Griešanas un caurduršanas veidņu konstruēšanas galvenie principi

TL;DR

Apgriešanas un perforēšanas diespiedes dizains ir specializēta inženierzinātne, kas koncentrējas uz izturīgu spiedformu izveidi precīzai plākšņu metāla griešanai un urbšanai. Panākumi ir atkarīgi no precīziem aprēķiniem griešanas spēkiem, stratēģiskas rīka materiālu izvēles un modernām dizaina metodēm. Galvenie mērķi ir efektīvi pārvaldīt materiāla slodzi, nodrošināt tīrus griezumus ar minimāliem noburtiem un maksimāli palielināt dieskopas ekspluatācijas ilgumu un precizitāti.

Apgriešanas un perforēšanas operāciju pamati

Loksnes metāla izgatavošanas pasaulē malu apgriešana un urbšana ir pamata griešanas operācijas, kas nosaka detaļas galīgo ģeometriju. Kaut arī tās bieži tiek grupētas kopā ar līdzīgām operācijām, tās pilda atšķirīgas funkcijas. Malu apgriešana ir process, kura laikā no iepresētas detaļas ārējās malas tiek noņemts pārākums materiāla, lai iegūtu galīgo kontūru. Savukārt urbšana ietver iekšējo elementu, piemēram, caurumu vai spraugu, izveidi, izurbjot materiālu detaļas perimetra iekšienē. Abas operācijas balstās uz šķērējošu darbību, kurā ārkārtējs spriegums koncentrējas uz spiežņa un matricas griešanas malām, izraisot materiāla tīru lūzumu.

Mehāniski nogriezta malas kvalitāti raksturo četras zonas: pārliekums, spīdīgums, lūzums un uzceļš. Kā detalizēti aprakstīts ceļvedos no AHSS Norādījumiem , ideālai malai augstas izturības tēraudos ir raksturīga izteikta nospodrināta zona un gluda lūzuma zona, kas ir būtiski, lai novērstu plaisas turpmākajās veidošanas operācijās. Šo pamatfaktu izpratne ir pirmais solis ceļā uz instrumenta projektēšanu, kas ražo stabilus, augstas kvalitātes komponentus.

Lai precizētu to lomas, ir noderīgi salīdzināt šīs operācijas ar citiem parastiem griešanas procesiem. Blankēšana ir līdzīga urbumu izveidei, bet materiāls, kas izdurts (čips), ir vajadzīgā detaļa, kamēr urbumu izveidē čips ir atkritumi. Šķērēšana ir vispārīgāks termins metāllapas griešanai taisnā līnijā starp diviem asmeņiem. Katrs process tiek izvēlēts atkarībā no vēlamā rezultāta un tā atrašanās vietas ražošanas secībā.

Mehānisko veidņu projektēšanas pamatprincipi un galvenie aprēķini

Efektīva veidņu projektēšana ir datubāzēta procesa daļa, kas balstās uz inženierzinātņu principiem. Pirms jebkāda modelēšanas sākšanas, projektētājiem ir jāveic kritiski aprēķini, lai nodrošinātu, ka rīks izturēs ekspluatācijas spēkus un uzticami darbosies iekļauts izvēlētajā presei. Vienkāršākais un svarīgākais aprēķins ir griešanas spēka aprēķins, kas nosaka nepieciešamo prešspēku (tonnāžu). Formula parasti tiek izteikta kā: Griešanas spēks (F) = L × t × S , kur 'L' ir kopējais griezuma perimetra garums, 't' ir materiāla biezums, un 'S' ir materiāla šķēlšanas izturība.

Precīzi noteikt griešanas spēku ir būtiski, lai izvēlētos presi ar pietiekamu nominālo slodzi, parasti ar 20–30% drošības rezervi. Cits svarīgs faktors ir matricas sprauga — attālums starp dēli un matricas atveri. Kā norādīts visaptverošā ceļvedī no Jeelix , optimālā sprauga parasti ir 5–12% no materiāla biezuma katrā pusē. Nepietiekama sprauga palielina griešanas spēku un instrumenta nolietojumu, savukārt pārmērīga sprauga var izraisīt lielas uzkalles un zemas kvalitātes griezumu malu. Attīstītām augstas izturības tērauds (AHSS) šīs spraugas bieži jāpalielina, lai efektīvi pārvaldītu augstākos spriegumus.

Materiālu izvēle pašiem matricas komponentiem ir vēl viens pamatprincips. Spiedni un matricas iekļaujumiem jābūt līdzsvarotai cietībai, lai izturētu nolietojumu, un izturībai, lai novērstu uzlūzumus trieciena apstākļos. Parasti izmanto D2 un A2 instrumentu tēraudus vispārīgiem pielietojumiem, savukārt augsta apjoma ražošanai vai abrazīviem materiāliem var būt nepieciešams pulvermetallurģijas tērauds vai karbīds. Izvēles process ietver kompromisu starp izmaksām un veiktspēju, mērķojot maksimizēt matricas kalpošanas laiku un minimizēt remonta pārtraukumus. Sloksnes stiprināšanas matricām, piemēram, automašīnu nozarē, ir ļoti svarīgi meklēt ekspertu palīdzību. Uzņēmumi kā Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. specializējas automašīnu štampos matricās, izmantojot jaunākās simulācijas un materiālu zināšanas, lai nodrošinātu izturīgas un efektīvas rīkošanas risinājumus.

