemērota konkrētajam uzdevumam, jo nav atbilstoša gājiena pozīcija, enerģijas ierobežojumi vai izmēru neatbilstība.

Tonnāžas klasifikācija pret gājiena pozīciju. Mehāniskā presē nominālā tonnāža vērtība tiek sasniegta noteiktā attālumā virs apakšējās mirkļa pozīcijas (BDC) . Bezstūrīgie preses līdz 45 tonnām parasti nodrošina maksimālo spēku 1/32 collas attālumā no apakšējās mirkļa pozīcijas (BDC). Lielākas stūrīgās preses nodrošina pilnu jaudu 1/16 līdz 3/16 collas attālumā no BDC. Ja jūsu matricas stempelēšanas procesam nepieciešams maksimālais spēks punktā, kas atrodas augstāk darba gaitā nekā preses norādītā vērtība, jums var nebūt tā tonnāža vērtība, kādu jūs domājat, ka tai ir. Ievilktās operācijas, kurām nepieciešams ilgstošs spēks garākā darba zonā, īpaši bieži cieš no šī neatbilstības.

Enerģija pret tonnāžu. Šī atšķirība radīs grūtības pat pieredzējušām komandām. Jūs varat būt iegādājušies presi ar pietiekamu tonnāžu, bet nepietiekamu enerģiju — tas ir viens no visbiežākajiem iemesliem, kāpēc preses apstājas BDC. Enerģija tiek uzkrāta griezējratā un izlaista darba gaitas laikā. Ja veicamais darbs pārsniedz griezējrata pieejamo enerģiju noteiktā ātrumā, motors starp darba cikliem nespēj atjaunot pietiekami daudz enerģijas, un preses darbība apstājas. Enerģijas prasību aprēķināšana (spēks, reizināts ar darba attālumu katrā stacijā) ir būtiskais otrais solis pēc tonnāžas aprēķināšanas.

Papildus tonnāžai un enerģijai inženieriem ir jānovērtē pilns izmēru un veiktspējas parametru kopums, lai pārliecinātos par preses un matricas savietojamību:

• Aizvēršanas augstums: Attālums no balsta virsmas līdz slīdņa virsmai BDC (apakšējā mirkļa pozīcijā), ar regulējumu maksimālajā augšupvietā. Tam jāatbilst kopējai matricas būvniecības augstumam (apakšējā matrica + augšējā matrica + jebkuri atbalsta plāksnes).
• Slīdņa regulēšanas diapazons: Ļauj precīzi noregulēt aizvēršanas augstumu, lai iestatītu izstrādājuma izmērus. Vidējās presēs tas parasti ir 3–6 collas. Nepietiekams regulēšanas diapazons ierobežo matricas uzstādīšanas elastīgumu.
• Gaitas garums: Tam jāpārsniedz maksimālais izstrādājuma dziļums, plus brīvais attālums stiepnes pacelšanai un padavei. Izstrādājumam ar 25 mm dziļumu var būt nepieciešams 75 mm vai vairāk gaitas garums, lai nodrošinātu brīvu piekļuvi pacēlājiem un ļautu stiepnei pareizi pārvietoties.
• Gultnes un balsta izmēri: Tiems jāatbilst matricas pamatnes izmēriem, ņemot vērā vietu skavām, atkritumu caurulēm un padaves vadītājiem. Standarta prakse prasa, lai matrica tiktu ievietota ne vairāk kā divās trešdaļās no gultnes platības, lai nodrošinātu pareizu deformāciju sadali.
• Balsta cauruļu izvietojums: T-slot vai uzvītņotās caurumus novietojumiem jāatbilst matricas skavēšanas prasībām.
• Strokes Per Minute (SPM): Jāatbilst ražošanas apjomu mērķiem, pamatojoties uz gadā paredzamo pieprasījumu un pieejamo darbības laiku. Matrica, kas ražo 1000 detaļas stundā ar ātrumu 60 SPM, var prasīt presi, kas spēj ātrumu 100+ SPM, lai nodrošinātu ievadīšanas laiku un rezervi apstāšanās laikam.
• Ievadīšanas logs (pieejamie grādi): Tas krumplattura pagriezienu daļa, kurā lenta var pārvietoties uz priekšu. Garākiem ievadīšanas garumiem augstākā ātrumā nepieciešams platāks ievadīšanas logs, kas tieši ierobežo sasniedzamo SPM.
• Kustīgās daļas paralēlisms un atkārtojamība: Progresīvām matricām, kurām nepieciešamas precizitātes zem ±0,05 mm, presij jāsaglabā paralēlisms mikrometros slodzes apstākļos, katrā gaitā.

Viens punkts, kas ir vērts uzsvērt: preses tonnāžas pārmērīga palielināšana vienmēr ir labāka nekā nepietiekama izvēle. Nepietiekami jaudīga preses darbība tuvu tās maksimālajai jaudai rada virkni problēmu. Bultskrūvju nodilums paātrinās. Preses rāmja deformācija palielinās, mainot matricas spraugas un paātrinot urbja nodilumu. Enerģijas ierobežojumi izraisa ātruma ierobežojumus, kas samazina ražīgumu. Matricas kalpošanas laiks saīsinās, jo visa sistēma darbojas spriedzīgā stāvoklī, kuru tā nav projektēta, lai izturētu.

Pretēji tam preses darbība 60 procentu jaudā izraisa mazāku deformāciju, radīs mazāk siltuma, saglabās stingrāku slīdņa paralēlismu un sniegs rezerves jaudu materiāla svārstībām vai nākotnes matricas modernizācijām, kurās pievienos papildu stacijas. Kapitāla izmaksu starpība starp 150 tonnu un 200 tonnu presi ir neliela salīdzinājumā ar kopējām izmaksām, kas rodas no neatliekamām matricas pārspriegšanām, negaidītām apstāšanām un saīsinātas preses kalpošanas ilguma, ko izraisa darbība tieši pie maksimālās jaudas robežas.

Kāda ir galvenā atziņa? Aprēķiniet piesardzīgi, pievienojiet rezervi generozīvi un pārbaudiet gan tonnāžu, gan enerģijas prasības pret preses reitinga līkni faktiskajā darba augstumā, ko prasa jūsu matrica. Šie aprēķini nosaka jūsu ieguldījuma minimumu, taču tajos vēl nav ņemts vērā, cik ātri jūs patiesībā varat ekspluatēt sistēmu. Ražošanas ātrums ievieš savas ierobežojošās prasības, kas mijiedarbojas ar visiem iepriekš minētajiem faktoriem.

Stroka ātruma un detaļas sarežģītības kompromisa attiecības

Jūs esat izvēlējies presi pareizā tonnāžā un enerģijas jaudā. Matrica ietilpst uz balsta plāksnes. Materiāls ir norādīts. Viss atbilst dokumentos. Taču šeit rodas jautājums, kas noteiks jūsu izmaksas par katru detaļu visu šī rīka kalpošanas laiku: cik ātri jūs to patiesībā varat ekspluatēt? Progresīvās matricas stempļošanas process galu galā ir atkarīgs no cikla lēnākā posma, un šis posms mainās atkarībā no detaļas ģeometrijas, lentes uzvedības un no tā, cik gudri ir konfigurēts jūsu kustības profils.

