Komponenty zestawu wykrojników kluczowe dla precyzyjnej produkcji

STRESZCZENIE

Zestaw matryc jest podstawową konstrukcją matrycy tłoczącej metal, składającą się z górnej i dolnej płyty znanej jako obcasy matrycy. Obcasy te trzymają i precyzyjnie wyrównują wszystkie inne funkcjonalne komponenty. Najważniejsze części to kołki prowadzące i tuleje zapewniające prawidłowe ustawienie oraz elementy robocze – takie jak tłoki i wpustki matryc – które wykonują rzeczywiste cięcie i kształtowanie materiału.

Podstawa: Zestawy matryc, obcasy i płyty

Każda matryca tłoczna, niezależnie od jej złożoności, opiera się na solidnej podstawie. Podstawa ta składa się ze zestawu matryc, obejmującego górne i dolne obcasy matryc oraz różne płyty. Te komponenty stanowią sztywny szkielet, do którego mocowane są wszystkie inne części robocze. Ich główną funkcją jest utrzymywanie dokładnego położenia względem siebie górnej i dolnej połowy narzędzia w całym cyklu tłoczenia wykonywanego z dużą siłą. Bez tej stabilnej podstawy osiągnięcie dokładności i spójności detali byłoby niemożliwe.

Wkłady matryc są zazwyczaj wytwarzane z grubszych płyt stalowych lub aluminiowych. Zgodnie z artykułem w Wykonawca , choć stal jest powszechna, aluminium jest popularnym wyborem ze względu na małą wagę, szybkość obróbki i doskonałe tłumienie drgań, co czyni je idealnym do matryc tnących. Płyty muszą być precyzyjnie obrabiane — przez frezowanie lub szlifowanie — tak, aby były idealnie płaskie i równoległe, z zachowaniem bardzo wąskich допусków. Dolny wkład matrycy często posiada otwory umożliwiające odpadkom i slugom opadanie do stołu prasy, utrzymując strefę roboczą wolną.

Grubość i materiał zestawu wykrojnika są określone przez siły, które muszą wytrzymać. Na przykład wykrojnik do cembrowania, który uciska metal pod ogromnym ciśnieniem, wymaga znacznie grubszej i bardziej solidnej konstrukcji niż prosty wykrojnik gięcia. Ogólna jakość zestawu wykrojnika ma bezpośredni wpływ na żywotność narzędzia, dokładność wytwarzanych części oraz potrzebę konserwacji w czasie. Starannie wykonany zestaw wykrojnika to pierwszy krok w zapewnieniu skutecznej operacji tłoczenia.

System Precyzyjnego Wyrównania: Kołki prowadzące, tuleje i bloki oporowe

Chociaż zestaw matryc stanowi podstawę, precyzyjny system wyrównywania zapewnia, że górne i dolne płyty matryc działają w idealnej zgodności. Główne komponenty tego systemu to prowadnice i tuleje. Prowadnice, zwane również słupami prowadzącymi, to wyprężone, precyzyjnie szlifowane wałki zamontowane na jednej płycie matrycy, które wsuwają się w odpowiednie tuleje na przeciwległej płycie. To sprzężenie gwarantuje, że elementy robocze spotykają się dokładnie zgodnie z założeniami przy każdym uderzeniu prasy, co jest kluczowe dla zachowania wąskich tolerancji i zapobiegania uszkodzeniom narzędzi.

Istnieją dwie główne kategorie wpustów prowadzących i tulei: z tarciem i na łożyskach kulkowych. Wpusty tarczowe to solidne stalowe wpusty, które przesuwają się wewnątrz tulei, często wyłożonej materiałem odpornym na zużycie, takim jak aluminiowa brązowa stop miedzi, który może zawierać wkładki grafitowe do samosmarowania. Z kolei wpusty typu łożyskowego poruszają się po szeregu kulek umieszczonych w klatce, co drastycznie zmniejsza tarcie. Pozwala to na wyższe prędkości robocze bez nadmiernego nagrzewania się oraz ułatwia rozdzielenie połówek matrycy podczas konserwacji.

W operacjach generujących znaczne siły boczne, same prowadnice mogą nie wystarczyć do zapobiegania odkształceniom. Właśnie w takich przypadkach stosuje się bloki boczne i płyty boczne. Bloki boczne to solidne stalowe elementy mocowane do obu stóp matrycy, które sprzęgają się ze sobą, aby pochłaniać siły boczne. Często wykorzystuje się różne metale na płytki cierne, na przykład stal i brąz aluminiowo-cynkowy, by zapobiec zatarciu. Pochłaniając siły boczne, bloki boczne chronią prowadnice przed wygięciem i zapewniają idealne wyrównanie krytycznych elementów tnących i formujących.

Komponenty robocze: tłoki, matryce i wybijaki

Komponenty wykonujące rzeczywistą pracę cięcia i kształtowania blach to tłoki, bloki matryc (lub matryce) oraz wybijaki. Tłok jest elementem męskim, zazwyczaj wykonanym ze stali narzędziowej hartowanej lub węglików spiekanych, który porusza się w dół, aby wykonać operację. Matryca, inaczej matryca formująca, jest elementem żeńskim położonym w dolnej potrzodze matrycy. Kształt oraz luz pomiędzy tłokiem a matrycą decydują o końcowych cechach tłoczonej części, takich jak wielkość otworu czy kąt gięcia.

