Краткое содержание

Основная функция подушки матрицы при формовке прессованием заключается в обеспечении гибкого, контролируемого противодавления, часто называемого усилием прижима заготовки, на обрабатываемую деталь. Точное регулирование этого усилия имеет решающее значение для управления течением материала в процессе формования, особенно при глубокой вытяжке. Обеспечивая правильное удержание материала, подушка матрицы предотвращает типичные дефекты, такие как складки, разрывы и трещины, что приводит к повышению качества готовых деталей и стабильности процесса.

Понимание основной функции и важности подушки матрицы

Подушка матрицы является важным компонентом пресса, как правило, гидравлической, пневматической или сервомеханической системой, встроенной в стол пресса или ползун. Ее основное назначение — создавать контролируемое и регулируемое противодавление на заготовку в процессе штамповки. Эта сила, известная как усилие прижима заготовки, фиксирует листовую заготовку между верхней матрицей и прижимом, обеспечивая ее плавное и равномерное вхождение в полость матрицы при ходе пресса. Без такого контроля материал может деформироваться или неравномерно растягиваться, что приведет к дорогостоящим дефектам.

Важность подушки матрицы становится очевидной при сравнении с более старыми и менее надежными методами. Ранее инструменты прессов использовали такие компоненты, как пружины с винтовой навивкой или газовые пружины, для создания усилия прижима заготовки. Однако такие системы зачастую обеспечивают нестабильную работу. Как отмечают эксперты компании N2-Tech , даже незначительные различия между отдельными пружинами могут привести к отклонениям в процессе формовки, вызывая складки, разрывы или другие дефекты формы. Подушка матрицы, являясь единым и регулируемым устройством, устраняет эти ограничения, обеспечивая стабильную и воспроизводимую кривую усилия независимо от конструкции инструмента, времени цикла или колебаний температуры.

Именно точный контроль над течением материала делает подушку матрицы незаменимой для сложных операций формовки. В процессе, таком как глубокая вытяжка, материал подвергается значительному растяжению и деформации. Подушка матрицы прикладывает достаточное усилие, чтобы предотвратить образование складок на фланце заготовки, при этом позволяя ей втягиваться в матрицу. Слишком малое усилие приводит к образованию складок, в то время как чрезмерное усилие ограничивает приток материала и вызывает разрыв или трещины детали. Возможность точной настройки этого усилия позволяет операторам напрямую повышать качество деталей, снижать уровень брака и увеличивать срок службы инструмента.

Типы систем буферов матриц: гидравлические, пневматические и серво-механические

Буферы матриц — это не универсальное решение; они представлены несколькими различными типами, каждый из которых обладает уникальными характеристиками, подходящими для разных применений. Наиболее распространённые системы — гидравлические, пневматические и более современные серво-механические конструкции. Понимание их различий имеет ключевое значение для оптимизации операций прессовой формовки под конкретные материалы, сложность деталей и производственные требования.

Гидравлические буферы матриц являются наиболее распространённым типом, особенно в тяжёлых условиях эксплуатации. Они используют гидравлическую жидкость, управляемую пропорциональными клапанами, для создания высоких усилий с исключительной точностью. Как указано у ведущего производителя отрасли Изготовитель , современные гидравлические системы позволяют программировать профили усилия, что означает возможность изменения усилия прижима заготовки на протяжении всего хода вытяжки для соответствия изменяющимся требованиям геометрии детали. Такой уровень контроля крайне важен при формовке высокопрочных сталей или сложных автомобильных компонентов.

Пневматические буферы матриц используют сжатый воздух для создания усилия. Как правило, они проще и дешевле своих гидравлических аналогов, что делает их подходящими для менее интенсивных применений, где требования к усилию ниже, а необходимость в высокой точности менее строга. Хотя они обеспечивают хорошую скорость, контроль усилия в них обычно менее точен по сравнению с гидравлическими системами из-за сжимаемости воздуха.

Сервомеханические буферы матриц , часто называемые «электробуферами», представляют собой последнюю стадию развития этой технологии. Эти системы заменяют гидравлические или пневматические компоненты электрическими сервомоторами и механическими приводами, такими как системы шестерня-рейка. По словам новаторов компании Fagor Arrasate , э-подушки обеспечивают высочайший уровень контроля, скорости и энергоэффективности. Они могут даже прикладывать удерживающее усилие во время подъема пресс-ползуна, что является ценной функцией для контроля пружинения в передовых материалах. Хотя первоначальные затраты выше, их сниженное энергопотребление и обслуживание могут привести к быстрой окупаемости инвестиций.

Для уточнения этих различий в таблице ниже приведено прямое сравнение:

Ключевая роль подушек матриц в приложениях глубокой вытяжки

Хотя подушки матриц полезны во многих операциях формовки прессованием, они абсолютно необходимы для успешной глубокой вытяжки. Этот процесс, используемый для изготовления деталей, таких как панели кузова автомобиля, кухонные мойки и сложные корпуса, включает растяжение плоской заготовки из листового металла в трёхмерную форму. Материал подвергается сильной деформации, и без точного контроля над его вхождением в матрицу, отказ почти неизбежен.