Kas nosaka maksimālo stroka ātrumu

Uzsvārdu skaits minūtē nav vienkārši viens skaitlis, ko meklē specifikāciju lapā un pēc tam izmanto bezgalīgi ilgi. Tas ir vairāku savstarpēji konkurējošu fizisko ierobežojumu rezultāts, un stingrākais no tiem nosaka jūsu visu līniju maksimālo ātrumu. Šeit ir tas, kas ierobežo sasniegamo ātrumu augsta ātruma progresīvās matricas stempelēšanā:

• Padeves garums uz vienu uzsvārdu. Lentes jāpārvietojas pilnā solī, jāpalēninās un jānostabilizējas pozīcijā pirms slīdņa nonāk darba zonā. Garāks solis nozīmē lielāku lineāro pārvietojumu katrā ciklā, kas vai nu prasa ātrāku padeves paātrinājumu, vai arī mazāku uzsvārdu skaitu minūtē. Lai pārvērstu padeves iekārtas ātrumu uz uzsvārdu skaitu minūtē (SPM), iekārtas lineāro jaudu (collās sekundē) jādala ar progresijas attālumu.
• Detaļas pacelšanas augstums. Pēc katra uzsvārda paceltāji paceļ lenti tā, lai tā būtu pilnībā atdalīta no apakšējās matricas detaļām, lai tā varētu brīvi pārvietoties. Dziļākas formas vai augstākas matricas funkcijas prasa augstāku pacelšanu, kas patērē vairāk grādu krišķa rotācijā lai lentai notīrītos un atkal nostabilizētos. Lifta augstuma samazināšana, sadalot formēšanu vairākās stacijās, ir viena no efektīvākajām metodēm, kā palielināt ātruma iespējas.
• Nesējlentas izturība. Augstā ātrumā lenta ātruma pieauguma un samazināšanas laikā piedzīvo ievērojamas inercijas slodzes. Vāja nesējlenta var saliekties, izstiepties vai sabrukt, izraisot nepareizu padevi. Detaļām, kurām progresijām starp tām ir ierobežota savienojuma platība, var būt nepieciešama nesējlentas pārprojektēšana, lai nodrošinātu dinamiskās spēkas augstā ātrumā darbojošās padeves atbalstu.
• Materiāla deformācijas ātruma jutība. Daži sakausējumi rīkojas citādi, ja tos formē ar augstu ātrumu. Deformācijas ātruma ietekme var palielināt formēšanas spēkus vai mainīt lūzuma uzvedību, ierobežojot formēšanas staciju maksimālo darbības ātrumu, lai materiāls neplīst.
• Iekšējā veidgabala sensora reakcijas laiks. Detektoriem, kas noteikt nepareizu materiāla ievadi, detektoriem, kas noteikt materiāla trūkumu, un spiediena monitoriem visiem ir nepieciešams laiks, lai nolasītu un nosūtītu signālu preses vadībai. Ja sensora reakcijas laiks pārsniedz pieejamo laika spraugu starp cikliem, jums vai nu jāsamazina darbības ātrums, vai arī jāpieņem risks, ka tiks veikta nepasargāta darbība.

Sakarība ir skaidra: vienkāršākiem izstrādājumiem ar īsu progresiju, seklām struktūrām un izturīgiem nestājiem iespējams sasniegt ļoti augstu ciklu skaitu minūtē (SPM). Savukārt sarežģītas ģeometrijas izstrādājumi ar dziļām formām, garām ievadīšanas garumiem un viegli bojājamām nestājām samazina ātrumu. Mazs elektriskais savienotājs var darboties ar ātrumu no 800 līdz 1200 ciklu minūtē uz augsto ātrumu mehāniskās preses, kamēr automašīnu balsts ar vairākām liektām daļām un 75 mm soli maksimāli var sasniegt 60–80 ciklus minūtē uz tādas pašas nominālās jaudas preses.

Servopreses ātruma profilēšana sarežģītiem izstrādājumiem

Parastās mehāniskās preses piedāvā vienu kustības līkni: sinusoidālo ceļu, ko nosaka sviru ģeometrija. Visas gaitas daļas pārvietojas ar ātrumu, ko nosaka sviras leņķis, un jūs nevarat samazināt ātrumu deformēšanas laikā, nesamazinot visu cikla ātrumu. Servopreses pilnībā novērš šo ierobežojumu.

Ar programmējamu slīdņa kustību jūs varat veikt pieejas un atgriešanās daļas maksimālā ātrumā, vienlaikus palēninot kustību deformēšanas zonā, kur materiāla plūsmai nepieciešams laiks. Tas nozīmē, ka progresīvās stempelēšanas procesam, kas mehāniskajā presē sasniedz maksimālo 40 SPM (jo deformēšanas stacijām nepieciešams uzturēšanās laiks), servopresē var sasniegt 60 vai 70 SPM. Deformēšanas ātrums paliek ietvaros, kas noteikti materiālam, kamēr nestandarta gaitas daļas darbojas tik ātri, cik ļauj dzinējs.

Servotehnoloģija piedāvā specifiskus kustības režīmus, kas ļauj iegūt ātruma priekšrocības dažādos scenārijos:

• Svārsta režīms izmanto daļēju pagriezienu, nevis pilnu 360 grādu pagriezienu, novēršot lieko krišķa gaitu vieglām progresīvām darbībām. Kā kustības profila pētījumi rāda , jo īsāks svārsts, jo augstāka ražošanas ātruma, taču tas arī samazina iespieduma logu, prasot ātrāku iespieduma iekārtu.
• Mainīgais ātrums pa gaitu ļauj slīdņiem kustēties ar 10 % no maksimālā ātruma kritiskā velkšanas posmā, vienlaikus atgriežoties pilnā ātrumā, saglabājot detaļas kvalitāti, nezaudējot kopējo cikla laiku.
• Vairāku sitieniem paredzētie profili nodrošina divus vai trīs kontrolētus sitienus zemākajā mirklī vienā preses ciklā, samazinot atgriešanos bez papildu matricas stacijām vai līnijas palēnināšanas.

Viena praktiska pamatnoteikuma piemērs servopresa optimizācijai: vēlamais faktiskais ražošanas ātrums jābūt vismaz 90 % no programmētā maksimālā ātruma. Ja darba ātrums ir ievērojami zem šī sliekšņa, tad kustības profils pats par sevi jāpārprojektē, nevis vienkārši jāsamazina preses ātrums. Pirms pieņemt lēnāku ražošanas ātrumu, var pielāgot materiāla pievadīšanas leņķi, samazināt pacēlāja augstumu un minimizēt veidošanas logu. Ilgstošiem progresīvās stempļošanas programmu izpildes cikliem profila optimizācija ir lietderīga, jo pat 10 % SPM (ciklu minūtē) pieaugums miljoniem ciklu laikā rada būtiskus izmaksu ietaupījumus.

Kalibrēšanas maiņas optimizācija, izmantojot SMED principus

Ražošanas laikā sasniegtā ātruma rādītājs atklāj tikai pusi no stāstījuma. Tām uzņēmumu darbnīcām, kas vienā un tajā pašā presē ražo vairākus dažādus izstrādājumus, kalibrēšanas maiņas laiks tieši samazina kopējo aprīkojuma efektivitāti. Preses ražošanas ātrums 500 daļas minūtē nav nekas vērtīgs, ja starp kalibrēšanas maiņām tā stāv bezdarbībā četras stundas.

