Części matryc do tłoczenia, które poprawiają lub psują jakość blachy

Czym są części matrycy do tłoczenia i dlaczego mają znaczenie

Części matrycy do tłoczenia to pojedyncze, precyzyjne elementy wewnątrz matrycy, które współpracują przy cięciu, formowaniu i kształtowaniu blachy w gotowe części. Sama matryca jestnarzędzie-niestandardowezespół montowany w prasie, ale jego rzeczywiste możliwości wynikają z kilkudziesięciu współzależnych elementów, z których każdy odpowiada za określoną funkcję mechaniczną podczas każdego skoku prasy. Od nakładek konstrukcyjnych pochłaniających tonaż po kołki prowadzące rejestrujące położenie paska z dokładnością do tysięcznych cala – każdy element odgrywa określoną rolę w określeniu, czy wytłoczone części wyjdą czyste, czy wadliwe.

Co to jest matryca do stemplowania i jakie są jej części

Czym zatem jest matryca w kontekście tłoczenia metali? Jest to specjalistyczne oprzyrządowanie stosowane w prasie mechanicznej do przykładania kontrolowanej siły, która tnie, zgina, ciągnie lub przebija surową blachę w gotowy element. Pomyśl o tym jak o dwóch połówkach, górnej i dolnej, które zamykają się pod ogromnym ciśnieniem. Górna połowa jest mocowana do tłoka prasy, dolna połowa jest przykręcana do łoża prasy, a pomiędzy nimi znajduje się precyzyjnie zaprojektowany system krawędzi tnących, powierzchni formujących, prowadnic, sprężyn i zgarniaczy.

Tutaj ważna jest terminologia. Kiedy inżynierowie mówią „matryca”, mogą mieć na myśli cały zespół narzędzia lub konkretną płytkę skrawającą. Matryca służy do wykonywania jednej lub więcej operacji na blasze, ale samo narzędzie jest zbudowane z wielu odrębnych części, z których każda ma własną specyfikację materiałową, tolerancję i wzór zużycia. Zrozumienie, do czego służy matryca na poziomie systemu, w porównaniu z tym, co każdy element wewnętrzny wnosi indywidualnie, stanowi różnicę między konserwacją reaktywną a proaktywnym zarządzaniem narzędziami.

Dla inżynierów zajmujących się narzędziami i projektantów matryc znajomość funkcji każdej części oznacza szybszą analizę-pierwotnych przyczyn w przypadku spadku jakości. Dla zespołów konserwacyjnych oznacza to wymianę odpowiedniego komponentu w odpowiednich odstępach czasu, zamiast gonić za objawami. Ile warta jest znajomość narzędzi matrycowych? Jest to podstawa do ograniczenia ilości złomu, wydłużenia żywotności narzędzi i utrzymania pracy pras.

Dlaczego zrozumienie-poziomu systemu ma znaczenie

Większość źródeł traktuje matryce do tłoczenia jako listę części płaskich. Dostajesz nazwę, zdjęcie, a może zdanie na temat funkcji. Takie podejście mija się z celem. Elementy te nie działają samodzielnie. Zużyta tuleja prowadząca wpływa na ustawienie stempla-w-matrycy, co zmienia luz skrawania, co powoduje powstawanie zadziorów, co powoduje przedwczesne ponowne szlifowanie stempla. Jedna zdegradowana część powoduje-utratę jakości w całym systemie.

W tym przewodniku zastosowano inne podejście. Zamiast wymieniać matryce wykonane kawałek po kawałku, grupuje każdy komponent według jego roli funkcjonalnej i pokazuje, w jaki sposób te role są ze sobą powiązane w zależności od skoku prasy. Rezultatem jest platforma-na poziomie systemu, która pomaga szybciej diagnozować problemy i mądrzej określać komponenty.

Oto sześć kategorii funkcjonalnych uwzględnionych w tym przewodniku:

• Elementy konstrukcyjne- Stopki, płyty i elementy równoległe tworzące sztywny fundament i pochłaniające nacisk prasy.
• Elementy do cięcia i przekłuwania- Stemple, matryce i wkładki, które przycinają blachę do określonych geometrii.
• Formowanie i gięcie elementów- Stemple formujące, wycierające stal i podkładki ciągnące, które plastycznie odkształcają materiał bez usuwania.
• Elementy prowadzące i wyrównujące- Kołki prowadzące, tuleje, piloty i prowadnice kolby, które utrzymują powtarzalne pozycjonowanie.
• Demontaż i podnoszenie elementów- Strippery, podnośniki i nacięcia obejściowe zarządzające ruchem taśmy i wyrzucaniem części.
• Elementy sprężyste i siłowe- Butle z azotem, uretan i sprężyny śrubowe, które zapewniają kontrolowane siły reakcji w całym skoku.

Każda kategoria łączy się bezpośrednio z następną. Integralność strukturalna umożliwia dokładne prowadzenie. Dokładne prowadzenie pozwala zachować luz cięcia. Właściwy luz zmniejsza obciążenia związane z usuwaniem. Odpowiednia siła zdzierania zapewnia niezawodny przepływ materiału przez każdą stację. To właśnie ta współzależność wyjaśnia, dlaczego pojedynczy zużyty element może po cichu pogorszyć całą operację tłoczenia i dlaczego zrozumienie całego systemu odróżnia-wydajne narzędziownie od tych, które utknęły w reaktywnych cyklach napraw.

Elementy konstrukcyjne tworzące podstawę matrycy

Każda kategoria funkcjonalna matrycy tłoczącej zależy przede wszystkim od jednej rzeczy: sztywnej, stabilnej platformy, która utrzymuje wszystko w jednej linii nawet pod powtarzającymi się uderzeniami o dużym-tonażu. Bez tego fundamentu przesuwają się luzy skrawania, zniekształca się geometria formowania, a systemy prowadzące przedwcześnie się zużywają. Elementy konstrukcyjne są cichymi końmi pociągowymi zespołu matrycy. Rzadko zwracają na siebie uwagę, dopóki coś nie odbije się, nie pęknie lub nie przesunie się z pozycji, a wtedy już złomujesz części.

Die Shoes i ich rola jako szkieletu strukturalnego

Wyobraź sobie przykręcenie precyzyjnego narzędzia tnącego do platformy, która ugina się przy każdym cyklu prasy. Dokładnie tak się dzieje, gdy stopa matrycy jest zbyt mała lub wykonana z niewłaściwego materiału. Górne i dolne ślizgi matrycy służą jako powierzchnie montażowe dla każdego innego elementu narzędzia. Górny klocek mocuje się do siłownika prasy, dolny klocek przykręca się do łoża prasy lub płyty podporowej i razem przenoszą pełne obciążenie tłoczące na całym skoku.

Wybór materiału ma tutaj znaczenie. Podkładki żeliwne zapewniają dobre tłumienie drgań i są-opłacalne w przypadku-lżejszych zastosowań, natomiast podkładki stalowe zapewniają większą sztywność i odporność na odkształcenia przy większym obciążeniu prasy. Większość zestawów matryc do tłoczenia metali jest wyposażona w stalowe podkładki, gdy tonaż przekracza umiarkowany poziom lub gdy wąskie tolerancje wymagają minimalnej elastyczności w obrębie śladu narzędzia.

Grubość buta jest bezpośrednio powiązana z tonażem i rozpiętością prasy. Cienki klocek łączący szerokie łoże prasy wygina się w środku, wyciągając kołki prowadzące z wyrównania i nierównomiernie otwierając prześwit pomiędzy stanowiskami cięcia. Projektanci matryc obliczają minimalną grubość buta na podstawie rozkładu obciążenia, rozpiętości niepodpartego i dopuszczalnych limitów ugięcia, zazwyczaj utrzymując elastyczność znacznie poniżej punktu, w którym miałoby to wpływ na luz stempla-.

Standardowe katalogowe rozmiary stopek matrycy obejmują typowe wymiary łoża prasy i wzory śrub, co czyni je praktycznym wyborem w przypadku narzędzi ogólnego-zastosowania. Niestandardowe-podkładki obrobione maszynowo stają się konieczne, gdy prasa ma-standardowy montaż, gdy ślad matrycy jest nieregularny lub gdy redukcja masy ma kluczowe znaczenie dla obsługi i konfiguracji. Tak czy inaczej, stopa matrycy jest konstrukcyjnym punktem wyjścia, od którego zależą wszystkie inne komponenty.

Płyty matrycowe, płyty podkładowe i systemy ustalające

Na tych butach zamontowany jest stos precyzyjnie-obrobionych płyt, z których każda pełni określoną rolę konstrukcyjną. Na płycie matrycy znajduje się rzeczywista geometria cięcia i formowania. Zawiera kieszenie, otwory i profilowane krawędzie, które definiują żeńską połowę każdej operacji. Ponieważ pochłania bezpośrednie siły skrawania przy każdym skoku, płyta matrycy jest zwykle obrabiana ze stali narzędziowej i hartowana, aby była odporna na zużycie.

