Cel nacięć obejściowych w tłocznikach: trwałe zatrzymanie zacięć pasków

Czym są nacięcia obejściowe w matrycach do tłoczenia

Kiedy pasek blachy przechodzi przez matrycę progresywną, każda operacja formowania tworzy geometrię, która wystaje w górę lub w dół od płaszczyzny paska. Te wystające elementy muszą gdzieś się znaleźć, gdy pasek przesuwa się do następnej stacji. Właśnie tam pojawiają się wycięcia obejściowe.

Techniczna definicja nacięć obejściowych

Nacięcie obejściowe to wycięcie reliefowe wykonane w taśmie - lub kieszeń prześwitowa wykonana w stali matrycy -, która umożliwia bezkolizyjność wcześniej utworzonych elementów, takich jak przeciągnięcia, lance i wytłoczenia, nad lub przez dalsze elementy matrycy. Celem nacięć obejściowych w matrycach tłoczących jest wyłącznie luz: zapobiegają one fizycznej interferencji pomiędzy trójwymiarową-geometrią już wytłoczoną w pasku a oprzyrządowaniem, które nadal musi na nią oddziaływać.

Nie jest to to samo, co ogólne wycinanie w procesie formowania metalu. Standardoperacje wycinaniawytnij materiał z krawędzi listwy, aby stworzyć pożądany profil lub ułatwić wyginanie. Natomiast nacięcia obejściowe nie służą żadnemu celowi-z geometrii. Istnieją wyłącznie po to, aby pasek mógł swobodnie poruszać się po matrycy.

W hierarchii projektowania matrycy nacięcia obejściowe znajdują się na poziomie układu pasków - zaplanowanym na najwcześniejszych etapach rozwoju progresywnej matrycy, wraz z projektem nośnika, rozmieszczeniem pilota i sekwencjonowaniem stacji. Nie są one rozwiązaniem późniejszym ani rozwiązaniem próbnym. Są to przemyślana decyzja inżynieryjna wpisana w układ pasków od pierwszego dnia.

Dlaczego nacięcia obejściowe mają znaczenie w procesie tłoczenia matrycowego

Wyobraź sobie pasek, z którego właśnie wylosowano mały kubek na stacji trzeciej. Ta miseczka wystaje teraz poniżej płaszczyzny paska. Na czwartym stanowisku taśma musi opuścić się na blok matrycy przed następną operacją. Bez luzu dla tej miseczki uderza w solidną stal narzędziową. Skutek: zacięta taśma, uszkodzona matryca i zatrzymanie produkcji.

Obejście karbów podczas formowania blachyrozwiązać ten problem, usuwając wystarczającą ilość materiału - lub zapewniając wystarczającą głębokość kieszeni w matrycy -, aby uformowany element ominął każdą kolejną stację podczas przesuwania taśmy. W matrycy progresywnej, w której taśma przechodzi przez dziesiątki stacji sekwencyjnie, pojedyncza operacja formowania może wymagać zwolnienia obejścia w każdym dalszym miejscu.

Nacięcia obejściowe istnieją z jednego powodu: aby utrzymać nieprzerwany postęp taśmy w matrycach wielostanowiskowych-, zapobiegając kolizji uformowanych elementów z dalszym oprzyrządowaniem.

Cel formowania blachy z nacięciami obejściowymi staje się jeszcze bardziej krytyczny przy dużych prędkościach prasy. Gdy taśma wykonuje cykle z szybkością setek uderzeń na minutę, nawet ułamek milimetra interferencji może skutkować katastrofalną awarią narzędzia. Dokładne zrozumienie, jak działają te elementy luzu podczas każdego skoku - i co się dzieje, gdy są zbyt małe lub ich brak - pozwala odróżnić niezawodne narzędzia produkcyjne od matryc-podatnych na częste zacięcia.

Wyjaśnienie terminologii dotyczącej typów karbów w projektowaniu matryc

Słowo „wycięcie” jest powszechnie używane w warsztacie. Twórca matryc może wskazać „wycięcie” podczas przeglądu układu paska, a trzy osoby przy stole wyobrażają sobie trzy różne cechy. Ta dwuznaczność powoduje prawdziwe zamieszanie, - szczególnie dla nowszych profesjonalistów zajmujących się produkcją narzędzi i matryc, próbujących czytać starsze rysunki lub interpretować założenia układu pasków. Nacięcia obejściowe, nacięcia podziałowe, nacięcia reliefowe i nacięcia wykończeniowe usuwają materiał z taśmy, ale istnieją z zupełnie innych powodów.

Zrozumienie tych rozróżnień ma znaczenie, ponieważ błędna identyfikacja typu wycięcia podczas przeglądu projektu lub konserwacji może prowadzić do nieprawidłowych modyfikacji. Poszerzenie tego, co wydaje się być wcięciem obejściowym -, podczas gdy w rzeczywistości jest to wcięcie typu pitch, - może zniszczyć rejestrację paska i każdą następną część.

Nacięcia obejściowe a nacięcia podziałkowe

Nacięcia podziałkowe (czasami nazywane nacięciami francuskimi) kontrolują długość podawania paska i zapewniają solidne zatrzymanie przy pierwszym-trafieniu podczas ustawiania matrycy. JakArt Hedrick wyjaśnia w The Fabricatorkarb podziałowy to niewielki odcinek materiału wycięty z jednej lub obu krawędzi taśmy na początkowych stanowiskach matrycy progresywnej. Jego zadaniem jest zapobieganie nadmiernemu podawaniu, usuwanie wygięć krawędzi i zapewnienie operatorowi precyzyjnego punktu odniesienia przy początkowym pozycjonowaniu paska, aby piloci mogli prawidłowo zlokalizować pasek.

Z drugiej strony nacięcia obejściowe nie mają nic wspólnego z kontrolą podawania lub rejestracją pasków. Zapewniają prześwit dla utworzonej geometrii -, wytłoczeń, lanc i wszelkich elementów wystających z płaszczyzny taśmy -, dzięki czemu taśma może przesuwać się obok dalszych stacji matrycy bez zakłóceń. Nacięcie pyta: „Jak daleko przebył pasek?” Nacięcie obejściowe pyta: „Czy uformowany element może wyczyścić następny blok matrycy?”

Powszechne jest mylenie tych dwóch elementów, ponieważ oba pojawiają się jako wycięcia na krawędzi paska lub wewnątrz i oba są planowane podczas układania paska. Ale ich czynniki konstrukcyjne są zasadniczo różne. Geometria karbu podziałowego zależy od skoku posuwu i lokalizacji pilota. Geometria karbu obejściowego zależy od wysokości uformowanego elementu i prześwitu za matrycą.

Nacięcia obejściowe a nacięcia odciążające i nacięcia wykończeniowe

Nacięcia odciążające uwzględniają naprężenia materiału, a nie luz fizyczny. Podczas zginania blachy w narożniku lub wzdłuż przecinającej się krawędzi, koncentracja naprężeń może powodować rozdarcia lub pęknięcia. Wycięcie podcięcia -, zazwyczaj małe wycięcie na przecięciu dwóch linii zgięcia -, usuwa materiał ze strefy naprężeń, dzięki czemu część może być formowana w sposób czysty, bez pękania. Znajdziesz je w-częściach formowanych hamulcowo równie często, jak i-wytłaczanych.

Nacięcia listwowe służą jeszcze innemu celowi: oddzielaniu złomu. Są to nacięcia umieszczone w listwie w celu ułatwienia usuwania czystej części lub usuwania ślimaków na stacjach końcowych. Bez odpowiednich nacięć przycinających część może nie oddzielać się czysto od nośnika, powodując zadziory, wieszaki lub zacięcia złomu w matrycy.

Nacięcia na nośnikach są pokrewną cechą, na którą warto zwrócić uwagę. Są to wycięcia specjalnie ukształtowane, aby utrzymać połączenie paska nośnego z każdym półwyrobem, jednocześnie umożliwiając mu zginanie się podczas podawania. Równoważą sztywność taśmy ze zdolnością do pochłaniania sił formujących bez wyboczenia.

Każdy z tych terminów pojawia się w odniesieniach do narzędzi i rozmowach w sklepie, czasami zamiennie. W przypadku każdego producenta matryc pracującego z ujemnymi i dodatnimi nacięciami obejściowymi w matrycy do tłoczenia blachy utrzymanie prostej terminologii zapobiega kosztownym nieporozumieniom podczas projektowania, budowy i konserwacji.

Po oddzieleniu tych definicji kolejne logiczne pytanie ma charakter mechaniczny: w jaki sposób dokładnie nacięcie obejściowe współdziała z taśmą podczas jej podnoszenia, przesuwania i opuszczania podczas każdego skoku prasy? Odpowiedź leży w sekwencji dodatnich i ujemnych zdarzeń związanych z usuwaniem, które mają miejsce przy każdym cyklu tłoka.