Tas ir vieta, kur SMED (Virsmais Maiņas Izkārtojums Minūtēs) principi, kas pārvērš progresīvo matricu ekonomiku. Kaut arī nosaukums norāda uz vienas minūtes mainīšanu, SMED metodoloģija faktiski mērķē uz iestatīšanas laika samazināšanu zem 10 minūtēm. Metodoloģija sadala iestatīšanas uzdevumus ārējos (veicamas, kamēr preses iepriekšējais darbs vēl turpinās) un iekšējos uzdevumos (ko var veikt tikai tad, kad preses darbība ir apturēta), pēc tam sistēmiski pārveido iekšējos uzdevumus par ārējiem.

Progresīvajā matricu stempelēšanā praktiska SMED ieviešana ietver:

• Standartizētas aizslēguma augstumu vērtības visām matricu komplektām, lai preses regulēšana starp darbiem nemainītos
• Ātrmaiņas pamatplāksnes sistēmas ar ritošām vai hidrauliskām matricu telpām, kas ārpus preses iepriekš sagatavo nākamo matricu un ievieto to pozīcijā mazāk nekā minūtē
• Vienotās stiprināšanas sistēmas izmantojot hidrauliskās vai pneimatiskās stiprinājuma ierīces ar standartizētām slotu atrašanās vietām, novēršot manuālo skrūvju pievienošanu
• Iepriekš sagatavota lentes un padziņas iestatīšana tādējādi jaunais materiāls tiek ievadīts un gatavs jau pirms preses apturēšanas
• Vizuālā vadība un darbvietas organizācija nodrošinot, ka katram rīkam, starpniekplāksnēm un savienotājiem ir paredzēta noteikta vieta, pie kuras var piekļūt, neatrādot tos

Ražošanas ietekme ir mērāma. Rūpnīca, kas pārej no 2 stundām ilgu mainīšanas procesu uz 10 minūšu mainīšanas procesiem, iegūst aptuveni 110 minūtes produktīvas darbības laika katrā matricas maiņā. Trīs mainīšanas gadījumos vienā darba maiņā tas nozīmē vairāk nekā piecus papildu ražošanas stundas dienā. Augstas apjomu programmu gadījumā tas tieši samazina viena izstrādājuma izmaksas, jo presē vairāk laika tiek pavadīts izstrādājumu ražošanai, nevis gaidot iestatīšanu.

SMED arī ļauj veikt mazāku partiju ražošanu bez sodiem. Tradicionālās rūpnīcas ar ilgām mainīšanas procedūrām bieži neprot bieži mainīt matricas, kas noved pie pārražošanas un liekas krājumus. Ātra matricas maiņa padara iespējamu ražot tieši tik daudz, cik nepieciešams, un tieši tad, kad nepieciešams, tādējādi pielāgojot progresīvās matricas ražošanu atbilstoši resursu taupīšanas ražošanas plūsmai.

Ātruma optimizācija, vai nu caur kustību profilēšanu, vai arī pārejas samazināšanu, galu galā ir atkarīga no tā, cik labi preses komunikācija notiek ar visu apkārtējo. Padeves sistēmai jāreagē uz ātruma komandām ar mikrosekundžu precizitāti. Sensoriem jāpazīst problēmas ietvaros, kas pieejami reakcijai. Un visai šūnai jādarbojas bez nepārtrauktas cilvēka iesaistes, lai attaisnotu investīcijas ātrākos cikla rādītājos.

Automatizācijas integrācija un modernās padeves sistēmas

Progresīvā veidgabala stempļu preses darbības ātrums 400 sitieni minūtē atstāj aptuveni 150 milisekundes starp sitieniem. Šajā laika spraugā lenta jāpārvieto uz priekšu, jāiekārto pareizajā pozīcijā un katram sensoram jāapstiprina, ka sistēma ir droša nākamajam sitienam. To nevar uzraudzīt cilvēks. Presēm ir jāspriež patstāvīgi, un to tās dara, izmantojot slāņotu automatizācijas arhitektūru, kas pārvērš neatkarīgu mašīnu par ražošanas šūnu, kas spēj darboties bez cilvēka klātbūtnes.

Servopadeves sistēmas un padeves precizitāte

Apstrādes līnijas perifērijas ierīce, kas, iespējams, ir visvairāk kritiska, ir stempļošanas padeves sistēma. Tās uzdevums šķiet vienkāršs: katrā darba gaitā precīzi pārvietot lenti programmētajā solī, neatkarīgi no ātruma svārstībām vai materiāla uzvedības. Praksē šīs atkārtojamības sasniegšana ražošanas ātrumos prasa precīzu inženieriju.

Progresīvajām matricām tiek izmantotas trīs padeves tehnoloģijas:

• Servopadeves ar rullīšiem izmanto servomotoru vadītus rullīšus, kas satver lenti un pārvieto to programmētajā attālumā. Tās nodrošina visprecīzāko rezultātu (parasti ±0,025 mm vai labāku), visātrāko paātrinājumu un visplatumo regulēšanas diapazonu. Lielākā daļa moderno progresīvo matricu līniju tās izmanto.
• Pneimatiskās padeves izmanto pneimatiskus cilindrus, lai pārvietotu satverošo žokļu mehānismu. Tās ir vienkāršas, lētas un piemērotas īsākām padeves attālumiem vidējos ātrumos. Precizitāte ir zemāka nekā servosistēmām.
• Mehāniskās satverošās padeves izmanto kameru vadītus mehānismus fiksētiem progresijas attālumiem. Ātri un uzticami dediķētām augsto ātrumu lietojumprogrammām, bet neelastīgi, kad maiņai nepieciešami citi padeves garumi.

Padeves precizitāte nav tikai par pašu mehānismu. Būtiska nozīme ir padeves atbrīvošanas laikspriedzis. Tā vietā, kur presē notiek padeves rullīšu aizvēršana, nosaka, vai starp matricu un padevi netiek iekļauts papildu materiāls. Ja rullīši aizveras pie apakšējā mirkļa punkta, kamēr uzstūmētāji vēl paceļ lenti, papildu materiāls, kas tiek vilkts cauri šajā pacelšanas laikā, rada pārmērīgas padeves stāvokli. Kā rezultāts — pārāk garas progresijas, vadības caurumu bojājumi un atkritumi. Pareiza aizvēršanas laikspriedzis ņem vērā attālumu no padeves līdz matricai, uzstūmētāju ceļa augstumu un preses ātrumu, lai novērstu šo problēmu.

Rullīša spiediens ir vienlīdz svarīgs. Pārāk mazs spiediens izraisa slīdēšanu un īsus iedziļinājumus, īpaši biezos materiālos, kuriem nepieciešama lielāka spēka iedarbība, lai paātrinātu. Pārāk liels spiediens liek iedziļināšanas rullītim saliekties, kas izraisa malu viļņainību platos stieples ruļļos vai līkumu šaurās stieples strēpnēs. Mūsdienu servodzinēju iedziļināšanas vadības sistēmas automātiski kompensē, kad sensoru dati norāda uz stieples novirzīšanos vai biezuma svārstībām, reāllaikā pielāgojot iedziļināšanas garumu bez operatora iesaistes.

Iekššķīvja sensori un šķīvju aizsardzība

Automātiskas stempļošanas šūnas darbināšana bez šķīvju aizsardzības ir līdzīga braukšanai pa autostrādi ar maksimālo ātrumu bez bremžu sistēmas. Galu galā kaut kas nogriežas, un, ja nav sensoru, kas apturtu presi mazāk nekā vienas cikla daļiņā, viena nepareiza iedziļināšana var iznīcināt tūkstošiem dolāru vērtas rīku dūres, šķīvju ievietnes un preses komponentes.