Bezpośrednio za końcówkami stempla znajduje się płyta tylna. Jego zadanie jest proste, ale kluczowe: rozłożyć skoncentrowane siły stemplujące na większej powierzchni buta, aby zapobiec grzybobraniu, czyli stopniowemu śrutowaniu miękkiego materiału obuwia pod powtarzającymi się obciążeniami punktowymi. Bez utwardzanej płyty nośnej głowice stempli powoli zagłębiają się w powierzchnię buta, zmieniając wysokość zamknięcia i pogarszając jakość cięcia po tysiącach uderzeń.

Płytki ustalające utrzymują stemple, piloty i inne detale robocze w ustalonej pozycji. Wykorzystują precyzyjne-wywiercone otwory dopasowane do trzpieni stempla, często w połączeniu z metodami-blokowania kulowego, wpustu lub mocowania-głowicy, które umożliwiają szybką wymianę bez demontażu całej górnej połowy. Jak zauważa Moeller Precision Tool, dobrze-zaprojektowane elementy ustalające skracają czas montażu matrycy i pomagają eliminować błędy tolerancji układania, które kumulują się w przypadku stosowania wielu płytek.

Płyty te są układane w stosy i łączone ze sobą za pomocą hartowanych kołków ustalających, które blokują ich względne położenie. Po kołkowaniu stos płyt można zdemontować w celu konserwacji i za każdym razem ponownie zmontować w tym samym położeniu. Ta powtarzalność sprawia, że ​​zestaw tłoczników jest niezawodny przez setki tysięcy cykli prasy, a nie tylko przez pierwsze sto.

Równoległości, piony i bloki dystansowe

Pod dolną płytą matrycy znajdują się elementy równoległe: pręty ze stali hartowanej, które podnoszą blok matrycy nad powierzchnię stołu. Dlaczego ta luka ma znaczenie? Złom i gotowe części trzeba gdzieś składować. Bez odpowiedniego prześwitu poniżej stanowisk cięcia, ślimaki gromadzą się w otworach matrycy, blokują narzędzie i powodują katastrofalne awarie. Równoległości tworzą tę ścieżkę wyjściową, jednocześnie podtrzymując dolny but równomiernie na łożu prasy.

Podnośniki służą do innego celu. W matrycach progresywnych z wieloma stacjami różne operacje mogą wymagać przeprowadzania na różnych wysokościach w stosunku do linii paska. Podstopnice podnoszą określone stacje lub obszary detali, aby dopasować je do wymaganej wysokości roboczej, szczególnie gdy elementy uformowane na jednym stanowisku muszą usuwać oprzyrządowanie na kolejnych stanowiskach w miarę przesuwania się taśmy.

Bloki dystansowe i bloki oporowe uzupełniają system konstrukcyjny. Bloki dystansowe ustalają precyzyjne wysokości zamknięcia pomiędzy połówkami matrycy, podczas gdy bloki zatrzymujące działają jak twarde ograniczenia mechaniczne, które zapobiegają nadmiernemu-przesuwowi podczas awarii prasy, chroniąc delikatne detale cięcia i formowania przed katastrofalnymi uszkodzeniami.

Określenie dowolnego z tych elementów konstrukcyjnych wiąże się z trzema ograniczeniami: rozmiar łoża prasy określa podstawę i odstępy równoległe, wysokość zamknięcia określa całkowitą grubość stosu-, a kierunek podawania określa, gdzie muszą znajdować się kanały prześwitowe do odprowadzania złomu.

Elementy konstrukcyjne rzadko zużywają się w tak dramatyczny sposób, jak stemple lub matryce. Ich rodzaj awarii jest bardziej subtelny: stopniowe ugięcie, poluzowanie kołków, zużyte otwory na śruby i śrutowanie powierzchni, które powoli zmienia wyrównanie całego narzędzia. Właśnie ta cicha degradacja sprawia, że ​​warto je monitorować, ponieważ zanim problem strukturalny pojawi się w wytłoczonych częściach, wpływa on już na każde stanowisko cięcia i formowania w matrycy przez tysiące uderzeń. A te stacje cięcia, z ich stemplami, przyciskami matryc i zależnościami prześwitu, to miejsca, w których bezpośrednio zyskuje się lub traci jakość części.

Elementy tnące i przebijające, które kształtują półfabrykat

Sztywność strukturalna utrzymuje wszystko w jednej linii, ale wyrównanie ma znaczenie tylko ze względu na to, co dzieje się w czołówce. Stemple i matryce wewnątrz narzędzia do tłoczenia to elementy, które faktycznie stykają się z blachą i ścinają ją w określoną geometrię. Każdy otwór, nacięcie, szczelina i pusty kontur istnieją dzięki hartowanemu stemplowi, który przeszedł przez materiał i wszedł w precyzyjnie dopasowany otwór poniżej. Prawidłowo wycięte elementy pozwolą uzyskać czyste krawędzie z dużą prędkością. Zrozum ich źle, a będziesz walczyć z zadziorami, złamanymi stemplami i dryfem wymiarowym od pierwszego trafienia.

Rodzaje stempli i ich funkcje cięcia

Kiedy zajrzysz do matrycy progresywnej lub złożonej, zauważysz wiele stempli matrycy, każdy szlifowany do określonego profilu, który określa wytwarzane przez nie cięcie. Oto najpopularniejsze style:

• Przebijające ciosy- Twórz wewnętrzne dziury, całkowicie wbijając kulę w materiał. Powszechnie stosowane są profile okrągłe, podłużne lub kształtowe.
• Wybijanie ciosów- Wytnij cały zewnętrzny obwód gotowej części. Ślimak staje się przedmiotem obrabianym, a nie złomem.
• Nacinanie ciosów- Usuń materiał z krawędzi paska, odcinając tylko jedną stronę. Ponieważ siła jest niezrównoważona, wymagają one bloku pięty znajdującego się naprzeciwko krawędzi skrawającej, aby wytrzymać ugięcie boczne.
• Uderzenia wykończeniowe- Odetnij nadmiar materiału lub wypustek nośnika z prawie ukończonej części, zwykle w końcowej stacji matrycy progresywnej.

Geometria określa, co wycina stempel, ale metoda przechowywania określa, w jaki sposób pozostaje on w narzędziu. Głowica-wbija gniazdo w pogłębioną kieszeń w płycie ustalającej, utrzymywaną na miejscu przez znajdującą się powyżej płytkę tylną. Stemple-kulkowe zatrzaskują się w-szybkiej wymianie elementu ustalającego, umożliwiając wymianę bez demontażu górnej połowy matrycy. W stemplach z wpustem zastosowano spłaszczenie lub rowek uniemożliwiający obrót, co jest krytyczne w przypadku-profili nieokrągłych, gdzie liczy się orientacja kątowa.

Gotowe-wykrawacze katalogowe-z półki obejmują standardowe okrągłe i proste kształty w popularnych rozmiarach. Gdy geometria części wymaga nieregularnych profili, wąskich tolerancji lub nietypowych materiałów, konieczne stają się-niestandardowe stemple szlifowane. Są to zazwyczaj cięcie drutowe-edm lub precyzyjne-szlifowanie w celu dokładnego dopasowania do wymaganej funkcji.

Przyciski matryc, wkładki matryc i krawędzie tnące

Każda para stempli i matryc do blachy działa jako dopasowany system. Stempel zapewnia męski profil tnący, a przycisk matrycy zapewnia żeński otwór, w którym go przyjmuje. Przyciski matrycy to hartowane,-precyzyjnie wytaczane cylindry wciskane w płytę matrycy. Ich wewnętrzna geometria określa dokładny rozmiar produkowanego otworu lub półwyrobu, a stan krawędzi bezpośrednio określa jakość cięcia.

W przypadku standardowych okrągłych otworów konwencjonalne szlifowanie pozwala uzyskać guziki matrycowe z dokładnością wystarczającą do większości zastosowań. Kiedy tolerancje zmniejszają się poniżej kilku tysięcznych cala lub gdy profil zawiera ostre wewnętrzne narożniki i skomplikowane kształty, preferowaną metodą staje się obróbka-drutowa EDM. Drut EDM osiąga tolerancje od +/-0,0001 do +/-0,0003 cala i może wytwarzać promienie wewnętrzne tak małe jak 0,0005 cala, co czyni go idealnym do tworzenia złożonych geometrii guzików matrycy, których wymagają matryce progresywne.

Segmentowe wkładki matrycowe rozwijają tę koncepcję. Zamiast obrabiać skomplikowaną geometrię skrawania bezpośrednio w płycie matrycy, inżynierowie montują indywidualne hartowane płytki w kieszeniach w płycie. Kiedy krawędź się zużywa lub odpryskuje, wymienia się pojedynczą wkładkę, zamiast przerabiać lub złomować całą płytkę. To modułowe podejście znacznie zmniejsza koszty konserwacji i przestoje, szczególnie w-produkcji wielkoseryjnej, gdzie lokalne zużycie jest nieuniknione.

Jak relacje pomiędzy dziurkaczem a matrycą-determinują jakość cięcia

Metalowe stemple i otwory matryc nie działają niezależnie. Działają jak dopasowana para oddzielona starannie kontrolowaną szczeliną zwaną luzem cięcia. Szczelina ta, wyrażona jako procent grubości materiału na stronę, jest pojedynczą zmienną o największym wpływie na określenie jakości krawędzi, wysokości zadziorów i trwałości narzędzia.