Jak działają nacięcia obejściowe podczas przesuwania paska

Wyobraź sobie zwój blachy wprowadzany do matrycy progresywnej. Przy każdym suwie prasy taśma przesuwa się dokładnie o jeden skok - o jedną stację-do-odległości stacji - i oddziałuje na nią inna operacja: przebijanie na pierwszym stanowisku, nacinanie na drugim stanowisku, formowanie na trzecim stanowisku, rysowanie na czwartym stanowisku i przycinanie pod koniec. Pasek pozostaje na całej długości połączony wstęgą nośną. Dopóki każda funkcja pozostaje w płaszczyźnie paska, postęp jest prosty. W momencie, gdy operacja formowania lub rysowania przesuwa geometrię powyżej lub poniżej tej płaszczyzny, zakłócenia stają się nieuniknione na każdym stanowisku poniżej.

To tutaj wycięcie obejściowe zyskuje swoje miejsce w układzie pasków. Zaplanowano specjalnie, aby uwzględnić trójwymiarową-rzeczywistość części, która jest częściowo uformowana, ale wciąż przemieszcza się przez środowisko płaskiej matrycy.

Postęp taśmy i interferencja formowanych elementów

Każdy skok prasy przebiega według precyzyjnego rytmu mechanicznego. Kiedy siłownik się podnosi, podnośniki materiału wypychają pasek w górę z dolnej powierzchni matrycy -, zazwyczaj na tyle, aby usunąć bloki matrycy i wszelkie elementy ustalające. Następnie podajnik przesuwa taśmę dokładnie o jedną odległość. Piloci wchodzą do otworów, aby ustawić pasek w prawidłowej pozycji, podajnik zostaje zwolniony, a pasek opuszcza się z powrotem na matrycę w celu następnej operacji.

Brzmi prosto, gdy pasek jest płaski. Zastanów się jednak, co dzieje się, gdy stacja trzecia utworzy-kubek lub lancę skierowaną w dół. Ta funkcja wisi teraz poniżej płaszczyzny paska. Gdy pasek podnosi się i przesuwa do stacji czwartej, kubek musi przejść nad blokiem matrycy stacji-, nie zaczepiając się o nią. Jeśli wysokość podnośnika nie zapewnia wystarczającego prześwitu pionowego -, a w wielu przypadkach nie jest to możliwe bez spowolnienia prasy -, przyssawka przeciąga się lub uderza w solidną stal narzędziową.

Nacięcia obejściowe rozwiązują ten problem poprzez usunięcie okienka materiału z paska wokół uformowanego elementu lub poprzez zapewnienie obrobionej maszynowo kieszeni reliefowej w samym bloku matrycy. Uformowana geometria swobodnie przechodzi przez szczelinę, zamiast kolidować z oprzyrządowaniem. W matrycy z dwunastoma lub więcej stanowiskami pojedynczy pobór utworzony na stacji czwartej może wymagać prześwitu na stacjach od piątej do jedenastej -, każda z nich została starannie zwymiarowana, aby uwzględnić element podczas przemieszczania się przez matrycę.

Pozytywna i negatywna mechanika wycinania obejściowego

Nie wszystkie uformowane elementy wystają w tym samym kierunku i nie wszystkie rozwiązania obejściowe są wycinane z listwy. W tym miejscu rozróżnienie między ujemnymi i dodatnimi nacięciami obejściowymi w matrycach do tłoczenia blachy staje się krytyczne.

Dodatnie nacięcie obejściowe to materiał usuwany z samej taśmy. Kiedy element wystaje w górę - wytłoczenie, wypustka lancy lub góra narysowanej ściany -, istnieje ryzyko kolizji z górnymi elementami matrycy, takimi jak płyty zdzierające, podkładki dociskowe lub uchwyty stempli na dalszych stacjach. Odcięcie materiału paska przylegającego do elementu skierowanego w górę zapewnia mu miejsce na przejście pod górnymi elementami bez kontaktu. W przeciwnym razie siła plastyczności sprężyny zgarniającej docisnęłaby taśmę płasko do geometrii, która fizycznie nie jest zgodna.

Ujemne nacięcie obejściowe to kieszeń prześwitowa wykonana bezpośrednio w dolnej stali matrycy. Kiedy uformowany element wystaje w dół - przez kubek, ukute wgłębienie lub lancę skierowaną w dół -, musi gdzieś przejść, gdy pasek opada na każdy kolejny blok matrycy. Zamiast usuwać więcej materiału w postaci paska (co mogłoby osłabić nośnik), projektant matrycy wykonuje wnękę reliefową w bloku matrycy dokładnie w miejscu, w którym będzie osadzony element skierowany w dół.

Wiele części wymaga obu typów jednocześnie. Wyobraź sobie część z wytłoczeniem skierowanym w górę i miseczką skierowaną w dół w tym samym-przekroju. W miarę przesuwania się tej części paska, wytłoczenie wymaga dodatniego prześwitu obejściowego powyżej, podczas gdy przyssawka potrzebuje ujemnej kieszeni obejściowej poniżej. Ujemne i dodatnie nacięcia obejściowe w matrycach do tłoczenia blachy często współistnieją na tym samym stanowisku, a każde z nich jest skierowane w innym kierunku wystającym.

Pełna sekwencja obejścia podczas pojedynczego cyklu prasowania jest zgodna z następującą kolejnością:

1. Operacja formowania lub rysowania tworzy geometrię wystającą powyżej lub poniżej płaszczyzny paska.
2. Tłok podnosi się, a podnośniki materiału podnoszą pasek z dolnej powierzchni matrycy.
3. Podajnik przesuwa taśmę o jeden pełny skok do następnej stacji.
4. Nacięcie obejściowe (wycięcie na pasek lub kieszeń matrycy) umożliwia uformowanemu elementowi oczyszczenie bloku matrycy, zgarniacza lub górnego oprzyrządowania następnej stacji bez zakłóceń.
5. Piloci włączają swoje otwory, aby zarejestrować pasek w prawdziwej pozycji.
6. Pasek opada na matrycę, a uformowany element spoczywa wewnątrz ujemnej kieszeni obejściowej lub przechodzi swobodnie przez dodatni otwór obejściowy.
7. Kolejna operacja wykonywana jest na prawidłowo zarejestrowanym pasku.

Cykl ten powtarza się na każdym stanowisku po operacji formowania. Każde miejsce obejścia musi być indywidualnie dobrane w oparciu o wysokość elementu, dostępną wysokość podnoszenia i geometrię elementów matrycy na tej konkretnej stacji. Wycięcie obejściowe zapewniające odpowiedni prześwit na stanowisku piątym może być zbyt małe na stanowisku ósmym, jeśli blok matrycowy tego stanowiska jest umieszczony wyżej lub jego płyta zgarniająca wisi niżej.

Precyzja tej sekwencji wyjaśnia, dlaczego planowania wycięć obejściowych nie można odłożyć do wypróbowania. Podczas projektowania układu pasów należy uwzględnić każdy punkt prześwitu -, ponieważ po utwardzeniu i złożeniu stali narzędziowej dodanie podcięcia obejściowego oznacza demontaż,-ponowną obróbkę i stratę czasu produkcji. Konsekwencje błędnego zrozumienia wykraczają daleko poza pojedynczy zacięty pasek.

Konsekwencje pominięcia lub niedowymiarowania wycięć obejściowych

Strip jam nie ogłasza się grzecznie. Po jednym pociągnięciu prasa działa prawidłowo. Następnie uformowany element chwyta blok matrycy, pasek wygina się, piloty ścinają się, a operator słyszy charakterystyczny chrupnięcie stali zderzającej się ze stalą. To, co następuje, to nie tylko pojedyncza uszkodzona część -, to kaskada uszkodzeń, która może spowodować wycofanie matrycy z produkcji na kilka dni.

Gdy brakuje luzu obejściowego lub jest on zbyt mały, każdy cykl prasy staje się potencjalnym zdarzeniem kolizyjnym. Uformowana geometria wystająca z paska nie ma miejsca na przejście, więc przedostaje się przez - lub w ogóle nie przechodzi. Każdy wynik wymaga czasu, narzędzi i części.

Usuń zakleszczenie i uszkodzenie matrycy w wyniku braku luzu obejścia

Sekwencja awarii jest mechaniczna i przewidywalna. Wystający w dół-element - pojemnik na kubek, kieszeń z monetą, wypustka lancy - opada na blok matrycy, który nie ma kieszeni reliefowej. Pasek nie może opuścić się na swoje miejsce. Podajnik, wciąż próbując przesuwać materiał, wpycha dodatkowy zapas w pasek, który nie porusza się już swobodnie. Materiał wygina się pomiędzy stacjami, wciskając się w przestrzeń pomiędzy elementami podnoszącymi i powierzchniami matrycy.