Механика вытяжки подчеркивает важность подушечного устройства. Когда пуансон пресса вдавливает заготовку в полость матрицы, внешняя часть заготовки, называемая фланцем, должна иметь возможность плавно перемещаться внутрь. Функция подушечного устройства заключается в приложении точно отрегулированного усилия держателя заготовки к этому фланцу. Это усилие представляет собой тонкий баланс: оно должно быть достаточно сильным, чтобы предотвратить образование складок из-за сжимающих напряжений в области фланца, и в то же время достаточно мягким, чтобы материал мог плавно течь без разрывов, вызванных чрезмерными растягивающими напряжениями. Именно поэтому такие источники, как Pressmachine-World.com подчеркивают их необходимость для процесса глубокой вытяжки.

Современные буферы матриц предлагают программируемые профили усилия, которые особенно выгодны для сложных вытяжек. Требуемое прижимное усилие зачастую не является постоянным на протяжении всего хода. Например, в начале вытяжки может потребоваться большее усилие, чтобы предотвратить образование складок, с последующим снижением усилия по мере углубления вытяжки, чтобы избежать разрывов. Продвинутые буферы способны точно воспроизводить такие сложные кривые усилия с высокой повторяемостью, обеспечивая стабильное качество деталей от первой до последней.

Такой уровень точности имеет первостепенное значение в таких отраслях, как автомобильная промышленность, где детали, полученные глубокой вытяжкой, должны соответствовать строгим допускам по размерам. Компании, специализирующиеся в этой области, полагаются на передовые технологии прессования для достижения таких результатов. Например, поставщики индивидуальных штампов для автомобильной штамповки, такие как Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , используют сложные процессы для производства высококачественных компонентов для OEM-производителей и поставщиков первого уровня, что часто обеспечивается благодаря точному управлению современными системами буферов матриц.

Передовые функции и современная технология буферного устройства матрицы

Современные системы буферных устройств матриц вышли далеко за рамки простых прессующих подушек. Теперь это сложные, программируемые мехатронные системы, обладающие широким спектром передовых функций, которые дают операторам беспрецедентный контроль над процессом формовки. Эти инновации имеют решающее значение при работе со сложными материалами, такими как высокопрочная сталь и алюминий, а также для достижения жестких допусков, требуемых современным производством.

Одним из наиболее значительных достижений является возможность программирования всего цикла подушечного устройства. Как указано в подробном анализе, опубликованном в The Fabricator, работу современной подушки можно разделить на несколько ключевых фаз, каждая из которых управляется независимо. Сюда входит предварительное ускорение, при котором подушка начинает движение, чтобы соответствовать скорости ползуна пресса непосредственно перед ударом. Эта функция минимизирует удар, снижая шум и износ как штампа, так и самого пресса. За этим следует быстрое нарастание давления до требуемого усилия прижима заготовки.

Во время процесса вытяжки усилие можно запрограммировать по многоступенчатому профилю, изменяющемуся по мере опускания пуансона. Кроме того, в некоторых системах предусмотрена функция поджатия в нижней мертвой точке (НМТ) хода. Кратковременное движение вниз предотвращает повреждение детали за счёт упругости подушек, когда ползун пресса начинает возвращаться. Наконец, обратный ход может контролироваться таким образом, чтобы доставить готовую деталь в определённое положение для автоматической выемки, после чего возвращается в исходное положение для следующего цикла.

Еще одним важным направлением развития является модульность и многоточечное управление. Вместо одного большого подушечного устройства системы могут состоять из нескольких независимо управляемых цилиндров. Это позволяет гибко распределять усилие по контуру матрицы. Оператор может увеличивать или уменьшать усилие в отдельных углах или зонах прижима, что является эффективным средством устранения проблем с течением материала в асимметричных или нестандартных по форме деталях. Многоточечное регулирование давления имеет важнейшее значение для оптимизации производства сложных компонентов и сокращения времени на отладку новых штампов.

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое подушечное устройство?

Подушка выталкивателя — это компонент пресс-машины, который обычно приводится в действие гидравлической, пневматической или сервоэлектрической системой и расположен в основании пресса. Ее функция заключается в создании управляемого восходящего усилия (противодавления) на прижимную раму во время операций формовки. Это контролируемое усилие имеет важное значение для регулирования протекания листового металла в матрицу, предотвращая таким образом дефекты, такие как складки и разрывы, особенно в процессах глубокой вытяжки.

2. Что такое давление подушки в пресс-машине?

Давление подушки относится к усилию, создаваемому системой подушки выталкивателя. Это давление можно регулировать, и зачастую его можно программировать так, чтобы оно изменялось в течение хода пресса. Это критически важный параметр при формовке листового металла, поскольку он напрямую управляет трением и течением материала в области прижимной рамы. Правильное давление подушки обеспечивает формование заготовки до требуемой формы без дефектов.

3. Что такое матрица в пресс-форме?

В пресс-форме матрица — это специализированная оснастка, придающая форму заготовке. Обычно она состоит из мужской части (пуансона) и женской части (полости матрицы или блока матрицы). Листовой металл помещается между этими компонентами, и по мере смыкания пресса пуансон вдавливает металл в полость матрицы, придавая детали окончательную форму. Подушка матрицы работает совместно с матрицей для контроля процесса формования.