Kompleksa šķīvju aizsardzības sistēma vienlaicīgi uzrauga vairākus atteices veidus:

• Nepareizas iedziļināšanas noteikšana: Sensori pārbauda, vai lenta ir pārvietojusies pareizajā pozīcijā pirms preses darbināšanas. Detekcijas logs jāpielāgo jūsu barotāja faktiskajai atkārtojamībai. Kā veidņu aizsardzības eksperti norāda , ja jūsu barotājs nodrošina ±0,005 collu precizitāti, bet sensori ir iestatīti uz aktivizēšanos pie ±0,003 collām, jūsu darbībā bieži notiks nepamatoti apstāšanās.
• Lentas locījuma detekcija: Pastāvīgi uzraudzības sensori pārbauda, vai lenta paliek plakna starp barotāju un veidni. Locīta lenta, kas ieejot veidnē, izraisīs divkāršu triecienu, kas var sabrist urbji vai izliekt preses rāmi.
• Detaļas izmetuma detekcija: Fotoelektriskie vai tuvuma sensori apstiprina, ka katrs pabeigtais izstrādājums ir izmests no veidnes pirms nākamā gājiena. Iestrēgusi detaļa izraisīs dubulttriecienu, kas ir viens no ātrākajiem veidiem, kā sabojāt veidnes daļu.
• Spiediena monitoring: Spiediena sensori preses savienojumos reģistrē spēku signālus pa vienam gaitam. Pēkšņs uzliesmojums norāda uz stieņa izvilktu, salauztu puncu vai nepareizu ievadi. Pakāpeniska augšupejoša tendence norāda uz veidgabala nodilumu, kam jāpievērš uzmanība, pirms tas izraisa darbības pārtraukumu.
• Krājuma beigu noteikšana: Sensori noteikt, kad lente ir gandrīz beigusies, un aptur presi, pirms lentas gals sasniedz aktīvās stacijas.

Mūsdienīgi rezolveru pamatā balstīti vadības bloki ir pietiekami precīzi, lai monitorētu sensoru signālus ar precizitāti vienā trešdaļā no krišķa vārpstas pagrieziena. Tas ir svarīgi, jo dažas darbības, piemēram, gaisa izsviests detaļas lidošana gar fotoelektrisko sensoru, ilgst mazāk nekā 10 milisekundes neatkarīgi no preses ātruma. Labākā prakse paredz diegu uzstādīto sensoru savienošanu caur vienu savienojumu kastīti un galveno kabeli, nevis atsevišķiem vadiem, tādējādi novēršot savienojumu kļūdas uzstādīšanas laikā un novēršot kabeļu cietināšanās bojājumus, kas rodas no atkārtotas savīšanas un atvīšanas.

Atkritumu noņemšana un neatkarīga darbība

Katrs caurdurumu veidošanas stacijas un nogriešanas process rada atkritumus: caurdurumu atliekas, izgriezuma skeletus no izgriešanas un nesējtīklu no galīgās atdalīšanas. Ja kāds no šiem materiāliem neiziet no matricas uzticami, tas uzkrājas, traucē nākamo darba ciklu un izraisa avārijas. Atlieku pārvaldība ir tas, kas atšķir matricu, kura var darboties bez uzraudzības, no tās, kurai nepieciešams operators ar gaisa sūkni klāt.

Atkritumu noņemšanas stratēģijas ietver:

• Gravitācijas krišana: Atliekas krīt caur matricas atvērumiem lejup pa slīpceļiem zem balsta plāksnes. Darbojas uzticami, ja caurdurumu ģeometrija un matricas atstarpe ļauj notikt tīrai atdalīšanai.
• Pozitīva gaisa izpūšana: Laikā regulēti gaisa spiediena impulsi izstumj detaļas vai atliekas, kuras nekrīt brīvi. Būtiska augšupvērstām dobuma virsmām vai horizontālām izstumšanas trajektorijām.
• Vakuum sistēmas: Velk atliekas prom no urbja virsmas, novēršot atlieku vilkšanu (kad atlieka pielip pie urbja un nākamajā darba ciklā atkal iekļūst matricā). Īpaši svarīga plānām materiāla kārtām, kur virsmas spriegums tur atliekas pie rīku virsmām.
• Mehāniskie izstumtāji: Veseru vai kamera darbināti adatas pozitīvi izstumj gatavos izstrādājumus vai atkritumus ārā no matricas katrā gaitā.

Pāri pašai matricai pilnībā automatizēta progresīvās matricas stempļošanas šūna integrējas ar rūpnīcas līmeņa sistēmām ražošanas redzamībai. Detaļu skaitītāji reģistrē ražošanas apjomu salīdzinājumā ar mērķiem. Statistikas procesa kontroles (SPC) datu vākšana reģistrē kritiskos izmērus intervālos reāllaika procesa vadībai. Spiediena signālu dati baro prognozētās apkopēs izmantojamus algoritmus, kas brīdina par rīku nodilumu pirms tā izraisa atkritumus. Savienojamība caur OPC-UA vai līdzīgām protokolu sistēmām ļauj ražošanas uzraudzības informācijas panelim attēlot preses statusu, OEE metrikas un brīdinājumu vēsturi no jebkuras vietas rūpnīcas tīklā.

Šeit ir modernas automatizētas šūnas pilnais komponentu saraksts:

• Servodzinēta stieples padeve ar automātisku soļa kompensāciju
• Stieples izlīdzinātājs ar piedziņas spiedrullēm
• Matricas aizsardzības vadības ierīce ar rezolvera balstītu laika noteikšanu
• Spiediena monitorings ar katras gaitas signālu analīzi
• Nepareizas padeves, stieples locīšanās un izstrādājuma iznākšanas sensoru masīvs
• Automātiskā smēršanas sistēma (rullīšu vai aerosola)
• Atkritumu transportētājs vai vakuuma savākšanas sistēma
• Detaļu transportētājs vai konteineru klasifikācijas sistēma
• Statistikas procesa kontroles (SPC) mērīšanas stacija (tiešsaistē vai paraugu ņemšanai)
• Tīklā savienots HMI ar attālinātas uzraudzības iespējām

Kad visi šie elementi darbojas kopā, rezultātā rodas šūna, kas atbalsta patiesu bezcilvēka darbību — tā strādā cauri visiem lentes rituliem bez cilvēka iejaukšanās un apstājas tikai tad, kad sensori konstatē neatbilstību vai ritulis ir beidzies. Automatizācija ne tikai palielina ražību. Tā aizsargā rīku ieguldījumus, nodrošina kvalitātes vienveidību un ģenerē datus, kas nepieciešami procesa nepārtrauktai optimizācijai.

Šāda integrācijas pakāpe raisa dabisku jautājumu. Ņemot vērā visas šīs iespējas, kā progresīvā matricu stempelēšana salīdzināma ar citām metodēm, piemēram, pārvietošanas matricām, kombinētām rīku sistēmām vai daudzslīdošajām mašīnām? Atbilde ir atkarīga no jūsu detaļas ģeometrijas, ražošanas apjoma prasībām un precizitātes prasībām.