To wyboczenie nie ma charakteru lokalnego. Rozprzestrzenia się w górę rzeki, przemieszczając pas na wcześniejszych stacjach, gdzie piloci wciąż próbują zarejestrować pozycję. Kołki prowadzące, zaprojektowane tak, aby wchodzić do wstępnie przebitych otworów z prześwitem zaledwie 0,002 do 0,003 cala, napotykają pasek, który przesunął się na boki lub uniósł się z powierzchni czołowej matrycy. Pilot albo się zgina, albo całkowicie ścina. Jak zauważa Art Hedrick, jeśli piloci nie będą w stanie dokładnie zlokalizować paska, zanim docisk zostanie dociśnięty, każda kolejna operacja kończy się w niewłaściwym położeniu.

Stamtąd powstają szkody. Bloki matrycowe mogą pękać, gdy uformowany element uderza w ostry wewnętrzny narożnik stali narzędziowej. Stemple na sąsiednich stanowiskach mogą odpryskiwać, ponieważ błędnie zarejestrowany pasek prezentuje materiał pod nieoczekiwanym kątem, powodując nierówne obciążenia ścinające. Szyny prowadzące napinają się, gdy wygięty pasek przesuwa się po ich utwardzonych powierzchniach. W ciężkich przypadkach płyta zgarniająca odkształca się w wyniku pochłaniania obciążeń udarowych, do wytrzymywania których nigdy nie została zaprojektowana.

Sam materiał ulega wzmocnieniu odkształceniowemu w strefie zderzenia. Taśmy, które wielokrotnie są przepychane przez przeszkodę, powodują utwardzanie krawędzi i miejscowy wzrost granicy plastyczności w tych obszarach. To sprawia, że ​​taśma jest sztywniejsza i mniej przewidywalna na dalszych stanowiskach formowania - nawet po natychmiastowym usunięciu zacięcia i ponownym uruchomieniu produkcji.

Wady jakości części związane z nieodpowiednim projektem obejścia

Nie każda awaria obejścia powoduje poważne zacięcie. Czasami interferencja jest marginalna - uformowany element ledwo dotyka bloku matrycy lub przeciąga się po nim na tyle, aby utrzymać ruch paska. Te warunki bliskie-braku są prawdopodobnie gorsze niż zatrzymanie, ponieważ powodują sporadyczne wytwarzanie wadliwych części, zamiast natychmiastowego wyłączania matrycy.

Oto wpływ marginalnego luzu obejściowego na jakość części. Pasek przesuwa się po powierzchni matrycy co kilka pociągnięć, zarysowując spód uformowanych elementów. Pojawiają się różnice wymiarowe, gdy pasek rejestruje się nieco poza-położeniem -, nie na tyle, aby przeciąć pilota, ale na tyle, aby przesunąć lokalizację otworów lub zagiąć linie o dziesiąte części milimetra. Utwardzanie przez zgniot gromadzi się na krawędziach styku, gdzie pasek wielokrotnie ociera się o stal matrycy, zmieniając lokalne właściwości mechaniczne materiału i wpływając na późniejsze zachowanie podczas formowania.

Nacięcia obejściowe i powstawanie zadziorów podczas tłoczenia są ze sobą bezpośrednio powiązane. Kiedy taśma odkształca się w wyniku ciągnięcia lub częściowego wyboczenia, na stanowiskach cięcia pojawia się pod nierównym kątem lub z nierównym zaciśnięciem. Luz stempla-do-matrycy - dokładnie obliczony dla płaskiego, prawidłowo zarejestrowanego materiału - staje się faktycznie asymetryczny. Jedna strona cięcia jest czysto ścinana, druga rozdziera się, tworząc zadziory przekraczające specyfikację. Granica plastyczności strefy umocnienia przez zgniot wokół punktu kolizji obejścia może znacznie różnić się od materiału macierzystego, co dodatkowo destabilizuje skrawanie.

Te problemy z jakością mają wspólną frustrującą cechę: nieregularność. Występują w kilku częściach na sto, a nie w każdej części. Operatorzy widzą kolce zadziorów w jednym cyklu, ale nie w następnym. Kontrole wymiarowe trwają godzinę, po czym przekraczają tolerancję dla dwudziestu części, po czym wracają do specyfikacji. Analiza pierwotnych przyczyn często uwzględnia smarowanie, zużycie stempla lub zmianę partii materiału - wszystkie uzasadnione podejrzenia -, podczas gdy prawdziwym winowajcą jest karb obejściowy, który zapewnia luz w 90% przypadków, ale umożliwia zakłócenia przy co dziesiątym suwie z powodu niespójności unoszenia taśmy lub rozszerzalności cieplnej podczas długich serii.

Pełna lista trybów awarii związanych z nieodpowiednim projektem obejścia obejmuje:

• Zacięcie taśmy - całkowite zatrzymanie wymagające ręcznego usunięcia i sprawdzenia matrycy
• Ścinanie pilotażowe - utrata dokładności pasowania paska na wszystkich stacjach
• Pęknięcie bloku matrycy - kosztowna naprawa lub wymiana hartowanej stali narzędziowej
• Odkształcenie części - utworzone przez elementy zmiażdżone lub przemieszczone przez siły zderzenia
• Tworzenie się zadziorów - asymetryczne cięcie z błędnie zarejestrowanej lub zniekształconej taśmy
• Dryf wymiarowy - postępująca utrata dokładności pozycjonowania na stacjach
• Zwiększony odsetek złomowanych części, które nie przeszły kontroli z powodu wad powierzchniowych, wymiarowych lub kształtu

Każdy z tych skutków ma tę samą pierwotną przyczynę: uformowaną cechę, która nie miała dokąd pójść. Rozwiązanie tej poprawki jest prawie zawsze tańsze podczas projektowania układu pasów niż rozwiązywanie problemów na podłodze prasy -, co rodzi pytanie, w jaki sposób różne typy matryc i właściwości materiałów wpływają na decyzję o prześwicie obejścia.

Wymagania dotyczące wycięć obejściowych w różnych typach matryc

Nie każda matryca tłocząca przenosi materiał w ten sam sposób. Metoda stosowana przez matrycę do transportu przedmiotu obrabianego pomiędzy operacjami zasadniczo zmienia to, czy potrzebne są nacięcia obejściowe, gdzie się one znajdują i jak złożona staje się ich konstrukcja. Specjalista od narzędzi i matryc pracujący na różnych platformach matryc napotka bardzo różne wymagania dotyczące obejścia w zależności od tego, czy aplikacja wymaga konfiguracji matrycy progresywnej, transferowej czy złożonej.

Różnice sprowadzają się do jednego pytania: czy taśma pozostaje połączona i przechodzi przez każdą stację sekwencyjnie, czy też obrabiany przedmiot jest wcześniej oddzielany i obsługiwany niezależnie? Ta odpowiedź narzuca całą strategię usuwania obwodnicy.

Nacięcia obejściowe w matrycach progresywnych

Matryce progresywne wymagają najbardziej rozbudowanego planowania wycięć obejściowych spośród wszystkich typów matryc. Powód jest strukturalny. W matrycy progresywnej przedmiot obrabiany pozostaje od początku do końca przymocowany do metalowej taśmy - i jest oddzielany dopiero na stacji końcowej. Każda operacja formowania, która ma miejsce na stacji trzeciej, czwartej lub piątej, tworzy geometrię, która musi przejść przez stacje szóstą, siódmą, ósmą i dalej, w miarę jak taśma posuwa się o jeden skok na raz.

Stwarza to efekt złożony. Pojedyncze losowanie na stanowisku czwartym wymaga nie tylko zezwolenia na stanowisku piątym. Wymaga prześwitu na każdym dalszym stanowisku, przez które przechodzi taśma, zanim część zostanie odcięta. W matrycy składającej się z dwudziestu-stacji ta pojedyncza operacja formowania może wymagać odciążenia obejścia w piętnastu lub więcej lokalizacjach. Dodaj drugie stanowisko formowania na stanowisku siódmym, a złożoność planu obejścia podwoi się -, ponieważ teraz dwa elementy, na różnych wysokościach i w różnych pozycjach, wymagają prześwitu na wszystkich stanowiskach poza ich odpowiednimi punktami formowania.