Gdy luz jest prawidłowy, linie pęknięcia zainicjowane przez stempel i otwór matrycy spotykają się czysto w środku grubości materiału. Rezultatem jest krawędź cięcia z przewidywalnym stosunkiem polerowania (gładka, ścinana część) do pęknięcia (bardziej szorstka strefa pęknięcia). W przypadku stali nisko-węglowej z odpowiednim luzem następuje to mniej więcej według schematu jednej-ścinania i dwóch-dwóch trzecich pękania, jak wyjaśnia magazyn MetalForming w swojej analizie związku między właściwościami materiału a wyborem luzu.

Gdy luz jest zbyt mały, stempel musi przebić się przez większą ilość materiału, zanim nastąpi pęknięcie. Zwiększa to siły skrawania, generuje więcej ciepła, przyspiesza zużycie stempla i może powodować wtórne ścinanie lub podwójne-złamanie krawędzi. Gdy luz jest zbyt luźny, materiał wtacza się do otworu, zanim ulegnie pęknięciu, powodując powstawanie nadmiernych zadziorów i dużych stref najazdu.

Prawdziwe wyzwanie? Odprawa nie jest uniwersalna. Materiały-o wyższej wytrzymałości pękają wcześniej i zazwyczaj wymagają większego luzu, natomiast materiały bardziej miękkie mogą tolerować mniejsze szczeliny. Opieranie się na jednej wartości prześwitu dla każdego materiału, co jest powszechnym zwyczajem-w sklepie, gwarantuje nieoptymalne wyniki w przypadku przynajmniej niektórych matryc i stempli. Szczegółowe wytyczne dotyczące odstępów według rodzaju materiału znajdują się w dalszej części tego przewodnika.

Poza luzem stemple i matryce do blachy zawodzą w przewidywalny sposób. Wczesne rozpoznanie tych trybów awarii pomaga zespołom konserwacyjnym interweniować, zanim jakość części ulegnie pogorszeniu:

1. Odpryski krawędzi- Najczęstsza awaria spowodowana nadmiernym przeskokiem-w wyniku wstrząsu, niewystarczającym luzem lub ugięciem bocznym na skutek niewspółosiowości.
2. Zużycie ścierne- Stopniowe tępienie krawędzi skrawającej w wyniku tarcia o przedmiot obrabiany, przyspieszane przez materiały ścierne, takie jak stal nierdzewna i gatunki AHSS.
3. Zacieranie i zbieranie materiału- Materiał przedmiotu obrabianego zgrzewa się z powierzchnią stempla pod wpływem ciepła i ciśnienia, co jest typowe w przypadku aluminium i stali nierdzewnej.
4. Złamanie głowy- Głowica stempla zostaje odcięta wewnątrz elementu ustalającego w wyniku uderzenia-w wyniku uderzenia lub nieprawidłowego osadzenia na płycie tylnej.
5. Ugięcie boczne i zgięcie- Smukłe stemple wyginają się pod-obciążeniami niecentralnymi, szczególnie podczas operacji nacinania bez odpowiedniego podparcia pięty.

Każdy tryb awarii ma swoją przyczynę w określonej pierwotnej przyczynie w postaci luzu, wyrównania, wyboru materiału lub metody mocowania. System cięcia żyje lub umiera w zależności od tego, jak dokładnie te zmienne są kontrolowane, a w momencie, gdy stempel zetknie się z taśmą, dokładność każdego elementu prowadzącego w matrycy określa, czy to połączenie nastąpi tam, gdzie powinno.

Formowanie i zginanie elementów pod kątem odkształcenia plastycznego

Cięcie usuwa materiał. Formowanie zmienia jego kształt. Podczas gdy stemple i matryce ścinają blachę w płaskie profile, komponenty do formowania i gięcia przekształcają te profile i plastycznie deformują je w trójwymiarowe-elementy bez usuwania jakiegokolwiek materiału. Zagięcia, wytłoczenia, wytłoczenia, lance, żebra i kołnierze pochodzą z tej kategorii matryc do tłoczenia metali, a komponenty odpowiedzialne za ich produkcję stoją przed zupełnie innym zestawem wyzwań inżynieryjnych niż ich odpowiedniki do cięcia.

Tam, gdzie cięcie wymaga ostrości i kontroli luzu, formowanie wymaga precyzyjnej geometrii, kontrolowanego przepływu materiału i starannie skalibrowanego ciśnienia reaktywnego. Zapewnij odpowiednie wyważenie, a Twoje części będą-bez zmarszczek i ze stałą dokładnością wymiarową. Jeśli się pomylisz, będziesz walczyć z pęknięciami, sprężynowaniem i defektami powierzchni, których nie naprawi żadna korekta na dalszym etapie.

Stemple formujące, gięcie stali i matryce do wycierania

Stemple formujące działają na zasadzie wpychania blachy do wnęki lub nad hartowaną krawędzią, zmuszając materiał do ustąpienia i trwałego przyjęcia nowego kształtu. W przeciwieństwie do stempli przebijających, które czysto przecinają taśmę, stemple formujące stykają się z dużą powierzchnią i wywierają siłę na dłuższą część skoku prasy. Produkują zagięcia, ciągnione miseczki, wytłoczone elementy i nakłute wypustki, w zależności od ich geometrii i odpowiedniego oprzyrządowania żeńskiego poniżej.

Gięcie stali i matryce do wycierania tworzą zagięcia kątowe, wycierając materiał o stałą krawędź lub do kieszeni w kształcie litery V-. Metoda gięcia określa sposób projektowania elementów matrycy:

• Gięcie powietrza- Stempel wpycha materiał częściowo do otworu w kształcie litery V-, nie dotykając dna. Kąt zgięcia zależy całkowicie od głębokości stempla. Wymaga to mniejszego tonażu tłoczenia matrycy i powoduje mniejsze zużycie narzędzi, ale trudniej jest kontrolować sprężynowanie.
• Najniższy- Stempel całkowicie dociska materiał do powierzchni matrycy w kształcie litery V-, tworząc mocny kontakt wzdłuż zgiętych nóg. Zapewnia to większą dokładność i mniejsze sprężynowanie niż zginanie w powietrzu, ponieważ materiał całkowicie dopasowuje się do geometrii matrycy.
• Wybijanie- Stempel przykłada ogromną siłę, do 30 razy większą niż zginanie w powietrzu, ściskając materiał w strefie zgięcia, aż zacznie on płynąć plastycznie i trwale zestalić się. Wybijanie praktycznie eliminuje sprężynowanie, ale wymaga znacznie cięższych elementów do tłoczenia i większego tonażu prasy.

Sposób rozmieszczenia tych elementów formujących zależy od rodzaju budowanych matryc. W matrycach progresywnych formowanie odbywa się stopniowo na wielu stacjach. Płytkie zagięcie-w jednej stacji staje się kilka stacji później pełnym kołnierzem o kącie 90 stopni, a w każdej kolejnej operacji na pasie występują częściowo uformowane elementy. Matryce do tłoczenia blachy skonfigurowane jako narzędzia przenoszące przyjmują inne podejście. Ponieważ część jest oddzielona od taśmy i fizycznie przemieszczana pomiędzy stacjami, matryce transferowe mogą wykonywać złożone głębokie tłoczenia w jednym uderzeniu, bez obawy o ciągłość taśmy. Matryce złożone, które wykonują wszystkie operacje jednym pociągnięciem, rzadko zawierają funkcje formowania, ponieważ ich geometria ogranicza się do płaskich profili tnących.

To rozróżnienie ma znaczenie przy projektowaniu komponentów. Progresywne stemple do formowania matrycowego muszą być krótsze i uwzględniać unoszenie taśmy pomiędzy stacjami. Stemple do formowania matrycą transferową mogą być głębsze i bardziej agresywne, ponieważ nie są ograniczone przez mechanikę-posuwu paskowego. Stalowe matryce do tłoczenia przeznaczone do materiałów-o wysokiej wytrzymałości również wymagają elementów formujących o większych promieniach, aby zapobiec pękaniu, ponieważ arkusze o wyższej-wytrzymałości tolerują mniejsze odkształcenia przed pęknięciem.

Podkładki do rysowania, podkładki dociskowe i sprężyny azotowe

Stemple formujące kształtują część, ale systemy ciśnieniowe kontrolują przepływ materiału podczas tego kształtowania. W tym miejscu z pomocą przychodzą podkładki ciągnące. Podkładka ciągnąca, zwana także pustym uchwytem lub podkładką dociskową, to obciążona ciśnieniem-płyta otaczająca stempel formujący i przykładająca kontrolowaną siłę-docisku blachy podczas jej wciągania do wnęki.

Brzmi prosto? Rzeczywistość jest bardziej zniuansowana. Jak wyjaśnia ekspert w dziedzinie tłoczenia Art Hedrick, prawdziwą funkcją podkładki rysunkowej jestnie po to, aby ściskać metal i powodować opór przepływu, ale aby zapobiec marszczeniu się materiału podczas przepływu do wewnątrz i ściskania. Bez odpowiedniego docisku-siły ściskające powstające podczas wciągania materiału do wewnątrz powodują wyginanie się kołnierza i powstawanie zmarszczek. Zbyt duży nacisk i materiał w ogóle nie może płynąć, co prowadzi do pęknięć w promieniu stempla.