Progresīvā, pārvietošanas un kombinētā stempelēšanas metodes

Daļas ģeometrija, gadā ražotais daudzums un precizitātes specifikācijas ne tikai nosaka preses izmēru. Tās nosaka arī to, vai progresīvā matrica vispār ir piemērota risinājuma metode. Inženieri, kuri katram projektam pēc noklusējuma izvēlas progresīvo rīku, zaudē naudu, ja lietojumprogrammai labāk piemērota pārvietošanas matrica, kombinēts rīks vai daudzslīdes mašīna. Savukārt vienkāršākas metodes izvēle daļai, kurai patiešām nepieciešama progresīvās apstrādes spēja, rada ražošanas šaurās vietas un kvalitātes problēmas, kas vairākus gadus ilgstošā ražošanā pastiprinās.

Šeit ir redzams, kā piecas galvenās stempļošanas metodes salīdzina savstarpēji un kad katra no tām tiek izmantota ražošanas telpā.

Progresīvā pret pārvietošanas matricu stempļošanu

Abas metodes izmanto vairākas stacijas, lai secīgi veidotu detaļas elementus, taču tās pamatā atšķiras ar to, kā darba gabals pārvietojas starp šīm stacijām. Progresīvajā matricā detaļa visu laiku paliek savienota ar nesējstripli, pārvietojoties katrā preses gāzienā, līdz tā tiek nogriezta pēdējā stacijā. Pārnesošajā matricā detaļa jau agrīnā posmā tiek atdalīta no striplas (vai sākumā ir jau iepriekš nogriezts заготовка) un mehāniski tiek pārnesta starp neatkarīgām matricas stacijām, izmantojot satvertājus, pirkstus vai robotu rokas.

Šī atšķirība nosaka visu pārējo. Progresīvās matricas ir īpaši piemērotas mazām un vidējiem detaļām, kur ģeometrija ļauj darba gabalam palikt savienotam ar nesējstripli. Piemēram, elektriskie savienotāji, skavas, stiprinājumi un kontaktligzdas. Striplis nodrošina automātisku pozicionēšanu, novērš detaļas apstrādes starp stacijām, un ļauj sasniegt ļoti augstu ātrumu, jo nav nepieciešams neko satvert un pārvietot brīvu detaļu.

Pārnesuma preses rīku izmantošana kļūst nepieciešama, kad detaļas ir pārāk lielas, lai tās varētu padot no lentes materiāla, prasa dziļus vilcienus, kas pārsniedz to, ko var nodrošināt ar nestspējīgām lentes sistēmām, vai prasa operācijas no vairākām leņķiskām pozīcijām, kas būtu neiespējamas, ja lente būtu savienota. Lielas automašīnu ķermeņa panelis, dziļi vilkti trauki un strukturālas sastāvdaļas parasti tiek apstrādātas ar pārnesuma sistēmām. Kas jāuzdod par šo risinājumu? Lēnākas cikla ātrums un sarežģītāka materiālu apstrāde. Pārnesuma matricu stempelēšana parasti notiek ar ātrumu no 15 līdz 40 sitieniem minūtē, salīdzinot ar simtiem SPM (sitieni minūtē), ko iespējams sasniegt ar progresīvo apstrādi.

No izmaksu viedokļa pārnesuma rīku izmaksas katrā stacijā patiesībā var būt zemākas, jo katrs matricas bloks ir neatkarīgs, nevis integrēts vienā kopējā blokā. Tomēr pārnesuma preses rīku izmantošanai nepieciešama papildu ieguldījumu mehāniskajā pārnesuma sistēmā, un vienas detaļas izmaksas pie līdzvērtīga ražošanas apjoma ir augstākas, jo ātrums ir lēnāks un materiālu apstrāde sarežģītāka.

Kompound un precīzās izgriešanas alternatīvas

Ne katram komponentam nepieciešamas secīgas stacijas. Saliktais matricu štampēšanas process veic vairākas griešanas operācijas vienā preses kustībā, radot pabeigtu plakanu detaļu vienā darbībā. Matrica vienlaikus izgriež ārējo kontūru un caururbj iekšējās caurumus, nodrošinot detaļas ar lielisku plaknumu un koncentriskumu, jo visas pazīmes tiek izgrieztas vienā kustībā attiecībā viena pret otru.

Kāda ir ierobežojuma būtība? Saliktās matricas apstrādā tikai plakanu ģeometriju. Tās neveic liekšanu, neformēšanu un nevelkšanu. Tās ir ideālas uzgriežņiem, plakanām termināļu заготовкам, vienkāršām blīvēm un jebkurai detaļai, kuras definīcija pilnībā balstās uz tās griešanas kontūru. Šajās lietojumprogrammās saliktās matricas štampēšana nodrošina labāku plaknumu nekā progresīvās metodes (jo starp operācijām nav strīpa pārvietošanas) un zemākas rīku izmaksas. Tomēr ražošanas apjomiem jāattaisno specializētās matricas izmantošana, un sarežģītība ātri sasniedz savu maksimumu.

Četrslīdes un daudzslīdes mašīnas izmanto pilnīgi citu pieeju. Tās neizmanto vertikālu spiedējspēku, bet gan četras vai vairāk horizontālas rīku slīdes, lai vienlaicīgi no vairākām virzieniem liektu, veidotu un grieztu vadu vai šauru lenti. Rezultātā tiek iegūti sarežģīti trīsdimensiju komponenti, īpaši spirāles, skavas un mazas balstiekārtas, kas ražoti augtā ātrumā ar minimālām rīku izmaksām. Medicīnas ierīču progresīvās stempļošanas tehnoloģijas nodrošina precīzus kontaktus un EMI ekrānus lielos apjomos, taču mikroformētām skavām un vadu komponentiem, kuru garums ir mazāks par 50 mm, daudzslīdes mašīnas bieži ģenerē to pašu ģeometriju ātrāk un lētāk.

Precīzā stempļošana aizņem specializētu nišu. Tā izmanto trīsdarbības presi ar ļoti stingrām puncera un matricas atstarpi un V-formas gredzena piespieguma plāksni, kas materiālu fiksē griešanas laikā. Rezultātā tiek iegūta gluda, bezlūzuma mala visā materiāla biezumā , kaut kas, ko parastā izgriešana nevar sasniegt bez sekundārās apstrādes. Precīzā izgriešana bieži tiek izmantota zobratu, zobrata ritenīšu, drošības jostu komponentu un bremžu sistēmas daļām, kad svarīgāka ir malu kvalitāte un izmēru precizitāte nekā cikla ātrums.