Progresywne matryce również pracują z dużymi prędkościami, często setkami uderzeń na minutę. Pasek podnosi się, przesuwa i opuszcza w ciągu milisekund. Operator nie ma czasu na regulację lub skorygowanie problemu z luzem krańcowym. Albo wycięcie obejściowe zapewnia wystarczającą ilość miejsca, aby uformowany element mógł przejść czysto, albo nie. Przy 400 uderzeniach na minutę pół-milimetra niewystarczającego luzu powoduje 400 zderzeń na minutę - i zniszczenie matrycy w ciągu kilku sekund.

Z tego powodu doświadczeni projektanci narzędzi i matryc spędzają dużo czasu podczas planowania układu paska, aby odwzorować każdą uformowaną cechę w odniesieniu do każdej stacji końcowej. Lokalizacje, rozmiary i typy wycięć obejściowych (dodatnie wycięcia paska w porównaniu z ujemnymi kieszeniami matrycy) są określane przed cięciem jakiejkolwiek stali. Układ pasków jest w zasadzie planem oczyszczenia obejścia w równym stopniu, jak sekwencją produkcji części.

Rozważania dotyczące obejścia w matrycach transferowych i złożonych

Matryce transferowe radzą sobie z materiałem w różny sposób. Zamiast mocowania przedmiotu obrabianego do ciągłego paska, wykonaj tłoczenie matrycoweoddziela obrabiany przedmiot od metalowej taśmyna początku procesu. Poszczególne półfabrykaty są następnie przenoszone między stacjami za pomocą mechanicznych mechanizmów przenoszących - chwytaków, palców lub szyn, które fizycznie chwytają każdy element i umieszczają go na następnej stacji matrycy.

Czy eliminuje to konieczność stosowania wycięć obejściowych? W sensie striptizowym tak. Nie ma ciągłego nośnika podróżującego przez wiele stacji, więc nie ma żadnych nacięć obejściowych wycinanych w taśmach. Jednak podstawowy problem z prześwitem nie znika, - po prostu zmienia formę. Kiedy mechanizm przenoszący umieszcza częściowo uformowany półfabrykat w następnej stacji, wszelka geometria wystająca z tego półwyrobu nadal musi gdzieś się znaleźć. Blok matrycy na tym stanowisku musi mieć wyfrezowane kieszenie reliefowe, aby półfabrykat mógł prawidłowo osadzić się bez uformowanych elementów sięgających do stali narzędziowej.

Pomyśl o tym jak o tym samym problemie inżynieryjnym rozwiązanym w innym miejscu. W matrycach progresywnych luz obejściowy występuje w pasku i matrycy. W matrycach transferowych żyje całkowicie w elementach matrycy. Konstruktorzy narzędzi i matryc wycinają wnęki w bloku matrycy każdego stanowiska, aby dostosować się do geometrii uzyskanej z poprzedniej operacji. Matryce transferowe korzystają również z faktu, że każda stacja jest niezależna mechanicznie - podczas przenoszenia półfabrykat jest podnoszony z dala od wszelkich narzędzi, zapewniając nieodłączny prześwit pionowy, którego nie można uzyskać w przypadku pasków progresywnych bez podnośników.

Matryce złożone zajmują przeciwny koniec spektrum. Złożona matryca wykonuje wiele operacji - cięcia, przebijania i formowania - w jednym suwie prasy na jednej stacji. Część jest kompletna i wyrzucona jednym uderzeniem. Nie ma konieczności przemieszczania się pasów, przemieszczania się-na wiele stacji ani zakłóceń w dalszym ciągu, o które trzeba się martwić. Wycięcia obejściowe po prostu nie mają znaczenia. Część nigdy nie musi przechodzić przez inny blok matrycy, ponieważ nigdy nie przemieszcza się na inną stację. Operacje takie jak hydroformowanie i formowanie wirowe podobnie wytwarzają części w jednoetapowym-lub zamkniętych-środowiskach matryc, w których nie ma zastosowania progresja taśmy.

Poniższa tabela podsumowuje różnice w wymaganiach dotyczących obejścia dla tych trzech typów matryc:

Dla producentów oceniających, który typ matrycy pasuje do konkretnej części, złożoność obejścia jest prawdziwym czynnikiem kosztowym. Część z głębokimi tłoczeniami i wieloma wytłoczeniami może być łatwa do wyprodukowania na matrycy transferowej, gdzie każda stacja po prostu obrabia własną kieszeń reliefową. Ta sama część matrycy progresywnej może wymagać dziesiątek nacięć obejściowych w układzie pasków, osłabiając nośnik i wymagając starannej równowagi pomiędzy luzem a sztywnością paska. Decyzja o rodzaju matrycy kształtuje strategię obejścia -, a strategia obejścia z kolei wpływa na interakcję właściwości materiału i grubości z projektem prześwitu.

Współczynniki materiału i grubości w projektowaniu wycięć obejściowych

Nacięcie obejściowe dopasowane idealnie do stali miękkiej o grubości 1,0 mm zakończy się katastrofalnie w przypadku dwufazowej-fazy 980 o grubości 1,5 mm. Materiał przepływający przez matrycę progresywną nie tylko wpływa na siły formujące i zużycie stempla -, ale bezpośrednio określa, jak wysokie uformowane elementy wystają z płaszczyzny taśmy, jak bardzo odskakują po uformowaniu i jak sama taśma reaguje na usunięcie materiału. Każda decyzja dotycząca zezwolenia na obejście jest w swej istocie decyzją metalurgiczną.

Dwa paski o identycznej geometrii części, ale z różnych materiałów, mogą wymagać radykalnie różnych konstrukcji wycięć obejściowych. Zrozumienie tego sprowadza się do trzech oddziałujących na siebie zmiennych: grubości, granicy plastyczności i modułu sprężystości.

Jak grubość i wytrzymałość materiału wpływają na luz obejściowy

Grubość materiału jest najbardziej bezpośrednim czynnikiem wpływającym na wymagania dotyczące prześwitu obejściowego. Kiedy stempel formujący wciąga miskę lub wciska wytłoczenie w pasek, wysokość tego elementu jest funkcją grubości materiału i geometrii tłoczenia. Grubszy materiał daje wyższe uformowane elementy - pasek 2,0 mm wciągnięty w tę samą geometrię stempla co pasek 1,0 mm da element o większej wysokości ścianki i głębszym występie poniżej płaszczyzny paska. Ten głębszy występ wymaga odpowiednio głębszej kieszeni obejściowej w dalszych blokach matrycy.

Zależność jest w przybliżeniu proporcjonalna, ale nie liniowa. Grubsze materiały są również lepiej odporne na marszczenie i wyboczenie podczas formowania, co oznacza, że ​​mają tendencję do tworzenia czystszych i bardziej przewidywalnych wysokości elementów. Cieńsze materiały mogą dawać nieco niespójne głębokości elementów ze względu na miejscowe rozciąganie lub przerzedzanie materiału przy promieniach naciągu -, a niespójność wysokości elementów oznacza, że ​​prześwit obejściowy musi uwzględniać najgorszy przypadek, a nie średni.

Granica plastyczności wprowadza drugą warstwę złożoności. Materiały o wyższej granicy plastyczności - zaawansowane- stale o wysokiej wytrzymałości (AHSS), takie jak DP590, DP980 i gatunki martenzytyczne - wykazują znacznie większą sprężystość po formowaniu. Jak wyjaśnia Art Hedrick, jeśli podczas formowania nie zapewni się wystarczającego odkształcenia, aby przekroczyć granicę plastyczności materiału, następuje powrót sprężystości. Uformowany element częściowo powraca do pierwotnego stanu płaskiego.

Co oznacza sprężynowanie w przypadku konstrukcji z wycięciem obejściowym? Oznacza to, że uformowany element może nie zostać całkowicie osadzony na zamierzonej głębokości. Kubek zaprojektowany tak, aby wciągał go na głębokość 8 mm, w przypadku stali o wysokiej-wytrzymałości może osiągnąć jedynie 7,2 mm trwałego odkształcenia, a pozostałe 0,8 mm odzyskuje sprężystość. Ten częściowo-amortyzowany element znajduje się wyżej w płaszczyźnie paska niż planowano -, a wycięcie obejściowe, które zostało dopasowane do całkowicie-osadzonej miseczki o średnicy 8 mm, ma teraz mniejszy margines luzu niż planowano.

Przy ocenie granicy plastyczności w porównaniu z wytrzymałością na rozciąganie przy planowaniu obejścia, granica plastyczności jest bardziej odpowiednią wartością. Wytrzymałość na rozciąganie informuje, kiedy materiał pęka, ale granica plastyczności określa próg, od którego rozpoczyna się trwałe odkształcenie plastyczne. Materiały o wysokim stosunku plastyczności-do-rozciągania -, powszechnym w gatunkach AHSS, w których wielkość sprężystości rośnie proporcjonalnie, gdy wytrzymałość na rozciąganie osiąga 980 MPa i więcej - przechowują więcej energii sprężystej podczas formowania i uwalniają ją w postaci sprężynowania. Zwiększa to bezpośrednio efektywną wysokość występu, jaką muszą uwzględnić wycięcia obejściowe.