Siła napędzająca te podkładki pochodzi z jednego z trzech systemów sprężyn, z których każdy ma inną charakterystykę, dzięki czemu nadają się do różnych zastosowań:

Wybór odpowiedniego systemu sprężyn wiąże się bezpośrednio z grubością materiału i wytrzymałością na rozciąganie. Naciągnięcie stali miękkiej o grubości 1,5 mm przy rozciąganiu 270 MPa wymaga znacznie mniejszej-siły docisku niż naciągnięcie stali nierdzewnej o grubości 1,5 mm przy rozciąganiu 600 MPa. Sprężyny gazowe azotowe są często jedyną praktyczną opcją w przypadku materiałów-o wysokiej wytrzymałości, ponieważ mogą zapewnić większą siłę w mniejszej obudowie i zapewnić bardziej stałe ciśnienie w całym skoku w porównaniu z alternatywnymi rozwiązaniami mechanicznymi.

Typ materiału zmienia także geometrię elementu tworzącego. Zacieki aluminiowe agresywnie oddziałują na niepowlekaną stal narzędziową, wymagają wypolerowanych powierzchni lub-powłok zapobiegających zacieraniu się stempli formujących i podkładek ciągnących. Stal nierdzewna-szybko twardnieje, co oznacza, że ​​promienie formowania muszą być wystarczająco duże, aby zapobiec pękaniu przy pierwszym uderzeniu. Stal miękka jest materiałem najbardziej wybaczającym błędy, tolerującym mniejsze promienie i wymagającym mniejszej-siły docisku, dlatego właśnie pozostaje materiałem bazowym, do którego w pierwszej kolejności odnoszą się wszystkie specyfikacje elementów formujących.

To wzajemne oddziaływanie geometrii formowania i kontroli ciśnienia odróżnia niezawodną matrycę produkcyjną od tej, która wytwarza niespójne części. To wzajemne oddziaływanie działa tylko wtedy, gdy stempel formujący wchodzi w materiał dokładnie we właściwym miejscu przy każdym pojedynczym skoku, co jest zadaniem systemu prowadzącego i wyrównującego czekającego w następnej warstwie funkcjonalnej matrycy.

Systemy prowadzące i wyrównujące do precyzyjnej rejestracji

Stemple formujące kształtują materiał z kontrolowaną siłą, ale sama siła nic nie znaczy, jeśli wyląduje w niewłaściwym miejscu. Każda operacja na matrycy, czy to cięcie, czy formowanie, zależy od tego, czy górna i dolna połowa spotykają się dokładnie w tym samym położeniu przy każdym pojedynczym skoku. Niewspółosiowość wynosząca zaledwie kilka tysięcznych cala zmienia luz stempla--na matrycę z optymalnego na destrukcyjny, zamieniając czyste cięcia w zadziory i radykalnie skracając żywotność narzędzia. Elementy tłocznika odpowiedzialne za zapobieganie temu scenariuszowi to systemy prowadzące i wyrównujące, które działają na dwóch odrębnych poziomach: wyrównywanie połówek matrycy względem siebie oraz wyrównywanie materiału paska względem oprzyrządowania.

Kołki prowadzące, tuleje prowadzące i-koszyki łożysk kulkowych

Kołki prowadzące, zwane także kołkami prowadzącymi, to hartowane cylindryczne słupki zamontowane w jednej połówce matrycy, które sprzęgają się z precyzyjnie-znudzonymi tulejami w przeciwnej połowie. Gdy tłok prasy opada, słupki te wsuwają się w pasujące tuleje i wciskają górną i dolną matrycę w powtarzalne ustawienie, zanim jakikolwiek stempel dotknie przedmiotu obrabianego. Bez nich nieodłączny luz suwaka prasy względem jego występów umożliwiłby przesuwanie się górnej matrycy w bok podczas każdego skoku, powodując nierównomierne zużycie i niespójność części.

Na rynku dostępne są dwa podstawowe typy-systemów słupków prowadzących i tulei, jak szczegółowo opisuje magazyn MetalForming w swojej analizie systemów prowadzących zestawów matryc:

• Zwykłe-systemy łożyskowe- Słupek prowadzący znajduje się wewnątrz solidnej tulei, zazwyczaj-stalowej platerowanej brązem lub litego brązu aluminiowego, z niewielkim luzem roboczym pomiędzy powierzchniami. W tych tulejach powszechne są-samosmarujące się korki grafitowe. Zwykłe-systemy łożysk dobrze wytrzymują obciążenia boczne, ponieważ cała powierzchnia tulei podtrzymuje słupek.
• Systemy koszyków-łożysk kulkowych- Klatka z precyzyjnych kulek stalowych przemieszcza się pomiędzy słupkiem a tuleją w stanie naprężonym wstępnie z ujemnym luzem (zazwyczaj napięcie wstępne od 0,0001 do 0,0021 cala w zależności od producenta i średnicy). Styk toczny radykalnie zmniejsza tarcie, dzięki czemu idealnie nadają się do matryc progresywnych o-szybkich-krótkich skokach.

Wybór klasy dopasowania określa sposób mocowania słupka do buta matrycy. Słupek zaciskowy-jest na stałe zamontowany w dolnym bucie i nie można go usunąć bez użycia prasy hydraulicznej. Wsuwany-lub demontowalny słupek umożliwia łatwiejszy montaż i demontaż, co upraszcza konserwację długich matryc progresywnych, które muszą zostać częściowo rozebrane w celu ponownego szlifowania.

Jedna z kluczowych zasad konstrukcyjnych jest często pomijana: tuleja prowadząca powinna, jeśli to możliwe, łączyć się ze słupkiem prowadzącym na poziomie roboczym matrycy. Obciąża to słupek ścinaniem, jego najsilniejszym stanem, i zapobiega momentom zginającym powodującym ugięcie. Ze względu na wygodę umieszczenie tulei wysoko w górnym bucie wprowadza ramię momentowe, które pozwala słupkowi wyginać się pod obciążeniem, pogarszając dokładne wyrównanie, które miało utrzymać. Słupek prowadzący powinien także omijać koniec tulei przy zamkniętej matrycy, zapewniając równomierne zużycie na całej długości tulei.

Systemy łożysk-kulkowych stanowią kompromis. Chociaż zmniejszają tarcie i wyróżniają się dużą szybkością, są podatne na obciążenia boczne. Nadmierne siły boczne podczas operacji formowania lub nacinania wpychają poszczególne kulki w-punktowe naprężenie kontaktowe, które z biegiem czasu kulki wbijają ślady w powierzchniach słupka lub tulei. Linie śledzenia widoczne po jednej stronie słupka prowadzącego są wyraźnym wskaźnikiem, że matryca generuje większe obciążenia boczne, niż przejmował-system łożyska kulkowego.

Kołki prowadzące i prowadnice kolby do kontroli taśmy

Kołki prowadzące wyrównują połówki matrycy, ale co wyrównuje pasek z matrycą? W matrycy progresywnej materiał przemieszcza się przez wiele stacji i na każdej stacji musi być umieszczony z dokładnością do tysięcznych części cala od zamierzonego położenia. Kołki prowadzące obsługują tę rejestrację, łącząc wcześniej wywiercone otwory w pasku i ciągnąc materiał do precyzyjnego położenia, zanim rozpocznie się jakiekolwiek cięcie lub formowanie na tym stanowisku.

Wyobraź sobie sekwencję: podajnik przesuwa taśmę o jedną długość podziałki, końcówki kołków prowadzących najpierw wchodzą do otworów, aby zapewnić wstępne prowadzenie, następnie średnice ustalające łączą się i wciągają taśmę do prawdziwego położenia. Rozmiary pilotów zwykle uwzględniają prześwit od otworów prowadzących od 0,0005 do 0,001 cala, w zależności od rodzaju i grubości materiału. Zbyt duży luz umożliwia przesuwanie się paska. Zbyt mały luz powoduje, że piloci z czasem przeciągają i wydłużają otwory.

Długość pilota jest równie krytyczna. Jak– wyjaśnia Peter Ulintzpiloci muszą być wystarczająco długie, aby wejść do otworu prowadzącego, zanim zaczną działać inne stemple i zgarniacz zetknie się z dolną matrycą, ale na tyle krótkie, aby nie zakleszczyły ani nie pociągnęły paska do góry, gdy matryca się otworzy. Zła równowaga powoduje błędy w postępie, które pogarszają się wraz z szybkością produkcji.

Podaj-powiązania czasowe bezpośrednio z funkcją pilota. Prawidłowa sekwencja wymaga podniesienia rolki podającej (zwolnienia paska), zanim średnice ustalające pilota wejdą do otworów. Jeśli rolka nadal chwyta taśmę, gdy piloty się łączą, podajnik walczy z pilotami, zginając je, wydłużając otwory pilotujące i wprowadzając nieprzewidywalne przesunięcia paska. To okno czasowe może być bardzo wąskie, szczególnie w przypadku matryc z podnośnikami materiału, gdzie rolka podająca musi pozostać otwarta, aż podnośniki osiągną pełny skok.