Pareizās stempelēšanas metodes izvēle jūsu lietojumprogrammai

Lēmumu pieņemšanas pamats balstās uz piecām mainīgajām vērtībām. Salīdziniet savu detaļu ar katru no tām, un pareizā metode parasti kļūst acīmredzama:

• Detaļas izmērs un ģeometrija: Mazas līdz vidējas lieluma detaļas ar liecumiem un formas piemērotas progresīvajām matricām. Lielas vai dziļi ievilktas detaļas tiek apstrādātas pārvades veidā. Tikai plakanas profila detaļas piemērotas kombinētajām matricām. Kompleksas 3D vadu vai šauru sloku lieces labāk apstrādāt ar daudzfunkcionālām mašīnām.
• Ražošanas apjoms: Progresīvā stempelēšana dominē gadā virs 50 000 detaļu, kur matricu izmaksu izmantošana samazina vienas detaļas izmaksas. Kombinētās un daudzfunkcionālās mašīnas ekonomiski apstrādā mazākus partijas apjomus. Precīzā izgriešana attaisno savas matricu izmaksas augstos partijas apjomos, kur nepieciešamas precīzas detaļas.
• Toleranču prasības: Precīzās izgriešanas metode nodrošina ±0,025 mm precizitāti griezuma elementiem. Progresīvās matricas nodrošina ±0,05 līdz ±0,10 mm precizitāti veidotajiem elementiem. Pārvietošanas sistēmas nodrošina līdzīgu precizitāti, taču lielākām detaļām.
• Materiāla tips un biezums: Biezāks materiāls (virs 3 mm) un augstas izturības materiāli ir piemērotāki pārvietošanas sistēmām, jo katram stacionāram nepieciešams lielāks spēks. Tievi materiāli (0,1–1,0 mm) efektīvi tiek apstrādāti progresīvās vai daudzslīdes iekārtās.
• Būdžets un termiņi: Progresīvo matricu izgatavošana prasa lielākas sākotnējas izmaksas nekā salikto vai daudzslīdes matricu izgatavošana, tačau masveida ražošanā tā nodrošina zemāko vienas detaļas izmaksu. Pārvietošanas sistēmu ieguldījuma izmaksas ir salīdzināmas ar progresīvo matricu izmaksām, taču papildus jāiekalkulē preses un automatizācijas izmaksas.

Metodi	Presijas veids	Ideālais apjoma diapazons	Daļas izmēra diapazons	Sasniedzamās tolerances	Rīkojuma izmaksas	Izmaksas par vienību lielos apjomos
Progresīvs matražs	Mehāniska vai servodzinēja, C veida vai taisnstūrveida	50 000 – miljoni gadā	Mazas līdz vidējas (līdz aptuveni 300 mm)	±0,05 līdz ±0,10 mm	Augsts	Ļoti zems
Pārnešanas veidne	Taisnstūrveida mehāniska vai servoprese ar pārvietošanas sistēmu	10 000 – 500 000 gadā	Vidējs līdz liels (līdz pat 1000+ mm)	+/-0,05 līdz +/-0,15 mm	Augsts	Zema līdz mērena
Komplekso forma	Mehāniskais, C veida vai taisnmalu	5000–500 000 gadā	Mazs līdz vidējs, tikai plakans	+/-0,025 līdz +/-0,05 mm	Vidējs	Zemi
Četrslīdes / Daudzslīdes	Dedikēta daudzslīdes mašīna	10 000–miljoni gadā	Mazs (parasti mazāks par 50 mm)	±0,05 līdz ±0,10 mm	Zems līdz vidējs	Ļoti zems
Precīzā štancēšana	Trīsdarbības hidrauliskā vai mehāniskā precīzās stempļošanas presētājs	25 000 — miljoni/gadā	Mazas līdz vidējas, plakanas vai gandrīz plakanas	+/-0,025 mm vai labāk	Ļoti augsts	Mērens

Praksē izvēle bieži atbilst nozares pielietojuma paraugiem. Automobiļu komponentu progresīvās stempelēšanas tehnoloģija dominē augstas apjomu skavu, savienotāju, termināļu lentes un transmisijas komponentu ražošanā, kur gadā tiek ražoti miljoniem vienību un katras detaļas izmaksu jutīgums ir ārkārtīgi liels. Šīs detaļas parasti ir pietiekami mazas, lai paliktu nesošajā lentai, pietiekami sarežģītas, lai nepieciešamas 8–20 vai vairāk stempelēšanas stacijas, un tās tiek ražotas apjomos, kas ļauj atmaksāt rīku izmaksas dažos mēnešos.

Medicīnas ierīču progresīvās stempļošanas process apkalpo citu profilu: precīzus kontaktus, RF ekrānus, savienotāju adatas un implantiem paredzētus sastāvdaļu apakškomponentus, kur izmēru precizitāte un virsmas apstrāde ir tikpat svarīga kā ražošanas apjoms. Šādas lietojumprogrammas prasa ļoti precīzas vadīklas, mazas soliņa attāluma pārvietošanu un bieži vien prasa tīrās telpas apstākļos piemērotu apstrādi, tomēr pamatā paliek ideāls progresīvais pieejas veids, jo detaļas ir mazas, ģeometriski sarežģītas un nepieciešamas lielos, vienmērīgi augstos apjomos.

Pārvades metodes aizņem teritoriju, kurā progresīvās matricas nav pielietojamas: lielas strukturālas stempļotas detaļas, dziļi velmēti korpusi un detaļas, kurām nepieciešamas operācijas no vairākām pieejas leņķu pusēm. Salikto matricu stempļošana aizpilda spraugu vienkāršāku plakanu detaļu ražošanā, kur viena darbības cikla ražošana ir izdevīgāka gan izmaksu, gan kvalitātes ziņā salīdzinājumā ar daudzstaciju progresīvo stempļošanu.

Pareizā metode nav vienmēr vai nu viena, vai otra. Dažas ražošanas šūnas apvieno progresīvos matricu veidus sākotnējai blanks un formas veidošanai ar pārvades sistēmām sekundārām dziļās velmēšanas operācijām. Iepriekš minētais lēmumu pieņemšanas rāmis jums sniedz izходpunktu, taču patiesais atbilde rodas, salīdzinot jūsu konkrētās detaļas ģeometriju, prognozēto apjomu un kvalitātes prasības ar katras pieejas iespējām un ekonomisko efektivitāti. Kad šis lēmums ir pieņemts, jautājums mainās — nevis kuru metodi izvēlēties, bet gan kuru piegādātāju izvēlēties, lai tas nodrošinātu rīkus un ražošanas jaudu, kas nepieciešama jūsu programmā.

Progresīvo stempļu matricu iegāde mērogojamai ražošanai

Pareizās stempelēšanas metodes un preses konfigurācijas izvēle ir tikai puse no vienādojuma. Otra puse? Lēmums par to, vai šo spēju iegādāties uzņēmumā vai sadarboties ar progresīvu stempelēšanas uzņēmumu, kuram jau ir inženierzināšanas dziļums, ražošanas jauda un kvalitātes infrastruktūra, lai nodrošinātu rīkus, kas darbojas no pirmās dienas. Šis lēmums nosaka jūsu izmaksu struktūru, termiņu elastīgumu un operacionālo risku gadu gaitā.

Kad investēt presē vai sadarboties ar matricu piegādātāju

Progresīvas matricas stempelēšanas preses īpašniecība ir lietderīga noteiktos apstākļos: ilgstoši gadā ražoti vairāk nekā miljons detaļu vairākos projektos, iekšējā inženierzināšana, lai uzturētu matricas un optimizētu procesus, un kapitāla pieejamība, kas neietekmē naudas plūsmu citiem izaugsmes pasākumiem. Ja jūs atbilstat visiem trim kritērijiem, preses īpašniecība nodrošina maksimālu kontroli pār grafiku, kvalitāti un izmaksām par katru detaļu.

Vairums uzņēmumu neatbilst visiem trim kritērijiem. Un tieši šeit matemātika kļūst interesanta.