Miękkie materiały budzą odwrotne obawy. Stopy aluminium, miedź i stale-do głębokiego tłoczenia-o niskiej zawartości węgla mają niższy moduł sprężystości w porównaniu z gatunkami o wysokiej-wytrzymałości. Moduł sprężystości metali określa ich sztywność. Moduł aluminium jest w przybliżeniu jedną-trzecią modułu stali. Niższy moduł oznacza, że ​​pasek jest bardziej elastyczny i bardziej podatny na miejscowe odkształcenie pod wpływem sił, które wytrzymałyby twardsze materiały. Jeśli nacięcie obejściowe zostanie umieszczone zbyt blisko uformowanego elementu w miękkiej taśmie aluminiowej, cienka wstęga materiału pomiędzy nacięciem a elementem może ugiąć się lub trwale odkształcić pod wpływem sił ściągających podczas każdego suwu prasy. Geometria elementu ulega zniekształceniu, część nie przechodzi kontroli, a podstawową przyczyną wcale nie jest stacja formowania -, ale umiejscowienie karbu obejściowego.

Szerokość paska i właściwości rozciągające w planowaniu obwodnicy

Szerokość paska stanowi twarde ograniczenie dotyczące ilości materiału, który można usunąć w celu obejścia bez narażania nośnika. Na szerokim pasku z dużymi marginesami nośnymi można dowolnie dobierać wymiary wycięć obejściowych - pozostaje-wystarczająco dużo przekroju poprzecznego, aby zachować sztywność podczas podawania. Wąskie paski nośne nie oferują takiego luksusu.

Rozważmy układ pasków, w którym wstęga nośna ma tylko 8 mm szerokości z każdej strony. Każde nacięcie obejściowe wycięte w tym nośniku zmniejsza jego efektywny przekrój-. Usuń za dużo, a nośnik nie będzie już w stanie przeciwstawić się siłom podającym bez zginania się lub wyboczenia. Jakpokazują badania nad projektowaniem przewoźnikównośnik musi pozostać wystarczająco mocny, aby wytrzymać około 10% masy części pomnożonej przez liczbę progresji. Wiele nacięć obejściowych na kolejnych stacjach powoduje skumulowane osłabienie, które może zepchnąć nośnik poniżej minimalnego progu sztywności.

Ten kompromis jest szczególnie dotkliwy w przypadku cienkich materiałów-o dużej wytrzymałości. Pasek jest już cieńszy -, co oznacza mniejszy moment bezwładności-przekroju nośnika -, a granica plastyczności stali przy wysokich-klasach wytrzymałości jest niewielka, pozostawiając niewielki margines pomiędzy sprężystym zginaniem a trwałym odkształceniem nośnika. Nośnik, który wygina się elastycznie podczas podawania stali miękkiej, może zgiąć się plastycznie w tej samej geometrii podczas pracy w stali AHSS, ponieważ okno odkształcenia plastyczności jest węższe w porównaniu z przyłożonym naprężeniem.

Utwardzanie przez odkształcenie i umocnienie przez zgniot w pobliżu krawędzi karbu obejściowego wprowadzają kolejny mechanizm awarii, który pojawia się głównie w-zastosowaniach wymagających dużej liczby cykli. Za każdym razem, gdy taśma jest dziurkowana w celu utworzenia nacięcia obejściowego, strefa ścinania na krawędzi cięcia poddawana jest miejscowej obróbce na zimno. To wąskie pasmo-utwardzonego materiału staje się twardsze, ale bardziej kruche niż pasek macierzysty. W matrycy pracującej przez miliony cykli te hartowane krawędzie mogą stać się punktami inicjacji pęknięć -, szczególnie jeśli geometria karbu obejściowego obejmuje ostre wewnętrzne narożniki, które skupiają naprężenia.

Praktyczne implikacje: promienie naroży karbu obejściowego mają większe znaczenie w-materiałach o wysokiej wytrzymałości niż w stali miękkiej. Ostry narożnik wewnętrzny o kącie 90-stopni, który przetrwa w taśmie o niskiej- zawartości węgla, może spowodować pęknięcie zmęczeniowe w ciągu 500 000 uderzeń w taśmie DP780, ponieważ utwardzana przez zgniot krawędź ma mniejszą plastyczność, aby absorbować naprężenia cykliczne. Projektanci pracujący z AHSS powinni określić duże promienie we wszystkich narożnikach karbu obejściowego i tak zorientować geometrię karbu, aby zminimalizować koncentratory naprężeń ustawione w kierunku podawania taśmy.

Wszystkie te czynniki materiałowe - grubość wpływająca na wysokość, granica plastyczności wpływająca na margines sprężynowania, moduł sprężystości, sztywność paska napędowego i trwałość krawędzi napędowej poprzez utwardzanie przez zgniot - wpływają na jedną decyzję dotyczącą rozmiaru dla każdego położenia wycięcia obejściowego. Wyzwanie polega na tym, że wchodzą w interakcję. Grubszy, mocniejszy materiał pozwala uzyskać wyższe elementy (potrzebny jest większy prześwit), jednocześnie ograniczając ilość materiału nośnego, którą można bezpiecznie usunąć (mniejszy dostępny prześwit). Rozwiązanie tego napięcia wymaga oceny, symulacji lub obu - i rodzi praktyczne pytanie, kiedy wycięcia obejściowe są właściwym rozwiązaniem, a kiedy alternatywne metody prześwitu mają większy sens inżynieryjny.

Kiedy stosować nacięcia obejściowe a alternatywne metody czyszczenia

Nacięcia obejściowe nie są jedynym sposobem zapobiegania kolizji uformowanego elementu z dalszym oprzyrządowaniem. Są najczęstszym rozwiązaniem w matrycach progresywnych, ale wiążą się z kosztami: każde nacięcie osłabia pasek nośny, każde nacięcie wymaga konserwacji elementu stempla i matrycy, a każda usunięta sekcja to materiał, który nie może już utrzymać paska podczas podawania. Doświadczeni projektanci matryc traktują nacięcia obejściowe jako jedno narzędzie w zestawie narzędzi do pomiaru luzu -, a nie jako automatyczne ustawienie domyślne dla każdego punktu kolizji.

Prawdziwe pytanie nie brzmi: „Czy potrzebuję pozwolenia?” Ta odpowiedź zawsze brzmi „tak”, gdy geometria wystaje poza płaszczyznę paska. Pytanie brzmi: jaki jest najlepszy sposób osiągnięcia tego luzu dla tej konkretnej części, tego materiału i tych wymagań produkcyjnych?

Drzewo decyzyjne dotyczące konieczności obejścia wycięcia

Praca nad decyzjami dotyczącymi zezwolenia na obejście przebiega według logicznej sekwencji. Na każdej stacji w układzie paska oceniasz, czy pasek może płynnie przesuwać się -, a jeśli nie, to które rozwiązanie zapewnia najlepszy kompromis pomiędzy złożonością matrycy, szybkością prasy, integralnością nośnika i zużyciem materiału.

1. Zidentyfikuj każdą operację formowania w układzie paska, która tworzy geometrię wystającą powyżej lub poniżej płaszczyzny paska. Obejmuje to rysunki, wytłoczenia, lance, elementy kute i wytłaczane otwory.
2. Dla każdego uformowanego elementu zmierz wysokość występu - odległość, na jaką element wystaje poza powierzchnię paska. Uwzględnij zjawisko sprężynowania podczas pracy z materiałami-o wysokiej wytrzymałości.
3. Określ dostępny podnośnik taśmowy na każdej stacji znajdującej się dalej. Jest to pionowa odległość, na jaką podnośniki materiału podnoszą taśmę ponad dolną powierzchnię matrycy podczas podawania.
4. Porównaj wysokość występu z dostępnym uniesieniem pomniejszonym o prześwit matrycy. Jeżeli wysokość uformowanego elementu przekracza prześwit netto (wysokość podnoszenia minus wysokość wszelkich elementów matrycy, przez które musi przechodzić pasek), wystąpią zakłócenia.
5. Jeśli występują zakłócenia, oceń, czy zwiększenie siły nośnej może rozwiązać problem bez wycięcia obejściowego. Jeśli wymagane dodatkowe podnoszenie jest niewielkie, - opłacalne może być zwiększenie skoku podnośnika o kilka milimetrów -.
6. Jeśli zwiększony udźwig powoduje niedopuszczalne kary za prędkość lub zużycie podnośnika, właściwym rozwiązaniem staje się wycięcie obejściowe (wycięcie w pasku lub kieszeń matrycy).
7. Jeśli obrót części lub zmiana orientacji w układzie pasków całkowicie wyeliminuje zakłócenia, należy przeprojektować układ przed przystąpieniem do omijania nacięć.