Griešanas un caurduršanas matricas komplekta uzbūve

Matrica nav monolīts tērauda bloks, bet precīzi savstarpēji saistītu sastāvdaļu komplekts, kurai katram ir konkrēta funkcija. Šīs uzbūves izpratne ir būtiska efektīvas veidņu konstruēšanai, izgatavošanai un uzturēšanai. Visu šo komplektu ievieto matricas komplektā, kas sastāv no augšējās un apakšējās matricas zoles (vai plātnes), kuras savstarpēji orientē vadotnes pirksti un bukses. Šis pamata sistēma nodrošina mikronos izmērāmu precizitāti starp rīka augšējo un apakšējo daļu augstas ātrdarbības darbības laikā, kas ir būtiski, lai novērstu bojājumus un saglabātu izstrādājumu viendabīgumu.

Galvenie darba komponenti ir punches un matrica (vai matricas poga/ieliktnis). Punchs, kas piestiprināts augšējai matricas apakšai, ir vīriešu komponents, kas veic griešanu. Matrica, kas piestiprināta apakšējai apakšai, ir sieviešu komponents ar atveri, kurā ieeļo punches. Precīza ģeometrija un sprauga starp šīm divām daļām nosaka izurbtās caurules vai apgriezuma malas galīgo formu. To materiāls, cietība un virsmas apstrāde ir pirmšķirīga nozīme rīka kalpošanas laikam un detaļas kvalitātei.

Vēl viens svarīgs komponents ir izstumtājs. Pēc tam, kad punches izgriež materiālu, metāla loksnes elastīgā atgriešanās rada to pieķerties pie puncha. Izstumtāja funkcija ir piespiest atdalīt materiālu no puncha preses augšējā gaitā. Izstumtāji var būt fiksēti vai ar atsperei, pie kam pēdējie nodrošina spiedienu, lai materiāls paliktu plakans griešanas laikā, tādējādi uzlabojot detaļas plakanumu. Progresīvajiem matriciem ir būtiski arī pilotu pinumi. Tie ir tapas, kas iekļaujas iepriekš izurbtajos caurumos lentē, lai nodrošinātu precīzu izvietojumu katrā nākamajā stacijā.

Apkalpošanas pārbaudes saraksts matricu komponentiem:

• Punchi un matricu pogas: Regulāri pārbaudiet griešanas malas noapaļošanos, šķembas vai pārmērīgu nolietojumu. Nodilstot regulāri noasiņojiet, lai saglabātu tīru griezumu un samazinātu griešanas spēku.
• Vadpini un vadi: Pārliecinieties, ka tie ir pienācīgi eļļoti, un pārbaudiet gallinga vai nolietojuma pazīmes. Nolietojušies vadītāji var izraisīt nepareizu izvietojumu un katastrofālus matricu sadursmes.
• Noņemšanas plāksne: Pārbaudiet, vai atsperes (ja piemērojamas) ir pietiekamā spriegumā un nav salūzušas. Pārbaudiet saskares virsmas nodilumu.
• Matriču komplekts: Pārbaudiet matricu apakšas vai tajās nav plaisu vai bojājumu. Pārliecinieties, ka visi stiprinājumi ir uzgriezti līdz pareizajai momenta vērtībai.
• Vispārēja tīrība: Uzturiet matricu brīvu no izgriezumiem, skaidām un citiem netīrumiem, kas var izraisīt defektus izstrādājumos vai bojāt aparatūru.

Uzlabotās matricu konstrukcijas tehnoloģijas un materiāli

Ieejot aiz pamatprincipiem, uzlabotā matricu konstrukcija koncentrējas uz darbības optimizāciju, grūti apstrādājamu materiālu apstrādi un kalpošanas ilguma pagarināšanu lielapjomu ražošanā. Viens no nozīmīgākajiem sasniegumiem ir progresīvo matricu izmantošana, kas vienā rīkā secīgi veic vairākas operācijas (piemēram, perforēšanu, apgriešanu, liekšanu) dažādās stacijās. Kā skaidro eksperti no Eigen Engineering , progresīvo matricu konstrukcijas apguve ietver sarežģītu sloksnes izkārtojuma plānošanu, lai maksimāli izmantotu materiālu un nodrošinātu sloksnes stabilitāti, pārvietojoties cauri matricai.