Po tym, jak tłoczek przebija lub formuje materiał, materiał ma tendencję do przylegania do tłoczka podczas jego ruchu powrotnego. Zadaniem wykręcaka jest zapobieganie temu zjawisku. Wykręcak to sprężyna obciążona ciśnieniem, która otacza tłoczki. Gdy suwak prasy porusza się w górę, wykręcak przytrzymuje materiał w dół, przeciwnie do matrycy dolnej, umożliwiając czyste wycofanie się tłoczków. To działanie jest niezbędne do zapobiegania odkształceniom detalu oraz umożliwienia pracy w wysokiej szybkości. Wykręcaki mogą być stałe lub wyposażone w sprężyny, przy czym konstrukcje ze sprężynami zapewniają bardziej kontrolowane ciśnienie.

Projektowanie i dobór materiałów dla tych elementów roboczych ma kluczowe znaczenie dla trwałości narzędzi i jakości detali. Jak wyjaśniono przez Dynamic Die Supply , wykrojniki i matryce muszą być wykonane z materiałów wystarczająco twardych, aby wytrzymać powtarzające się obciążenia udarowe i zużycie. Oddziaływanie między tymi elementami, w połączeniu z poduszkami dociskowymi utrzymującymi przedmiot w stałym położeniu, decyduje o powodzeniu procesu tłoczenia. Prawidłowe wyrównanie, ostre krawędzie tnące oraz skuteczne oddzielanie są niezbędne do efektywnego wytwarzania spójnych, wysokiej jakości części.

Wariacje komponentów w matrycach progresywnych a matrycach tłocznych

Chociaż wszystkie matryce mają wspólne podstawowe komponenty, ich konfiguracja i złożoność różnią się znacząco w zależności od typu matrycy. Dwa najpowszechniejsze typy to jednostopniowe matryce tłoczące i matryce progresywne. Jednostopniowa matryca wykonuje jedną operację na każdy suw prasy, na przykład wycinanie bryki lub gięcie kołnierza. Zestaw jej komponentów jest stosunkowo prosty, skoncentrowany na wykonaniu pojedynczego zadania. Są one często stosowane w produkcji niskoseryjnej lub do prostych geometrii części.

Z drugiej strony, matryca progresywna jest znacznie bardziej złożonym narzędziem, które jednocześnie wykonuje wiele operacji na różnych stanowiskach. Wstęgę materiału podaje się przez matrycę, a na każdym stanowisku zachodzi inna operacja cięcia lub kształtowania. Dzięki temu kompletny, złożony detal może być produkowany przy każdym pojedynczym ruchu prasy. W związku z tym matryca progresywna zawiera liczne zestawy tłocników, wpustów i narzędzi do kształtowania, wszystkie zamknięte w jednym dużym zestawie matrycy. Obejmuje również dodatkowe komponenty, takie jak pinowy prowadnice do dokładnego pozycjonowania wstęgi na każdym stanowisku oraz podajniki materiału zapewniające płynne przesuwanie materiału.

Projektowanie i budowa tych złożonych narzędzi wymaga znacznej wiedzy technicznej. Dla branż wymagających produkcji seryjnej skomplikowanych części, producenci niestandardowych matryc tłoczarskich samochodowych i podobne komponenty często wykorzystują zaawansowane symulacje oraz zarządzanie projektami w celu dostarczania tłociszek progresywnych, które zapewniają efektywność i precyzję. Wybór między tłociszkiem jednoetapowym a progresywnym zależy od wielkości produkcji, złożoności detalu i budżetu, ponieważ początkowy koszt tłociszka progresywnego jest znacznie wyższy, ale koszt pojedynczego elementu jest znacznie niższy w przypadku masowej produkcji.

Często zadawane pytania dotyczące komponentów zestawu matryc

1. Jakie są części matrycy?

Główne części matrycy tłoczarskiej to zestaw matrycy (górną i dolną półmatrycę), która stanowi podstawę. Kluczowymi elementami funkcjonalnymi są kołki prowadzące i tuleje do wyrównania, wykrojniki oraz pierścienie tnące (lub bloki) do cięcia i kształtowania, płyty wybijakowe do usuwania materiału z wykrojników oraz różne sprężyny dostarczające niezbędnego nacisku.

2. Z czego składają się elementy odlewania w formie?

Odlewane pod ciśnieniem to inny proces produkcyjny niż tłoczenie i wykorzystuje inne komponenty. Maszyna do odlewania pod ciśnieniem używa formy, zazwyczaj składającej się z dwóch połówek: nieruchomej półformy pokrywy i ruchomej półformy wyrzutnika. Wewnętrznie posiada system pinów wyrzutnika do wypychania zestalonej części, wnękę kształtującą kształt detalu oraz kanały żłobkowe lub wlewy umożliwiające przepływ stopionego metalu do wnęki. Stopy używane również są inne, najczęściej cynk, aluminium lub magnez.

3. Jaka jest konstrukcja zestawu form?

Konstrukcja zestawu form opiera się na dwóch precyzyjnie obrabianych płytach: górnej i dolnej podeszwie formy. Płyty te są wyrównane za pomocą prowadnic i bushingów. Wszystkie inne komponenty, takie jak trzymanki tłoków, bloki formujące i płyty dociskowe, są bezpiecznie zamontowane do tych podeszew. Cała konstrukcja jest zaprojektowana jako samodzielne narzędzie, które można zamontować w prasie, aby dokładnie i wielokrotnie wytwarzać części.