Kolejność ta nie jest czysto teoretyczna. Odzwierciedla iteracyjny proces zachodzący podczas opracowywania układu pasków, często wspierany przez oprogramowanie do zagnieżdżania materiałów w celu analizy długości wykorzystania materiału. Oprogramowanie pomaga w wizualizacji, jak orientacja części, szerokość nośnika i rozmieszczenie karbów obejściowych wpływają na ogólną wydajność taśmy -, ponieważ obracanie części w celu uniknięcia obejścia może spowodować zużycie większej ilości materiału na sztukę, przenosząc koszt ze złożoności narzędzi na marnotrawstwo surowców.

Na podkreślenie zasługuje próg krytyczny w kroku czwartym. Jeżeli wysokość uformowanego elementu przekracza dostępną wysokość wzniosu taśmy pomniejszoną o prześwit matrycy, obowiązkowe jest wykonanie wycięcia obejściowego. Żadna ilość regulacji podnośnika, optymalizacja czasu lub dostrojenie prasy nie zmieni fizyki. Funkcja albo czyści blok matrycy, albo koliduje. W skrajnych przypadkach, - gdy element ledwo przekracza dostępny luz, - projektanci i tak często dodają nacięcie obejściowe jako zabezpieczenie przed rozszerzalnością cieplną podczas długich serii produkcyjnych, zmianami grubości taśmy w ramach tolerancji cewki oraz zużyciem elementu podnoszącego, które stopniowo zmniejsza efektywną wysokość podnoszenia w całym okresie użytkowania matrycy.

Alternatywy dla obejścia wycięć i ich kompromisy

Gdy występują zakłócenia, ale nacięcia obejściowe niosą ze sobą niedopuszczalne konsekwencje - osłabienie nośnika, pogorszenie sztywności paska lub niewystarczająca ilość materiału wokół otworów prowadzących - zastosowanie mają trzy główne alternatywy. Każdy z nich rozwiązuje problem rozliczeń, ale wprowadza własne koszty.

Zwiększanie wysokości podnoszenia taśmy

Najprostsza alternatywa: podnieść taśmę wyżej podczas podawania, tak aby uformowane elementy były przejrzyste w dalszych blokach matrycy bez usuwania materiału. Podnośniki -, niezależnie od tego, czy są to sworznie napędzane sprężyną, podnośniki prętowe czy szyny uruchamiane krzywką--, można wybrać z większym skokiem, aby uzyskać dodatkowy prześwit.

Karą jest szybkość prasy. Większy udźwig oznacza, że ​​pasek pokonuje większą odległość w pionie w każdym cyklu skoku. Podnośnicy muszą unieść się wyżej, pas musi ustabilizować się na większej wysokości przed podaniem i musi opuścić się na większą odległość, zanim piloci będą mogli się włączyć. Przy dużych prędkościach skoku nadmierne podnoszenie powoduje odbijanie się taśmy i wibracje, które pogarszają dokładność podawania. Indukcyjny czujnik zbliżeniowy monitorujący położenie paska na linii zasilającej może potwierdzić, że pasek osiada równomiernie przy większym wzroście, ale rzeczywistość mechaniczna jest taka, że ​​każdy milimetr dodatkowego wzniosu odejmuje skoki na minutę od wydajności produkcyjnej.

Wyższy udźwig przyspiesza również zużycie podnośnika. Podnośniki obciążone sprężyną-szybciej pokonują większe zmęczenie związane z ugięciem. Podnośniki napędzane krzywką- doświadczają większego zużycia stykowego na powierzchniach uruchamiających. W całym okresie produkcji matrycy, wynoszącym miliony cykli, koszt konserwacji-podnośników o większym skoku może w pierwszej kolejności przekroczyć koszt oprzyrządowania polegającego na dodaniu nacięć obejściowych.

Orientacja części obrotowej w układzie pasków

Czasami interferencja występuje tylko ze względu na orientację części względem kierunku podawania taśmy. Uformowany element wystający w dół może zderzyć się z blokiem matrycy bezpośrednio na ścieżce podawania -, ale jeśli część zostanie obrócona w układzie o 90 lub 180 stopni, ten sam element przejdzie przez obszar, w którym blok matrycy jest niższy lub w ogóle go nie ma.

Rotacja części jest elegancka, jeśli działa. Eliminuje zakłócenia bez osłabiania taśmy i spowalniania prasy. Ale często zwiększa zużycie materiału. Część zorientowana na minimalną szerokość paska może nie być już efektywnie zagnieżdżana po obrocie. Pasek staje się szerszy, koszt materiału w przeliczeniu na część wzrasta, a ilość złomów wzrasta. W przypadku-produkcji wysokoseryjnej, w której dominują koszty materiałów, ten kompromis może nie zostać zrealizowany, - nawet jeśli oprzyrządowanie jest prostsze.

Rotacja może również wprowadzić nowe wyzwania w zakresie formowania. Część zorientowana pod innym kątem w stosunku do kierunku walcowania może wykazywać inne zachowanie sprężynowania, charakterystykę rozciągania anizotropowego lub tendencję do rozszczepiania-w kierunku ziaren, które nie występowały w pierwotnej orientacji.

Podnośniki o zmiennym napędzie krzywkowym-

Standardowe podnośniki podnoszą taśmę na jednakową wysokość na każdej stacji. Podnośniki o zmiennej geometrii-napędzane krzywką pozwalają na różne wysokości podnoszenia na różnych stacjach, - wyżej, gdzie trzeba oczyścić głębokie wloty, i niżej, gdzie płaska geometria wymaga minimalnej wysokości. To selektywne podejście zapewnia przepustowość obejścia tylko tam, gdzie jest to potrzebne, bez nakładania globalnego ograniczenia siły nośnej na całą matrycę.

Kosztem jest złożoność mechaniczna. Podnośniki krzywek wymagają-szlifowanych precyzyjnie powierzchni krzywek, utwardzanych popychaczy i ścisłej koordynacji rozrządu z skokiem prasy. Zazwyczaj są one cięte za pomocą obróbki drutu EDM, aby osiągnąć dokładność profilu wymaganą przez te powierzchnie krzywek. Dodają komponenty do matrycy, zwiększają liczbę punktów konserwacyjnych i wymagają dokładniejszej konfiguracji. W matrycach, gdzie tylko jedna lub dwie stacje wymagają dodatkowego prześwitu, skutecznym rozwiązaniem mogą być podnośniki krzywkowe. W matrycach z zakłóceniami na dziesięciu lub więcej stacjach skumulowana złożoność krzywki może przewyższać prostotę wycinania nacięć obejściowych w pasku.

Doświadczeni projektanci matryc oceniają wszystkie te alternatywy podczas opracowywania układu listew - przed zamówieniem jakiejkolwiek stali narzędziowej. Decyzja często opiera się na analizie kosztów-korzyści specyficznej dla danego zastosowania: wielkości produkcji, wrażliwości na koszty materiałów, wymagań dotyczących szybkości prasy i budżetu na konserwację matrycy. W przypadku złożonych matryc progresywnych, gdzie te kompromisy mnożą się na dziesiątkach stanowisk, wspólne wsparcie projektowe ze strony specjalistów od narzędzi może sprawić różnicę między zoptymalizowanym rozwiązaniem a kosztownym kompromisem. Zespoły podejmujące skomplikowane decyzje dotyczące obejścia - szczególnie w przypadku-ciężkich zastosowań projektowych obejmujących konstrukcję matrycy, podnośniki i optymalizację przepływu materiałów - mogą znaleźć wartość we współpracy z partnerami takimi jakNiestandardowe rozwiązania w zakresie tłoczników YICHEN, gdzie doświadczeni inżynierowie zajmujący się narzędziami przyczyniają się do podejmowania kluczowych decyzji dotyczących układu na wczesnym etapie procesu projektowania.

Metoda oczyszczania wybrana na każdej stacji kształtuje cały projekt dalszej części rurociągu. Jednak niezależnie od tego, czy używasz nacięcia obejściowego, zwiększonego wzniosu, obrotu części czy systemu krzywek, lokalizacje nacięć, które trafiają do układu paska, nadal wymagają precyzyjnego rozmieszczenia i rozmiaru -, a decyzje te są zgodne z własnym zestawem zasad inżynieryjnych, które równoważą integralność paska z marginesem luzu.