Oprócz pilotów kilka innych elementów narzędzi ogranicza taśmę poprzecznie i wzdłużnie:

• Przewodniki magazynoweSzyny w kształcie - ceowników- zamontowane na płycie matrycy, które ograniczają ruch taśmy-na-boczną stronę podczas jej przejścia przez matrycę.
• Prowadnice tuneli- Dołączone prowadnice, które chwytają pasek po obu stronach i od góry, zapobiegając jego podnoszeniu lub przesuwaniu w obszarach pomiędzy stacjami.
• Bloki pięty- Bloki ze stali hartowanej rozmieszczone wzdłuż obwodu matrycy, które pochłaniają napór boczny powstający w wyniku niezrównoważonych operacji cięcia lub formowania, zapobiegając przesuwaniu się całej górnej matrycy względem dolnej.
• Palec zatrzymuje się- Mechaniczne ograniczniki, które łączą się z krawędzią paska lub nacięciem, aby kontrolować długość podawania w matrycach z podawaniem ręcznym.
• Automatyczne zatrzymania zapasów- Ograniczniki-sprężynowe lub-uruchamiane krzywką, które precyzyjnie ograniczają posuw taśmy w-zastosowaniach zasilanych elektrycznie, zapewniając dodatkową kontrolę-długości podawania za podajnikiem elektronicznym.

Czas i wyrównanie dla różnych typów matryc

Wymagania przewodnie zmieniają się zasadniczo w zależności od rodzaju używanej matrycy do tłoczenia. Matryca progresywna musi zapewniać ciągłą kontrolę paska od wejścia do wyjścia na każdej stacji, co oznacza pilotów w wielu miejscach, prowadnice materiału na całej długości i elementy podnoszące, które równomiernie podnoszą pasek pomiędzy uderzeniami. Każdy element matrycy prasy w systemie prowadzącym współpracuje, aby precyzyjnie indeksować ciągły pasek przez potencjalnie dziesiątki stanowisk.

Matryce transferowe stoją przed innym wyzwaniem. Część jest wcześnie oddzielana od taśmy i fizycznie przemieszczana pomiędzy stacjami za pomocą mechanicznych palców lub prętów przenoszących. W tym przypadku rejestracja zależy od bloków gniazdowych, kołków ustalających w każdej stacji i dokładności pozycjonowania samego mechanizmu przenoszącego, a nie od otworów pilotujących w ciągłym pasku. Złożoność prowadzenia przenosi się z matrycy na system przenoszenia.

Matryce złożone mają to najprościej. Wszystkie operacje odbywają się na jednej stacji podczas jednego skoku, więc wyrównanie zależy całkowicie od systemu sworznia prowadzącego i tulei, utrzymujących spójne pasowanie od góry-do-. Nie ma pilotów ani postępu pasków do kontrolowania.

Niezależnie od typu matrycy, zużycie układu prowadzącego jest często najwcześniejszym wykrywalnym sygnałem pogorszenia się współosiowości narzędzia. Elementy matrycy prasy, które prowadzą i rejestrują połówki narzędzia, stopniowo ulegają zużyciu, które objawia się mierzalnymi objawami na długo przed pojawieniem się widocznych złomów. Oto, na co warto zwrócić uwagę:

• Nierówna wysokość zadziorów na całej szerokości paska- Wskazuje, że w kołkach prowadzących i tulejach powstał nadmierny luz, co umożliwia boczne przesunięcie górnej matrycy. Działanie naprawcze: zmierz luz między słupkiem- a-tuleją i wymień tuleje przekraczające specyfikację.
• Zużycie jednostronnego-trzpienia prowadzącego- Pokazuje, że podczas rejestracji pasek jest stale ciągnięty w jedną stronę, często spowodowany zużyciem tulei prowadzącej po stronie pilota lub nieprawidłowym ustawieniem-rolki podającej. Działanie naprawcze: sprawdź tuleje pod kątem śladów, sprawdź synchronizację-podnoszenia rolki za pomocą obrotowego przełącznika krzywkowego.
• Rosnąca zmienność wymiarowa pomiędzy pierwszą i ostatnią stacją- Sugeruje skumulowany błąd rejestracji paska rosnący na całej długości matrycy. Działanie naprawcze: sprawdź wydłużenie otworu prowadzącego, sprawdź luzy prowadzące i sprawdź prowadnice kolby pod kątem luzów-związanych ze zużyciem.
• Znaki śledzenia piłki na słupkach prowadzących- Wykrywa nadmierne obciążenia boczne-systemów prowadnic kulkowych, zwykle spowodowane niezrównoważonymi siłami formowania. Działanie naprawcze: dodaj lub wyreguluj bloki pięty, aby pochłaniały nacisk boczny, lub zamień je na tuleje łożysk ślizgowych-, jeśli obciążenia boczne są chroniczne.
• Słyszalne trzaskanie lub ćwierkanie podczas produkcji- Wskazuje, że piloci walczą z podajnikiem z powodu-przesunięcia czasu podnoszenia rolki lub zużytych mechanizmów-podnoszenia rolki. Działanie naprawcze: ponownie skalibruj czas-zwolnienia podawania, sprawdź ruch-podnoszenia rolki i sprawdź, czy piloci nie są zgięci.
• Błędy postępu, które pogarszają się wraz z prędkością prasy- Wskazuje na opóźnienie sygnału w systemie-zwalniania podajnika, gdzie czas, jaki upłynął od sygnału sterownika do rzeczywistego podniesienia rolki, staje się znaczący przy wyższych prędkościach. Działanie naprawcze: przesuń sygnał-zwolnienia pilota, aby skompensować opóźnienie i sprawdź, czy czas opóźnienia jest ponownie kalibrowany w przypadku zmiany prędkości.

Każdy z tych symptomów ma swój początek w elemencie matrycy, który przesunął się poza zaprojektowaną tolerancję roboczą. System prowadzący jest w rzeczywistości układem nerwowym kości. Kiedy ulega degradacji, informacja o pozycji zostaje utracona, a na tym cierpią wszystkie dalsze operacje. Utrata precyzji najbardziej uderza w elementy sterujące ruchem taśmy pomiędzy pociągnięciami: ściągacze, elementy podnoszące i nacięcia obejściowe, które fizycznie kontrolują sposób, w jaki materiał wchodzi, przemieszcza się i wychodzi z matrycy.

Demontaż, podnoszenie i omijanie elementów z wycięciem

Systemy prowadzące informują matrycę, gdzie powinien znajdować się materiał. Elementy rozmontowujące i podnoszące fizycznie kontrolują, czy dotrą na miejsce. Za każdym razem, gdy stempel przecina lub formuje pasek, materiał chwyta go podczas wyjmowania. Za każdym razem, gdy prasa się otwiera, pasek musi czysto unosić się nad powierzchnią matrycy, aby mógł przejść do następnego stanowiska bez przeciągania po ostrych krawędziach lub uformowanych elementach. Za każdym razem, gdy obiekt utworzony z poprzedniej stacji przechodzi przez stację znajdującą się dalej, potrzebuje zezwolenia, aby móc podróżować bez kolizji. Elementy tłoczące odpowiedzialne za wszystkie trzy funkcje to ściągacze, elementy podnoszące i nacięcia obejściowe, które razem tworzą szkielet-przenoszący materiał każdej matrycy progresywnej.

Striptizerki i ich podwójna funkcja

Striptizerka wykonuje dwie prace za jednym pociągnięciem. W dół, podczas cięcia, przytrzymuje blachę płasko przy dolnej powierzchni matrycy. W drodze do góry wypycha materiał ze stempla, gdy się wycofuje. Bez odpowiedniego usuwania izolacji naturalna tendencja przebitego metalu do zapadania się wokół korpusu stempla spowoduje pociągnięcie paska do góry, zniekształcenie otworów prowadzących i zablokowanie narzędzia w ciągu kilku pociągnięć.

Funkcje te spełniają dwie zasadniczo różne konstrukcje ściągaczy, a wybór niewłaściwego może prowadzić do katastrofalnych w skutkach awarii narzędzi.

Ściągacze sprężynowe (pływające)

Ściągacze sprężyn to-obciążone sprężyną płytki zamontowane na górnej stopce matrycy, które otaczają stemple tnące. Przy każdym skoku opadają przed stemplami, spłaszczając materiał i mocno dociskając go do dolnej części matrycy przed rozpoczęciem cięcia. Jak wyjaśnia Art Hedrick, zapobiega to wiązaniu się materiału pomiędzy stemplami tnącymi podczas wprowadzania i wycofywania, ponieważ pasek jest już trzymany płasko i nie może się wyginać pod zestawem cewek lub kuszą.

Podczas suwu powrotnego naładowana sprężyną zgarniacz- pozostaje dociśnięty do materiału, podczas gdy stemple całkowicie wycofują się z blachy. Dopiero po pełnym wyciągnięciu stempla następuje zwolnienie nacisku sprężyny, co pozwala na swobodne uniesienie paska do następnego posuwu. Ta kontrolowana sekwencja eliminuje uderzenia i obciążenia udarowe, które występują, gdy sypki materiał uderza w sztywną płytę zgarniającą.