Izdevumu un peļņas (ROI) vispārējai analīzei jāiekļauj vairāk nekā tikai preses iegādes cena. Kā BaySource Global ražošanas lēmumu pieņemšanas sistēma norāda, patiesā īpašumtiesību izmaksas ietver kapitāla aprīkojumu, īpašuma un apkopes izmaksas, kapitāla pārvadāšanas izmaksas (ieskaitot procentu maksājumus), krājumu pārvaldības pārklājuma izmaksas, personāla nodrošināšanu ekspluatācijai un kvalitātes nodrošināšanai, kā arī tehnoloģisko ekspertīzi, kas nepieciešama, lai sistēma saglabātu savu konkurētspēju. Līgumražošana piedāvā elastību ražošanas apjoma palielināšanā vai samazināšanā atkarībā no pieprasījuma svārstībām, neuzņemoties šīs pastāvīgās izmaksas periodos, kad darbība ir mazāka.

Komandām, kas gadā ražo mazāk nekā 500 000 detaļu ierobežotā daļu skaitā, sadarbība ar progresīvu rīku un matricu piegādātāju parasti nodrošina labākus ekonomiskus rezultātus. Jūs izvairāties no kapitāla ieguldījumiem, novēršat nepieciešamību pēc specializētiem preses operatoriem un matricu uzturēšanas tehniciņiem, kā arī iegūstat piekļuvi inženierijas resursiem, kuru iekšēja izveide prasītu gadus. Samaksas par to ir mazāka grafika kontrole un atkarība no jūsu piegādātāja jaudas un prioritātēm.

Progresīvo matricu piegādātāju novērtēšana lielapjoma ražošanai

Progresīvo matricu ražotāja izvēle ir viena no visnozīmīgākajām iepirkumu lēmumu pieņemšanas darbībām ražošanas komandai. Jūsu rīku partnera kvalitāte, precizitāte un vienveidība tieši ietekmē detaļu kvalitāti, kopējo īpašumtiesību izmaksas un ilgtermiņa konkurētspēju. Eigen Engineering detalizēts novērtēšanas rāmjs identificē astoņus galvenos kritērijus, kas atšķir spējīgus piegādātājus no riskantiem.

Šo jūsu iepirkumu komandai vajadzētu novērtēt:

• Inženierijas un konstruēšanas spējas: Vai piegādātājs var izstrādāt pielāgotus progresīvo matricu dizainus, pamatojoties uz jūsu detaļu ģeometriju, materiāla specifikācijām un apjomu mērķiem? Meklējiet iekšējo CAD/CAM, FEA simulāciju deformāciju analīzei un lentes izkārtojuma optimizācijas ekspertīzi.
• Materiālu ekspertīze: Vai piegādātājs saprot, kā dažādi sakausējumi uzvedas vairākos deformācijas posmos? Cietruma palielināšanās kompensācija, atgriešanās prognozēšana un nodiluma novēršana visi prasa materiālam specifiskas zināšanas.
• Kvalitātes sistēmas un metroloģija: Pārliecinieties, vai piegādātājs izmanto koordinātu mērīšanas mašīnu (CMM) pārbaudi, optisko mērīšanu un statistiskās procesa kontroles (SPC) dokumentāciju, lai pārbaudītu precizitāti katrā posmā. Sertifikāti, piemēram, ISO 9001, nodrošina pamatprincipu, taču pārbaudes spēja ir svarīgāka nekā sertifikāts uz sienas.
• Iekšējās testēšanas un validācijas iekārtas: Piegādātājs, kuram ir testa preses, var pierādīt, ka matrica darbojas, pirms tā tiek nosūtīta uz jūsu ražotni. Tas novērš nedēļu ilgu kļūdu meklēšanu jūsu objektā un apstiprina, ka ražošanas mērķi ir sasniedzami reālistiskos ekspluatācijas apstākļos.
• Ražošanas jauda un piegādes termiņu uzticamība: Novērtējiet, vai piegādātājs spēj ievērot jūsu grafiku, nekompromitējot kvalitāti. Iepriekšējā snieguma novērtējums attiecībā uz piegādes obligācijām sniedz vairāk informācijas nekā solījumi piedāvājuma izstrādes posmā.
• Matricu apkope un pēcpārdošanas atbalsts: Progresīvās matricas nodilst. Urbji bluntējas, veidojošie ieliktņi nogurst un miljoniem ciklu laikā atstarpe paplašinās. Piegādātājs, kurš nodrošina nepārtrauktu apkopes atbalstu, rezerves daļu piegādi un problēmu novēršanas palīdzību, aizsargā jūsu ražošanas laiku.
• Mērogojamība un elastība: Jūsu apjomus mainīsies. Progresīvo matricu ražotājs, kurš var pielāgoties no pilotprojekta apjomiem līdz pilnai masveida ražošanai un pielāgot rīkus inženierijas izmaiņām, nodrošina daudz lielāku ilgtermiņa vērtību nekā piegādātājs ar fiksētām iespējām.
• Tehnoloģiskā kompetence: Novērtēt CNC un vadības vadu EDM aprīkojuma kvalitāti, digitālos simulācijas rīkus un gatavību pieņemt jaunākās ražošanas metodes, kas uzlabo matricu precizitāti un samazina piegādes laikus.

Komandām, kas iegādājas progresīvās stempļu matricas, kurām nepieciešama efektīva daudzstaciju veidošana, stingra atkārtojamība un mērogojama masveida ražošana, piegādātāji kā YICHEN koncentrējas tieši uz to, lai palīdzētu ražošanas inženieriem un iepirkumu komandām pārvarēt starpību starp projektēšanas mērķi un tilpuma ražošanai gatavu rīku. Viņu progresīvās stempļu matricu stempļošanas pakalpojumi izceļ inženierijas atbalsta un ražošanas mērogojamības kombināciju, ko prasa liela apjoma programmas.

Pāreja no prototipa uz masveida ražošanu

Ceļš no pirmā parauga paraugiem līdz pilnai ražošanai nav viena solis. Tas ir posmu veidojums, kur katrs posms apstiprina nākamo. Masveida ražošanai paredzēto rīku ātra izstrāde pirms dizaina stabilizācijas, kā to dara MakerStage mērogošanas ceļa zīme uzsver, ir viena no dārgākajām kļūdām aparatūras ražošanā. Formas pārveidojumi ražošanas posmā izmaksā 30–50 procentus no sākotnējās rīku izgatavošanas izmaksām, kā arī izraisa nedēļu ilgas kavēšanās.

Progresīvās matricas stempelēšanas gadījumā mērogošanas secība parasti iet šādi:

• Prototipa validācija (1–50 daļas): CNC apstrādāti vai vadu elektroerozijas apstrādāti paraugi apstiprina detaļas ģeometriju un piemērotību. Šajā posmā vēl nav veikta matricas ieguldījumu. Šis posms atbild uz jautājumu, vai dizains ir pareizs pirms tiek veikts rīku ieguldījums.
• Pilota matrica (50–5000 daļas): Vienkāršota progresīvā matrica, kas reizēm ir ar mazāku staciju skaitu vai mīkstāku rīku tēraudu, ražo daļas funkcionālai testēšanai, montāžas validācijai un sākotnējai klienta kvalifikācijai. Šajā posmā dizaina izmaiņas joprojām ir pieļaujamas.
• Ražošanas matrica (5000+ daļas): Pilnībā cietinātas, ražošanai paredzētās progresīvās matricas, kas izstrādātas atbilstoši mērķa presē, materiālam un cikla ātrumam. Šajā posmā dizains jāaizfiksē. Inženierijas izmaiņas nozīmē matricas ieliktnīšu atkārtotu apstrādi vai staciju pārbūvi.