Najlepsze praktyki dotyczące rozmieszczania i wymiarowania wycięć obejściowych

Decyzja o dodaniu wycięcia obejściowego to tylko połowa problemu inżynierskiego. Miejsce jego umieszczenia, jego wielkość i sposób, w jaki współdziała z każdym innym elementem pasa - pilotami, podnośnikami, przewoźnikami i sąsiednimi stacjami - określa, czy to wycięcie faktycznie rozwiązuje problem prześwitu, czy tworzy trzy nowe. Wycięcie obejściowe w niewłaściwym miejscu może zniszczyć rejestrację paska równie skutecznie, jak brak obejścia.

Decyzje dotyczące rozmieszczenia i rozmiaru są ze sobą ściśle powiązane. Nacięcie umieszczone bliżej uformowanego elementu może być mniejsze (ponieważ element przechodzi przez najszerszą część reliefu). Wycięcie umieszczone dalej musi być większe, aby uwzględnić ścieżkę kątową, którą rysuje element podczas podnoszenia i przesuwania paska. Każdy milimetr przesunięcia pozycji zmienia wymagany rozmiar -, a każdy milimetr zmiany rozmiaru wpływa na siłę nośnika. Właściwe osiągnięcie tego celu wymaga systematycznego podejścia.

Zasady rozmieszczania wycięć obejściowych i integracja układu pasków

Umieszczenie wycięcia obejściowego nie odbywa się w izolacji. Układ pasków jest zatłoczony: otwory prowadzące wymagają niezakłóconego materiału do rejestracji, elementy podnoszące wymagają solidnych powierzchni styku, aby równomiernie unieść pasek, a wstęga nośna wymaga-ciągłego przekroju poprzecznego, aby wytrzymać siły podające. Nacięcie obejściowe nakładające się na którąkolwiek z tych stref powoduje konflikt gorszy niż pierwotny problem z zakłóceniami.

Oto podstawowe zasady rozmieszczania, którymi kierują się doświadczeni projektanci matryc:

• Umieścić wycięcia obejściowe tak blisko uformowanego elementu, jak pozwala na to integralność materiału. Bliższe umieszczenie oznacza mniejszą wymaganą szerokość wycięcia, ponieważ element przechodzi przez wycięcie w jego najwęższym miejscu podczas przesuwania paska.
• Zachowaj minimalną odległość wstęgi pomiędzy krawędzią nacięcia obejściowego a dowolnym otworem prowadzącym. Jeżeli nacięcie wnika w materiał pilotażowy, cienka pozostała wstęga ugina się pod wpływem siły wejściowej pilota, niszcząc dokładność rejestracji. Ogólną wytyczną jest zachowanie co najmniej 1,5-krotności grubości materiału jako minimalnego środnika pomiędzy krawędzią nacięcia a krawędzią otworu prowadzącego.
• Nigdy nie umieszczaj wycięcia obejściowego bezpośrednio pod punktem kontaktowym podnośnika. Podnośniki naciskają w górę na powierzchnię paska -, jeśli zetkną się z naciętym obszarem, pasek albo nie uniesie się równomiernie, albo sworzeń podnośnika wypadnie przez otwór. Zamapuj wszystkie pozycje podnośników na układ pasków przed sfinalizowaniem lokalizacji wycięć.
• Zorientuj geometrię wycięcia, aby zminimalizować koncentrację naprężeń. Zamiast ostrych narożników należy stosować duże promienie wewnętrzne, szczególnie w przypadku-materiałów o wysokiej wytrzymałości, w których granica plastyczności stali na krawędzi cięcia jest podwyższona w wyniku ścinania. Promień co najmniej jednej grubości materiału w wewnętrznych narożach znacznie wydłuża trwałość zmęczeniową nośnika.
• Uwzględnij skumulowane osłabienie paska, gdy na kolejnych stacjach występuje wiele nacięć obejściowych. Każde nacięcie zmniejsza-przekrój poprzeczny nośnika. Trzy nacięcia w pięciu stacjach mogą zmniejszyć efektywny moment bezwładności nośnika o 40% lub więcej, wypychając pozostały materiał poza granicę plastyczności stali przy normalnym obciążeniu podawania.
• Jeśli to możliwe, rozłóż miejsca wycięć obejściowych pomiędzy lewym i prawym nośnikiem. Symetryczne nacięcie w tym samym położeniu paska tworzy jednolity słaby punkt. - Naprzemienne rozłożenie redukcji naprężeń w różnych pozycjach podawania i utrzymuje bardziej stałą sztywność paska.
• Sprawdź, czy krawędzie wycięć obejściowych nie pokrywają się z liniami zagięcia lub strefami formującymi na sąsiednich stacjach. Krawędź karbu osadzona na linii zagięcia tworzy nadstopie naprężenia, które może zainicjować pękanie podczas formowania.

Jeden szczegół, który często jest pomijany: wycięcia obejściowe wycięte na wczesnych stacjach przechodzą przez każdą kolejną stację. Nacięcie utworzone na pikiecie drugiej przechodzi przez stacje trzecią, czwartą, piątą i dalej. W każdym z tych dalszych miejsc wycięcie nie może kolidować z elementami podnoszącymi, pilotami lub powierzchniami zaciskowymi. Oznacza to, że weryfikacja umiejscowienia nie dotyczy tylko stacji, w której wycinane jest nacięcie -, ale wymaga sprawdzenia śladu wycięcia względem każdej stacji, przez którą kiedykolwiek przejdzie.

Jak potwierdzają praktyczne odniesienia do projektów matryc do tłoczenia, nacięcie, które w CAD wygląda nieszkodliwie, może stać się problemem z podawaniem, gdy prasa pracuje z prędkością produkcyjną. Ostre narożniki wewnętrzne zwiększają ryzyko pęknięć, nieprawidłowe pozycje powodują zakłócenia stacji, a zbyt duże wycięcia osłabiają nośniki aż do niestabilności.

Wytyczne dotyczące wymiarów i połączenia z wymaganiami dotyczącymi podnoszenia taśmy

Rozmiar karbu obejściowego jest bezpośrednią funkcją dwóch zmiennych: wysokości występu uformowanego elementu i dostępnego uniesienia taśmy na każdej dalszej stacji. Zależność między tymi dwiema wartościami określa, jak szerokie i głębokie musi być wycięcie, aby zapewnić odpowiedni prześwit.

Pomyśl o tym geometrycznie. Kiedy pasek unosi się i przesuwa, uformowany element rysuje łuk w przestrzeni - w górę od dolnej powierzchni matrycy, do przodu o jeden skok, a następnie w dół do następnego bloku matrycy. Wycięcie obejścia musi być wystarczająco duże, aby pomieścić ten element w każdym punkcie wzdłuż łuku ruchu na każdej stacji. Jeśli uniesienie paska jest duże, element wznosi się znacznie ponad powierzchnię matrycy, a karb może być węższy, ponieważ element usuwa większość przeszkód w pionie. Jeśli uniesienie taśmy jest niskie, element pozostaje bliżej powierzchni matrycy podczas posuwu, a wycięcie musi być szersze, aby zapewnić luz poziomy.

Ta odwrotna zależność jest kluczową dźwignią konstrukcyjną: odpowiedni rozmiar wycięcia obejściowego może zmniejszyć wymaganą wysokość podnoszenia taśmy. Szersze wycięcie zapewnia większy prześwit poziomy, co oznacza, że ​​element nie musi się unosić tak wysoko, aby wyczyścić blok matrycy. Niższy udźwig przekłada się bezpośrednio na szybsze cykle prasy i zmniejszone zużycie podnośnika -, co stanowi wymierną korzyść w zakresie produktywności. W przypadku zastosowań o dużej-nakładowości, w których wykonywane są miliony cykli, nawet zmniejszenie wysokości podnoszenia o 2 mm może zwiększyć wydajność produkcji o znaczące skoki na minutę.

Ale kompromis jest realny. Większe wycięcie obejściowe usuwa więcej materiału nośnego. W pewnym momencie przekrój nośnika-spada poniżej minimalnego progu sztywności -, czyli punktu, w którym siły podawania przekraczają wytrzymałość pozostałego materiału bez trwałego odkształcenia. Dla każdego paska istnieje optymalny rozmiar wycięcia, który równoważy luz w stosunku do wytrzymałości nośnika. Obliczenie tego optymalnego wymaga znajomości granicy plastyczności używanej stali (ponieważ określa ona nośność-nośnika), modułu sprężystości stali (ponieważ określa to, jak bardzo nośnik wygina się elastycznie przed ugięciem) oraz siły podawania wywieranej przez mechanizm podawania prasy.