Zdzieracze sprężynowe oferują regulację ciśnienia poprzez wybór sprężyny, dostosowują się do zmian grubości materiału i zapewniają czystsze działanie. Kompromisem są wyższe koszty produkcji, okresowa wymiana sprężyn i potrzeba precyzyjnych obliczeń napięcia wstępnego śrub.

Ściągacze stałe (Ściągacze mostkowe)

Zgarniacze pełne, zwane także zdzieraczami mostkowymi lub zdzieraczami płytowymi, to sztywne płyty przykręcone bezpośrednio do dolnej matrycy. Zdejmują materiał ze stempli w miarę cofania się górnej matrycy, opierając się na stałej szczelinie pomiędzy płytą a powierzchnią matrycy, aby wyciągnąć arkusz z trzonów stempla.

Są proste, niedrogie i prawie nie wymagają konserwacji. Stwarzają one jednak zasadnicze problemy. Ponieważ nie utrzymują materiału płasko podczas cięcia, pasek może się wyginać, przesuwać na boki i zacinać pomiędzy stemplami. Niezrównoważone kąty ścinania na stemplach mogą popychać materiał na boki, a podczas wyciągania metal uderza w spód płyty, wysyłając obciążenia udarowe z powrotem do stempli. W matrycach progresywnych z wieloma stacjami przebijającymi, zdzieracze mostkowe stwarzają wystarczające ryzyko odkształcenia stempla, że ​​większość doświadczonych projektantów matryc w ogóle ich unika, z wyjątkiem najprostszych zastosowań.

Wstępne napięcie i podróż śruby ściągającej

Wydajność ściągacza sprężyny zależy od prawidłowego napięcia wstępnego śruby i obliczenia drogi. Śruby zgarniające (śruby pasowane) podtrzymują płytę zgarniającą z buta górnego, a ich długość określa, jak daleko płyta może przesunąć się względem stempli. Kluczowe parametry projektowe obejmują:

• Wstępnie załaduj- Początkowe ściskanie sprężyn przy całkowicie otwartej matrycy, zazwyczaj 10–15% pełnego ugięcia sprężyny. Dzięki temu zgarniacz styka się z materiałem z natychmiastową siłą, a nie swobodnie.
• Podróż służbowa- Dodatkowe ugięcie sprężyny występujące, gdy stemple przechodzą przez zgarniacz i wbijają się w materiał. To musi wystarczyć, aby umożliwić pełną penetrację stempla oraz prześwit w przycisku matrycy poniżej.
• Maksymalna granica ugięcia- Sprężyny nigdy nie powinny ściskać się powyżej wartości maksymalnej, zazwyczaj 50% swobodnej długości sprężyn matrycowych. Przekroczenie tego limitu powoduje przedwczesną awarię zmęczeniową.

Błędne obliczenia powodują albo niewystarczającą siłę zdzierania (stemple ciągną taśmę do góry) albo-zbyt ściśnięte sprężyny (sprężyny pękają, zgarniacz opada na powierzchnię matrycy, a stemple nigdy nie wchodzą w pełni w materiał).

Podnośniki, przerzucacze i systemy wyrzucania

Pomiędzy pociągnięciami pasek musi unosić się ponad powierzchnię matrycy, aby mógł się przesuwać bez przeciągania po krawędziach tnących, szynach podnoszących lub uformowanych elementach z poprzednich stacji. Podnośniki obsługują tę krytyczną funkcję.

Podnośniki to sprężynowe-bolce lub szyny zamontowane w dolnej matrycy, które popychają taśmę do góry w momencie cofnięcia się górnej matrycy. Podnoszą taśmę na stałą wysokość podawania, tworząc prześwit pomiędzy spodem taśmy a powierzchnią matrycy. Podnośniki typu bar- rozciągają się na całej szerokości paska, aby zachować płaskość i zapobiec zwiotczeniu pomiędzy punktami podparcia, co jest szczególnie ważne w przypadku cienkich materiałów, które łatwo się wyginają.

Wysokość podnośnika musi przekraczać najwyższy uformowany element na pasku. Jeśli jakakolwiek-forma, wytłoczenie lub element ciągniony skierowany w dół znajduje się poniżej wysokości elementu podnoszącego, pasek będzie ciągnął się po powierzchni matrycy podczas podawania, powodując nieprawidłowe-podawanie, wyboczenie paska i postępujące uszkodzenie zarówno narzędzia, jak i przedmiotu obrabianego.

Zasada ta wydaje się oczywista, ale jest jednym z najczęstszych błędów w konfiguracji matrycy progresywnej. W przypadku dodania lub modyfikacji stanowiska formowania w związku ze zmianami konstrukcyjnymi matrycy należy-ponownie ocenić wysokość podnośnika na każdym dalszym stanowisku, aby upewnić się, że nadal istnieje odpowiedni prześwit.

Przepychacze i wybijaki pozytywne pełnią odwrotną funkcję: wypychają gotowe części lub odpady z matrycy, zamiast podnosić taśmę. Kiedy stempel odcina część od taśmy, część ta może pozostać w otworze matrycy z powodu tarcia, przylegania oleju lub podciśnienia. Przerzutnik to obciążony sprężyną-boliec lub płytka wewnątrz wnęki matrycy, która przy następnym suwie popycha część lub kulę w dół (lub w górę), zapewniając opuszczenie matrycy przed następnym cyklem.

Powszechne są dwa podejścia do wyrzucania:

• Wyrzut-sprężynowy- Wykorzystuje mechaniczne sprężyny śrubowe lub podkładki uretanowe do wypychania części z wgłębień. Proste, niezawodne i wystarczające do większości zastosowań, w których części spadają grawitacyjnie po początkowym przemieszczeniu.
• Wyrzut pneumatyczny- Wykorzystuje określone w czasie podmuchy powietrza, aby wydmuchać części lub kule z wnęki matrycy. Niezbędne w zastosowaniach-z dużą prędkością, gdzie sama grawitacja nie jest w stanie wystarczająco szybko opróżnić części pomiędzy uderzeniami, lub w przypadku wyrzucania do góry wbrew grawitacji.

Nieodpowiedni wyrzut powoduje gromadzenie się ślimaków, podwójne uderzenia w zatrzymane części i uszkodzenie powierzchni kolejnych wytłoczek. Są to jedne z najbardziej frustrujących, sporadycznych awarii w produkcji, ponieważ pojawiają się losowo, dopóki nie powiążemy ich z osłabioną sprężyną wyrzutową lub zatkanym kanałem powietrza.

Nacięcia obejściowe i ich rola w przepływie materiału

Oto wyzwanie charakterystyczne dla matryc progresywnych: element utworzony na stanowisku trzecim musi przejść przez stanowiska czwarte, piąte, szóste i kolejne, bez kolizji z oprzyrządowaniem na dalszych stanowiskach. To rozliczenie nie zdarza się przez przypadek. Wymaga to celowego usunięcia lub dodania materiału wzdłuż krawędzi taśmy i właśnie to zapewniają nacięcia obejściowe.

Zrozumienie ujemnych i dodatnich nacięć obejściowych w matrycach do tłoczenia blachy jest niezbędne dla każdego, kto projektuje narzędzia progresywne lub rozwiązuje problemy z nimi. Każdy typ służy do innego celu w kontrolowaniu sposobu przemieszczania się paska przez matrycę:

• Ujemne nacięcia obejściowe- Materiał jest usuwany z krawędzi paska na określonym stanowisku, tworząc wycięcie lub relief, który zapewnia prześwit dla wcześniej utworzonych elementów, aby mogły przejść przez kolejne sekcje matrycy bez zakłóceń. Wyobraź sobie lancę skierowaną w dół, utworzoną na stanowisku drugim. Na stacjach od trzeciego do szóstego dolne bloki matrycy znajdują się na linii pasa lub powyżej niej. Bez ujemnego nacięcia wzdłuż tej lancy, uformowana wypustka uderzałaby w dalsze stale matrycowe za każdym razem, gdy taśma przesuwałaby się do przodu.
• Pozytywne nacięcia obejściowe- Zamiast usuwać materiał, dodatnie nacięcia to obszary, w których celowo pozostawia się dodatkowy materiał wzdłuż krawędzi paska, wystający na zewnątrz poza normalną linię przycięcia. Ten dodany materiał wzmacnia nośnik w obszarach, w których operacje formowania osłabiają przekrój poprzeczny paska-, zapobiegając rozciąganiu, rozrywaniu lub utracie sztywności nośnika pomiędzy stacjami.

Przeznaczenie nacięć obejściowych w tłocznikach wykracza poza zwykły luz. Ich projekt wpływa bezpośrednio na trzy-kluczowe wyniki produkcyjne:

• Stabilność taśmy- Szerokość, głębokość i położenie wycięcia określają, czy nośnik utrzymuje wystarczającą sztywność, aby można było podawać prosto. Nadmiernie-agresywne ujemne nacięcia osłabiają nośnik i powodują błądzenie paska.
• Niezawodność paszy- Jeśli uformowany element zetknie się z dalszym oprzyrządowaniem podczas podawania, taśma zatrzymuje się, przekrzywia się lub wygina. Odpowiednio dobrane nacięcia obejściowe całkowicie eliminują ten kontakt.
• Wskaźnik złomu- Każde ujemne nacięcie usuwa materiał, który staje się odpadem. Szersze wycięcia oznaczają więcej odpadów. Projektanci równoważą potrzeby dotyczące luzu z wykorzystaniem materiału, utrzymując szerokość karbu na minimalnym poziomie, co zapewnia niezawodny luz plus margines bezpieczeństwa w przypadku zmienności posuwu.