Kritiskais stimulijs pārejai starp posmiem nav vienkārši apjoms. Tas ir dizaina stabilitāte. Progresīvās matricas stempelēšanas piegādātājs, ar kuru vērts sadarboties, jūs apturēs, ja mēģināsiet pasūtīt ražošanas rīkus pirms tolerances ir pārbaudītas un dizains ir izturējis funkcionālo testēšanu. Šī pretestība aizsargā jūsu ieguldījumu.

Novērtējot progresīvās matricas ražotājus ilgtermiņa programmām, uzdodiet konkrētus jautājumus par to prototipa–ražošanas darbplūsmu. Vai viņi spēj izgatavot parauga detaļas no mīkstiem rīkiem, pārbaudīt izmērus pret jūsu rasējumu, veikt staciju dizaina iterācijas, pamatojoties uz testēšanas rezultātiem, un pēc tam pāriet uz cietajiem ražošanas rīkiem, neuzsākot procesu no sākuma? Šī nepārtrauktība novērš tulkošanas kļūdas, kas rodas, ja prototipa un ražošanas rīki nāk no dažādiem avotiem ar atšķirīgām inženierzinātniskām interpretācijām.

Kopējās īpašumtiesību izmaksas progresīvajai matricai iet daudz tālāk par sākotnējo rīku kvotu. Ņemiet vērā matricas apkopes intervālus, paredzamo atjaunošanas biežumu, rezerves urbju un ievietņu izmaksas, novērtēto matricas kalpošanas laiku kopējās triecienos un piegādātāja reakcijas ātrumu, ja kaut kas jārisina otrdienas pulksten 2:00 naktī. Progresīvās stempelēšanas uzņēmums, kurš sākotnēji piedāvā 10 procentus zemākas cenas, bet nevar nodrošināt atbalstu tad, kad veidošanas ievietne pārtrūkst darbības vidū, programmas kalpošanas laikā izmaksās jums daudz vairāk nekā partners, kurš cenšas nodrošināt ilgtermiņa uzticamību un to atbalsta ar operatīvu pakalpojumu.

Progresīvās matricas stempelēšanas preses BSK

1. Kāda ir atšķirība starp progresīvo matricu un pārvietošanas matricu?

Progresīvā matrica tur darba gabalu pievienotu nesējstripam visās stacijās, pārvietojot to uz priekšu ar katru preses gāzieniem līdz galīgajai izgriešanai. Pārneses matrica jau agrīnā stadijā atdala detaļu un izmanto mehāniskus satveramos vai robotizētus rokturus, lai pārvietotu to starp neatkarīgām stacijām. Progresīvās matricas darbojas ātrāk (simtiem SPM) un ir piemērotas mazām līdz vidējiem detaļām, kamēr pārneses matricas apstrādā lielākas detaļas, dziļus velkumus un daudzleņķa operācijas lēnākā ātrumā (15–40 SPM). Progresīvā rīkojuma sākotnējās izmaksas ir augstākas, taču augstām ražošanas apjomu gadījumā tā nodrošina zemākas izmaksas par vienu detaļu, jo ātruma priekšrocību dēļ un tāpēc, ka nav nepieciešama papildu detaļu apstrāde.

2. Kā aprēķināt tonnāžu, kas nepieciešama progresīvās matricas stempļošanas presē?

Aprēķiniet spēku katram stacionāram atsevišķi: izgriešanai un caurduršanai izmanto perimetru, reizinātu ar biezumu un šķērsgriezuma izturību; liekšanai izmanto materiāla īpašības un ģeometriju; velkšanai izmanto maksimālo stiepšanas izturību. Pēc tam summējiet visus maksimālos spēkus, pieņemot vienlaicīgu iedarbību zemākajā mirkļa punktā. Pievienojiet 20–30 % drošības rezervi, lai ņemtu vērā rīka nodilumu, materiāla svārstības un temperatūras ietekmi. Turklāt pārbaudiet, vai presē ir pietiekami daudz enerģijas (riekšķa spēja) un vai tās tonnāžas klase attiecas uz faktisko darba augstumu, ko prasa jūsu matrica. Labākā prakse ir ekspluatēt presi 60–75 % no tās maksimālās jaudas, lai nodrošinātu ilgstošu darbību.

3. Kuri materiāli vislabāk piemēroti progresīvajai matricai izmantojamai stempelēšanai?

Zema oglekļa tērauds (1008, 1010) ir vispiemērotākais materiāls progresīvajai stempelēšanai, jo tam raksturīga mērena darba cietināšanās un paredzama atgriešanās. Varš un misiņš piedāvā augstu formējamību ar zemākiem spiediena prasībām. Nerūsējošais tērauds arī labi piemērots, taču tam nepieciešams 1,5–1,8 reizes lielāks spiediens un pārklāti rīki, lai novērstu rievu veidošanos. Alumīnijam nepieciešamas polītās matricu virsmas, kontrolēta smērviela un bieži vien vairāk formēšanas staciju augstās atgriešanās dēļ. Augstas izturības tēraudi (HSLA, divfāžu) prasa vislielāko spiedienu (2–3 reizes lielāku nekā pamatlīmenis) un rūpīgu staciju sadalījumu, lai izvairītos no plaisām, ko izraisa ierobežota izstiepjamība.

4. Kāpēc sarežģītai progresīvās matricas darbībai tiek izvēlētas servopreses?

Servo preses aizstāj fiksēto riņķa dzinēja-sprindžera-bremžu komplektu ar programmējamām servo dzinējām, kas ļauj mainīt slīdes ātrumu katrā darba ciklā. Tas nozīmē, ka jūs varat samazināt ātrumu deformācijas zonās, lai uzlabotu materiāla plūsmu un samazinātu atgriešanos, vienlaikus strādājot ar augstu ātrumu tuvošanās un atgriešanās fāzē. Praktiskās priekšrocības ietver ražošanas dubultošanu, izmantojot pusapjomu kustības profilus, atgriešanās novēršanu, izmantojot vairāku sitieniem balstītus profilus pie zemākās mirkļa pozīcijas (BDC), kā arī dziļo vilkšanu progresīvajos veidņu komplektos, izmantojot vibrācijas kustību. Servo tehnoloģija ļauj sarežģītiem izstrādājumiem darboties ar augstāku efektīvu sitienus minūtē (SPM), nepārsniedzot materiāla deformācijas robežas, tieši samazinot izstrādājuma ražošanas izmaksas.

5. Kā izvēlēties starp C formas un taisnstūra presi progresīvajai veidņu stempelēšanai?

C veida preses (35–250 tonnas) piemērotas vieglākai progresīvai apstrādei ar mazāku staciju skaitu un plānākiem materiāliem. Tās nodrošina atvērtu piekļuvi no trim pusēm un ir lētākas, taču slodzes ietekmē tās izliecas leņķiski, kas ierobežo precizitātes iespējas. Taisnstūrveida preses (150–3000+ tonnas) novērš leņķisko izliekumu, izmantojot vertikālas kolonnas abās pusēs, saglabājot kustīgās daļas paralēlismu neatkarīgi no slodzes sadalījuma. Progresīvajām matricām, kurām ir vairāk nekā 8–10 stacijas, kurām nepieciešamas precizitātes zem ±0,05 mm vai kurās tiek apstrādāti materiāli ar biezumu virs 1,5 mm, taisnstūrveida preses ar divpunktu vai četrpunktu suspendēšanu nodrošina nepieciešamo stingrību, lai visās stacijās sasniegtu vienmērīgu izstrādājumu kvalitāti.