Praktyczne podejście do rozmiaru działa w następujący sposób. Zacznij od minimalnego rozmiaru wycięcia, który zapewnia prześwit przy maksymalnym uniesieniu paska. Następnie oceń, czy zmniejszenie wysokości podnoszenia - i odpowiednie zwiększenie rozmiaru wycięcia - poprawia produktywność netto bez narażania integralności nośnika. Granica plastyczności stali w sekcji nośnej wyznacza twardą granicę: gdy naprężenie zginające spowodowane siłami podawania osiągnie ten próg, nośnik trwale odkształca się, a dokładność podawania ulega pogorszeniu.

W przypadku materiałów, w których granica plastyczności i granica plastyczności są blisko siebie (większość stali konstrukcyjnych), margines bezpieczeństwa można łatwo obliczyć. W przypadku materiałów o stopniowej zmianie plastyczności, - jak wiele stopów aluminium lub-gatunków utwardzanych przez zgniot, gdzie granica plastyczności wartości granicy plastyczności różnią się w zależności od definicji przesunięcia, - projektanci powinni przyjąć konserwatywne założenia i zweryfikować je na podstawie danych próbnych.

W praktyce na uwagę zasługuje kilka dodatkowych czynników wymiarowych:

• Dodaj margines luzu na rozszerzalność cieplną podczas długich serii produkcyjnych. Stal matrycowa i materiał taśmowy rozszerzają się z różną szybkością -, co powoduje, że zimno może przeszkadzać po godzinie ciągłego tłoczenia.
• Uwzględnij tolerancję grubości materiału. Cewka mieszcząca się w górnej części specyfikacji grubości daje wyższe elementy uformowane niż nominalne. Rozmiar nacięć obejściowych dla maksymalnej grubości materiału, a nie nominalny.
• Uwzględnij naddatek na zużycie podnośnika w całym okresie użytkowania matrycy. W miarę jak ciężarowcy tracą podróż ze względu na zmęczenie lub zużycie powierzchni, efektywna siła nośna maleje. Wycięcie o zerowym marginesie przy początkowym ruchu podnośnika ostatecznie spowoduje zakłócenia w miarę starzenia się matrycy.
• Rozważ skumulowany efekt rozciągnięcia paska. W długich matrycach progresywnych niewielkie wydłużenie paska pod wpływem napięcia zasilającego może przesunąć położenie karbu obejściowego w stosunku do elementów matrycy o dziesiąte części milimetra - na tyle, aby zmniejszyć efektywny luz na stacjach końcowych.

Kompleksowa konstrukcja wycięcia obejściowego nie powstaje w próżni. Wymaga to ścisłej koordynacji pomiędzy planowaniem układu pasków -, w którym określane są lokalizacje i rozmiary wycięć, - inżynierią konstrukcji matrycy -, w której wycinane są ujemne kieszenie obejściowe w blokach matrycy -, a walidacją próbną -, w której rzeczywiste-zaopatrzenie w świat potwierdza, że ​​luzy działają w warunkach produkcyjnych. Pominięcie któregokolwiek z tych punktów koordynacyjnych grozi wykryciem problemów z zakłóceniami na hali prasowej, gdzie poprawki kosztują dziesięciokrotnie więcej niż podczas projektowania.

Dla zespołów narzędziowych pracujących nad złożonymi matrycami progresywnymi, gdzie optymalizacja karbu obejściowego krzyżuje się z konstrukcją matrycy, podnośnikami, kontrolą zadziorów, prześwitem i przepływem materiału,Niestandardowe rozwiązania w zakresie tłoczników YICHENzapewnia inżynierom możliwość wspólnego wsparcia projektowego, które uwzględnia te współzależne decyzje jako system, a nie izolowane zmienne.

Nacięcie obejściowe - małe na rysunku, krytyczne w produkcji - ostatecznie reprezentuje przecięcie wszystkich głównych dziedzin projektowania progresywnych matryc: geometrii układu pasków, materiałoznawstwa, dynamiki mechanicznej i ekonomiki produkcji. Właściwe umiejscowienie i dobranie rozmiaru oznacza mniej zacięć, dłuższą żywotność matrycy, krótsze czasy cykli i stałą jakość części od pierwszego do milionowego skoku.

Często zadawane pytania dotyczące nacięć obejściowych w tłocznikach

1. Jaka jest różnica pomiędzy nacięciem obejściowym a nacięciem podziałowym w matrycy progresywnej?

Nacięcie podziałkowe kontroluje długość podawania paska i zapewnia-pierwsze trafienie podczas konfiguracji przez operatora, zapewniając prawidłowe zarejestrowanie paska przez kołki prowadzące. Nacięcie obejściowe zapewnia fizyczny prześwit, dzięki czemu uformowane elementy, takie jak wytłoczenia, wytłoczenia lub lance, mogą przechodzić przez dalsze bloki matrycy bez kolizji. Geometria karbu podziałowego zależy od odległości podawania i lokalizacji pilota, podczas gdy geometria karbu obejściowego zależy od wysokości uformowanego elementu i prześwitu dostępnego na każdej dalszej stacji. Pomylenie tych dwóch elementów podczas konserwacji lub modyfikacji może prowadzić do błędnej rejestracji lub zakleszczenia paska.

2. Co się stanie, jeśli w tłoczniku brakuje nacięć obejściowych lub są one zbyt małe?

Bez odpowiedniego luzu obejściowego uformowane elementy kolidują z dalszymi elementami matrycy podczas przesuwania taśmy. Powoduje to kaskadę awarii obejmującą zakleszczanie się taśmy, ścinanie kołka prowadzącego, pękanie bloku matrycy, zarysowania powierzchni części, tworzenie się zadziorów na skutek źle zarejestrowanego cięcia i postępujące odchylenie wymiarowe. Zakłócenia marginalne są szczególnie problematyczne, ponieważ powodują sporadyczne defekty, które trudno jest znaleźć w luzie obejściowym jako pierwotnej przyczynie, często imitując problemy, takie jak zużycie stempla lub zmiany materiału.

3. Czy matryce transferowe i matryce złożone wymagają wycięć obejściowych?

Matryce złożone nie wymagają nacięć obejściowych, ponieważ wszystkie operacje odbywają się w jednym skoku na jednym stanowisku, bez progresji taśmy. Matryce transferowe eliminują-nacięcia obejściowe na taśmie, ponieważ poszczególne półfabrykaty są przenoszone między stacjami za pomocą chwytaków mechanicznych. Jednakże matryce transferowe nadal wymagają równoważnego luzu wykonanego bezpośrednio w blokach matrycy jako kieszenie reliefowe, tak aby częściowo uformowane półfabrykaty mogły prawidłowo osadzić się na każdej stacji bez uformowanych elementów opadających na stal narzędziową.

4. Jak grubość materiału wpływa na konstrukcję wycięcia obejściowego?

Grubszy materiał tworzy wyższe uformowane elementy, które wystają dalej z płaszczyzny paska, co wymaga głębszych kieszeni odciążających lub szerszych wycięć w pasku. Stale o-wysokiej wytrzymałości zwiększają złożoność, ponieważ ich większa sprężystość oznacza, że ​​uformowane elementy mogą nie osadzać się na pełnej głębokości projektowej, skutecznie zwiększając wysokość występu powyżej przewidywanej geometrii nominalnej. Bardziej miękkie materiały, takie jak aluminium, wymagają ostrożnego rozmieszczenia nacięć, ponieważ ich niższy moduł sprężystości sprawia, że ​​pozostała wstęga taśmy jest bardziej podatna na ugięcie pod wpływem sił zdzierania. Projektanci muszą dobrać wymiary nacięć obejściowych dla najgorszej-grubości materiału mieszczącej się w tolerancji cewki.

5. Jakie są alternatywy dla karbów omijających w celu uzyskania luzu w matrycach progresywnych?

Istnieją trzy podstawowe alternatywy. Zwiększanie wysokości podnoszenia taśmy podnosi ją wyżej podczas podawania, dzięki czemu bloki matrycy są przezroczyste w pionie, ale zmniejsza to prędkość prasy i przyspiesza zużycie podnośnika. Obracająca się orientacja części w układzie paska może całkowicie wyeliminować zakłócenia, chociaż często zwiększa zużycie materiału i może powodować wyzwania związane z formowaniem anizotropowym. Podnośniki o zmiennej geometrii-napędzane krzywką zapewniają selektywne podnoszenie na określonych stacjach bez globalnej kary za prędkość, ale zwiększają złożoność mechaniczną i wymagają konserwacji. Doświadczeni inżynierowie zajmujący się narzędziami, tacy jak ci z YICHEN (yichen-group.com/stamping-die/), oceniają wszystkie opcje podczas opracowywania układu pasków, aby znaleźć optymalną równowagę dla każdego zastosowania.