Planowanie wycięć obejściowych odbywa się podczas układania pasów, zazwyczaj w najwcześniejszej fazie projektowania. Jak zauważa Talan Products, źle zaplanowany układ taśmy zwiększa ilość złomu, powoduje nierówne siły i prowadzi do zużycia matrycy lub przewracania się taśmy, a konstrukcja karbu obejściowego jest głównym czynnikiem w tym równaniu. Inżynierowie często wielokrotnie korygują geometrię karbu podczas prób tłoczenia próbek przed ukończeniem oprzyrządowania produkcyjnego.

Każdy element omówiony w tej sekcji, zgarniacze, elementy podnoszące, przerzucacze i nacięcia obejściowe, ma na celu zapewnienie przewidywalnego przepływu materiału przez matrycę. Nie kształtują bezpośrednio części. Umożliwiają one elementom kształtującym wykonywanie swojej pracy, zapewniając, że materiał dociera we właściwej pozycji, pozostaje płaski podczas operacji, oczyszcza oprzyrządowanie po operacjach i jest czysto odprowadzany po zakończeniu. Jednak niezawodny przepływ materiału to tylko połowa równania jakości. Druga połowa dotyczy tego, czy same operacje cięcia i formowania dają krawędzie i wymiary zgodne ze specyfikacją, a to sprowadza się do tego, jak dokładnie kontrolowane są luzy i tolerancje w każdym elemencie roboczym narzędzia.

Normy luzu i tolerancji kontrolujące jakość części

Przepływ materiału zapewnia taśmę tam, gdzie powinna. Luz i tolerancja określają, co się dzieje, gdy oprzyrządowanie styka się z metalem. Każda krawędź cięcia, każdy pomiar wymiarowy wytłoczonej części ma swoje korzenie w szczelinie pomiędzy stemplem a matrycą oraz skumulowanej precyzji komponentów, które ją utrzymują. W projektowaniu tłoczników teoria staje się mierzalną jakością, a małe błędy w specyfikacji powodują duże problemy produkcyjne.

Możesz mieć strukturalnie idealną matrycę do blachy z bezbłędnymi systemami prowadnic i zoptymalizowanym układem pasków, ale jeśli luzy cięcia są nieprawidłowe lub tolerancje komponentów uległy przesunięciu, części schodzące z prasy natychmiast dają znać o zadziorach, zmianach wymiarów i przedwczesnym zużyciu narzędzia.

Luz-od stempla-do matrycy jako procent grubości materiału

Luz to pozioma odległość pomiędzy krawędzią tnącą stempla a krawędzią tnącą przycisku matrycy, wyrażona jako procent grubości materiału na stronę. To rozróżnienie „na stronę” ma znaczenie. Specyfikacja luzu 10% oznacza 10% grubości półfabrykatu po każdej stronie stempla, a nie całość. Szczelinę zaprojektowano tak, aby zrównała płaszczyzny pęknięć rozpoczynających się zarówno od krawędzi stempla, jak i matrycy, tak aby stykały się czysto w- przekroju poprzecznym materiału.

Podstawową zależnością wpływającą na wybór luzu jest wytrzymałość materiału. JakZespół inżynierów MISUMIwyjaśnia, mocniejsze, twardsze materiały wymagają większego prześwitu w porównaniu do słabszych, bardziej miękkich materiałów. Dzieje się tak dlatego, że twardsze materiały pękają wcześniej i pod większymi kątami, co wymaga większej przestrzeni pomiędzy krawędziami tnącymi, aby ścieżki pęknięć prawidłowo się zbiegły. Miękkie materiały odkształcają się bardziej przed pęknięciem, tolerując węższe szczeliny bez wytwarzania wtórnego ścinania.

Grubość przedmiotu obrabianego jest drugą zmienną. Ponieważ luz jest określony jako procent, grubszy materiał naturalnie wymaga większej szczeliny bezwzględnej. Luz 10% na materiale o grubości 1,0 mm wynosi 0,10 mm na stronę. W przypadku materiału o grubości 3,0 mm ten sam procent wymaga 0,30 mm na stronę, co stanowi znaczącą różnicę w precyzji wymaganej podczas konfiguracji oprzyrządowania matrycowego.

Co się stanie, gdy prześwit nie trafi w cel?

• Niewystarczający luz- Płaszczyzny pęknięcia stempla i matrycy nie zbiegają się. Materiał ścina się dwukrotnie, tworząc-podwójne pęknięcie krawędzi z wtórną strefą polerowania. Siły skrawania gwałtownie rosną, wzrasta wytwarzanie ciepła, a zużycie stempla znacznie przyspiesza. Oprzyrządowanie matrycy zasadniczo walczy z materiałem, zamiast go czysto ścinać.
• Nadmierny luz- Materiał wtacza się do otworu matrycy przed pęknięciem, tworząc duże strefy przetaczania i widoczne zadziory po stronie wylotowej. Jakość krawędzi pogarsza się, a kontrola wymiarowa otworu lub półwyrobu ucierpi, ponieważ materiał odkształca się bocznie przed zakończeniem cięcia.

Ogólna wartość bazowa w branży zaczyna się od około 10% na stronę stali miękkiej, ale nowoczesny rozwój narzędzi sugeruje, że nieco wyższe wartości w zakresie 11–20% mogą znacznie zmniejszyć naprężenia narzędzi i wydłużyć ich żywotność. W przypadku konkretnych zastosowań należy zawsze odwoływać się do arkuszy danych dostawców materiałów i ustalonych podręczników narzędzi, takich jakPodręcznik ICFG dotyczący danych procesowych do stemplowanialub karty techniczne dostawcy komponentów matrycy. Wartości prześwitu różnią się znacznie w zależności od rodziny materiałów, od stopów aluminium po zaawansowane-stale o wysokiej wytrzymałości, a użycie jednej uniwersalnej wartości do wszystkich zadań gwarantuje nieoptymalne wyniki.

Stan oprzyrządowania ma również wpływ na decyzje dotyczące luzu. Zużyte stemple i przyciski matryc skutecznie zmieniają luz funkcjonalny w miarę wzrostu promieni krawędzi. Matryca ustawiona z małym luzem na świeżym narzędziu może dryfować do akceptowalnego zakresu w miarę zużywania się krawędzi, podczas gdy narzędzie ustawione z nominalnym luzem na nowych komponentach może wytworzyć nadmierny efektywny luz na długo przed następnym zaplanowanym ponownym szlifowaniem.

Jak luz wpływa na wysokość zadziorów i jakość krawędzi

Dla inżynierów zajmujących się tłoczeniem odprawa nie jest liczbą abstrakcyjną. Kontroluje bezpośrednio mierzalne cechy jakościowe, które decydują o tym, czy części przejdą kontrolę, czy zostaną odrzucone. Ścięta krawędź dowolnej tłoczonej części zawiera cztery odrębne strefy, jak npbadania opublikowane w The Fabricatorbliższe dane:

1. Najazd- Odkształcenie plastyczne po stronie wejściowej, gdzie stempel początkowo zagina materiał w dół.
2. Strefa polerowania- Gładki, pionowy pas utworzony przez stempel ślizgający się po materiale przed inicjacją pęknięcia.
3. Strefa złamania- Chropowata, pochylona powierzchnia, na której materiał rozpada się w wyniku pęknięć rozprzestrzeniających się od krawędzi stempla i matrycy.
4. Bełkotać- Resztki uniesionego materiału po stronie wyjściowej – niepożądany produkt uboczny, który zwiększa się wraz z prześwitem i zużyciem narzędzia.

Stosunek stref polerowania i pękania zmienia się przewidywalnie wraz z prześwitem. Większy luz zwiększa strefę polerowania, ponieważ stempel wnika głębiej, zanim nastąpi pęknięcie. Mniejszy luz zmniejsza polerowanie i zwiększa strefę pęknięć, ponieważ pęknięcia zaczynają się wcześniej i rozprzestrzeniają się w większej ilości materiału. Każda skrajność powoduje niedopuszczalne krawędzie: zbyt ciasne powoduje podwójne ścinanie, zbyt luźne powoduje nadmierne zadziory i rolowanie.

Oto sygnał diagnostyczny, na który zwracają uwagę doświadczeni technicy narzędzi do tłoczenia metali i matryc: odwrócenie kierunku zadziorów. W normalnych warunkach po stronie matrycy (na dole) wytłoczonej części stale tworzą się zadziory. Kiedy luz wykracza daleko poza optymalny zakres, po stronie stempla- mogą pojawić się zadziory lub tworzyć się nieregularnie wokół obwodu cięcia. To odwrócenie mówi, że mechanika pękania uległa zasadniczej zmianie i luz wymaga natychmiastowej korekty.