Lai sasniegtu izcilu detaļu plakanumu, tiek izmantotas tehnoloģijas, piemēram, precīzā izurbšana un griešana ar pārnēsāšanu. Precīzā izurbšana ir specializēts process, kas izmanto augsta spiediena uzguli un V-gredzenu, lai cieši nostiprinātu materiālu, rezultātā iegūstot pilnībā izskaldītu, taisni malu detaļu ar gandrīz vai bez lūzuma zonas. Tāpat griešanas un pārnēsāšanas metode, kuru detalizēja Ražotājs , ietver detaļas izurbšanu tikai daļēji cauri lentai un tās noturēšanu plakani ar spiediena uzguli, pirms to izmet vēlākā stacijā. Šāda kontrole pār materiālu griešanas laikā minimizē iekšējos saspriegumus, kas izraisa deformāciju.

Dizains, kas paredzēts augstas izturības tērauda (AHSS) apstrādei, rada unikālas problēmas, jo šim materiālam raksturīga liela izturība un zemāka plastiskums. Tas prasa lielākas matricu atveres, izturīgāku rīku konstrukciju un augstākas kvalitātes rīku materiālus, piemēram, pulvermetallurģijas tēraudu vai karbīdu, lai izturētu ļoti lielas slodzes un abrazīvo nodilumu. Turklāt arī puņķa ģeometriju var mainīt, lai samazinātu maksimālo tonnāžu un triecienergiju. Izmantojot grieztu vai slopētu puņķa virsmu, griešanas darbība tiek pārslēgta uz nedaudz ilgāku laiku, kas ievērojami samazina nepieciešamo spēku un vājina aso "caursitīšanās" efektu, kas var bojāt gan matricu, gan presei.

Progresīvās matricas pret vienvietīgām matricām

• Progresīvo matricu priekšrocības: Īpaši augsta ražošanas ātrums, zemākas darbaspēka izmaksas, augsta atkārtojamība un vairāku operāciju konsolidēšana vienā rīkā.
• Progresīvo matricu trūkumi: Ļoti augstas sākotnējās rīku izmaksas, sarežģīts dizaina un izgatavošanas process, kā arī mazāka elastība lieliem vai dziļi velmētiem izstrādājumiem.
• Vienvietīgo matricu priekšrocības: Zemākas rīkojuma izmaksas, vienkāršāka konstrukcija un lielāka elastība zemas sērijas ražošanai vai ļoti lieliem komponentiem.
• Vienstacijas matricu trūkumi: Ievērojami lēnāks ražošanas ātrums, augstākas darbaspēka izmaksas uz katru detaļu un iespēja radīt nepastāvības, atkārtoti apstrādājot un pozicionējot.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir matricas dizaina likums?

Kaut arī nav viena vienīga "noteikuma", matricu konstruēšana balstās uz noteiktu principu kopumu. Šie principi ietver griešanas spēku aprēķināšanu, pamatojoties uz materiāla īpašībām, pareizas spraudeņa un matricas starpības noteikšanu (parasti 5–12% no materiāla biezuma katrā pusē), nodrošinot matricas struktūras stingrumu un loģiskas operāciju secības plānošanu lentveida izkārtojumā. Galvenais mērķis ir izveidot rīku, kas ir drošs, uzticams un ražo detaļas, kas pastāvīgi atbilst kvalitātes prasībām.

2. Kas ir griešanas rīka liešana?

Izlīdzināšanas instruments litēšanā veic līdzīgu funkciju kā iekārta plākņu metāla stempelēšanā, taču darbojas ar citu veidu detaļām. Pēc tam, kad detaļa ir izgatavota ar litēšanas palīdzību (kausētā metāla ievadīšana veidnē), tajā atrodas pārpalikusi materiāla daļa, piemēram, aizvadkanāli, pārpildes zonas un uzplūdi. Izlīdzināšanas veidne ir instruments, ko otrreizējā prešēšanas operācijā izmanto, lai nošķeltu šo nevajadzīgo materiālu, rezultātā iegūstot tīru, pabeigtu lietu detaļu.

3. Kas ir tērauda noteikums griešanas veidņu izgatavošanai?

Tērauda noteikuma griešana ir cits process, kas parasti tiek izmantots mīkstākiem materiāliem, piemēram, papīram, kartonam, putām vai plāniem plastmasas izstrādājumiem. Tas ietver asu, plānu tērauda asmeni ("tērauda noteikums"), kas ir izliekts vajadzīgajā formā un iestrādāts plakanā pamatnē (bieži reizēm no finierim), kas tiek iespiests materiālā. Šī ir izdevīga metode formas griešanai nelokāmos vai ļoti plānos metāla loksnes izstrādājumos.

4. Kādi ir dažādie griešanas veidņu veidi?

Die cirtēšana ietver vairākas metodes, kas pielāgotas atkarībā no materiāliem un ražošanas apjomiem. Loksnes metālam tā galvenokārt attiecas uz štancēšanas operācijām, piemēram, izurbšanu, izgriešanu un apgriešanu, izmantojot cietus rīkus (spiedni un matrici). Citas formas ietver plakano die cirtēšanu (biezākiem materiāliem), rotējošo die cirtēšanu (augstas ātruma ražošanai, piemēram, etiķetēm vai blīvēm) un digitālās griešanas metodes, piemēram, lāzera vai ūdensstrūklas griešanu, kurās fizisks die netiek izmantots.