Badania nad zaawansowanymi stalami-o wysokiej wytrzymałości, takimi jak DP980, pokazują, że wysokość zadziorów rośnie wraz ze zwiększonym luzem i jednocześnie zużyciem narzędzia. W miarę kumulowania się cykli skrawania i stępiania krawędzi narzędzi efektywny luz wzrasta nawet bez fizycznych zmian w geometrii matrycy. Zarówno wysokość zadziorów, jak i głębokość polerowania zwiększają się w miarę postępu zużycia, co stanowi mierzalny wskaźnik wyprzedzający zbliżania się do konserwacji matrycy.

Układanie tolerancji komponentów i jego skumulowany efekt

Luz jest określony na styku stempla-z-matrycą, ale utrzymanie tego luzu zależy od dokładności wymiarowej każdego elementu w łańcuchu pomiędzy tłokiem prasy a powierzchnią matrycy. W tym miejscu układanie tolerancji staje się krytyczne w projektowaniu matryc.

Weź pod uwagę to, co znajduje się pomiędzy końcówką stempla a przyciskiem matrycy w typowym narzędziu progresywnym: siłownik prasy, górny klocek, płyta nośna, płyta ustalająca, korpus stempla, kołki prowadzące, tuleje prowadzące, klocek dolny i płyta matrycy. Każdy element ma swoją własną tolerancję wymiarową. Średnica kołka prowadzącego ma zakres tolerancji. Otwór tulei ma zakres tolerancji. Średnica korpusu stempla ma zakres tolerancji. Położenie otworu płyty matrycy ma zakres tolerancji. Kiedy wszystkie te zmiany są zbieżne w tym samym kierunku, w najgorszym przypadku skumulowane przesunięcie może wypchnąć rzeczywisty luz znacznie poza określoną wartość.

W najgorszym-przypadku analiza tolerancji zakłada, że ​​wszystkie funkcje jednocześnie osiągnęły swoje ekstremalne wartości graniczne. Gwarantuje to 100% sukces montażu, ale wymaga bardzo wąskich indywidualnych tolerancji, co zwiększa koszty produkcji. Metody statystyczne, takie jak suma pierwiastkowa kwadratów, obliczają prawdopodobną zmienność w oparciu o rozkład normalny, umożliwiając szersze indywidualne tolerancje przy jednoczesnym zachowaniu akceptowalnej wydajności na poziomie-zespołu. Większość oprzyrządowania do matryc produkcyjnych wykorzystuje podejście hybrydowe: krytyczne funkcje, takie jak pasowanie stempla-do-tulejki, zapewniają wąskie tolerancje, podczas gdy mniej wrażliwe funkcje wykorzystują standardowe ograniczenia produkcyjne.

W seriach produkcyjnych tolerancje nie nakładają się tylko na siebie podczas montażu. Rosną. Tuleje prowadzące zużywają się i powiększają luz. Korpusy stempli zużywają się poniżej średnicy nominalnej. Otwory płyty matrycy powiększają się w wyniku wielokrotnego wejścia stempla. Otwory na kołki ustalające wydłużają się pod wpływem cyklicznego obciążenia. Każda z tych zmian przesuwa efektywny prześwit na krawędzi tnącej, a skumulowany dryf przyspiesza wraz ze wzrostem liczby trafień.

Oto typowe-defekty części tłoczonych oraz warunki tolerancji lub luzu, które są przyczyną każdego z nich:

• Nadmierne zadziory tylko po jednej stronie- Nierówny luz spowodowany zużyciem tulei prowadzącej lub ugięciem klocka matrycy, powodujący przesunięcie stempla w bok względem otworu matrycy.
• Stopniowo zwiększaj wysokość zadziorów w trakcie cyklu produkcyjnego- Postępujące zużycie krawędzi stempla zwiększające efektywny luz bez konieczności zmiany ustawień.
• Stan krawędzi podwójnego-ścinania- Zbyt mały luz, zwykle wynikający z kumulowania się tolerancji, gdy wiele komponentów znajduje się jednocześnie po małej stronie ich zakresu.
• Dryf wymiarowy od dziury-do-dziury między stacjami- Zużycie sworznia prowadzącego lub powiększenie otworu tulei powodujące skumulowany błąd rejestracji na pasku.
• Przerywane ciągnięcie ślimaka- Zużycie otworu przycisku matrycy zmniejsza tarcie zatrzymujące ślimaki, umożliwiając przedostawanie się ślimaków z powrotem przez materiał za pomocą stempla.
• Zmienność-części-pogłębiająca się wraz z szybkością- Rozszerzalność cieplna elementów matrycy przy dużych prędkościach skoku zmienia efektywne luzy i pasowania.
• Zmiana współczynnika strefy pękania krawędzi w czasie- Łączne zużycie stempla i matrycy zmieniające punkt inicjacji pęknięcia i ścieżkę propagacji pęknięcia.

Każda z tych defektów ma określoną ścieżkę naprawczą, ale wszystkie mają wspólny rdzeń: zależność precyzji między współpracującymi komponentami przekroczyła akceptowalne granice. Monitorowanie tego dryfu poprzez pomiar zadziorów, śledzenie trendów wymiarowych i okresową weryfikację luzu oddziela proaktywną konserwację matrycy od reaktywnego gaszenia pożarów.

Inżynierowie pracujący nad złożonymi wyzwaniami związanymi z optymalizacją luzu i kontrolą zadziorów, szczególnie w przypadku wielostanowiskowych- matryc progresywnych, w których interakcje tolerancji obejmują dziesiątki komponentów, odnoszą korzyści ze współpracy ze specjalistami ds. narzędzi, którzy rozumieją te współzależności na poziomie systemu.Niestandardowe rozwiązania w zakresie tłoczników YICHENzapewniają inżynierom możliwość-zaawansowanego wsparcia projektowego w zakresie specyfikacji prześwitów, optymalizacji przepływu materiałów i-precyzji na poziomie komponentów, która utrzymuje układanie tolerancji w kontrolowanych granicach w-masowych seriach produkcyjnych.

Luz i tolerancja definiują jakość, jaką może dzisiaj wytworzyć Twoja matryca. Jednak to, jak długo utrzymuje tę jakość, zależy od elementu, z którym narodziło się narzędzie: właściwości materiału, obróbki cieplnej i powłok powierzchniowych nałożonych na każdy element roboczy, zanim trafi on do prasy.

Materiały, powłoki i obróbka cieplna części matryc

Luz i tolerancja definiują relację dokładności pomiędzy współpracującymi komponentami. Jednak materiał fizyczny, z którego wykonane są te komponenty, określa, jak długo utrzymuje się ta precyzja w warunkach produkcyjnych. Idealnie oszlifowany stempel z idealnym luzem nadal zawodzi przedwcześnie, jeśli jest wykonany z niewłaściwej stali narzędziowej, niewłaściwie poddany obróbce cieplnej lub pozostawiony bez powłoki w zastosowaniu wymagającym ochrony powierzchni. Wybór materiałów, obróbka cieplna i technologia powlekania odróżniają matryce narzędziowe, które wykonują miliony cykli, od tych, które wymagają ponownego szlifowania co 50 000 uderzeń.

Wybór stali narzędziowej według funkcji komponentu

Nie każdy element matrycy tłoczącej ma ten sam profil naprężeń, więc nie każdy element wymaga tego samego materiału. Wybór stali narzędziowej ze względu na funkcję, a nie przyzwyczajenie, jest jedną z najbardziej wpływowych decyzji podejmowanych przez projektanta matryc.

Zastanów się, czego właściwie doświadcza każda grupa funkcjonalna podczas produkcji:

• Elementy wycinające (stemple, wykrojniki, wkładki)- Są to zużycie ścierne powierzchni czołowej spowodowane powtarzającym się ścinaniem materiału, uderzeniami spowodowanymi-przebiciem i gromadzeniem się ciepła na krawędzi skrawającej. Wymagają maksymalnej twardości i odporności na ścieranie. Stale narzędziowe-do pracy na zimno z serii D-, takie jak D2 o wysokiej zawartości chromu, wyróżniają się tutaj, ponieważ cząstki węglika zapewniają im odporność na ścieranie i wielokrotny kontakt, wydłużając żywotność narzędzi w długich seriach produkcyjnych.
• Elementy konstrukcyjne (stopki matrycy, płyty nośne)- Pochłaniają one tonaż, są odporne na odkształcenia i zachowują stabilność wymiarową przez miliony cykli. Wytrzymałość i sztywność mają większe znaczenie niż ekstremalna twardość powierzchni. Stale średnio-węglowe lub wstępnie-utwardzane stale stopowe zapewniają wymaganą sztywność bez kruchości, którą wprowadzają gatunki o wysokiej-twardości.
• Elementy formujące (stemple, podkładki ciągnące, stale przecierane)- Stykają się z szerokimi powierzchniami materiału pod wysokimi obciążeniami ściskającymi i tarciem ślizgowym. Potrzebują równowagi między twardością, odpornością na zużycie i wytrzymałością, aby wytrzymać pękanie pod wpływem uderzenia. Gatunki utwardzane w powietrzu, takie jak A2, zapewniają tę równowagę, łącząc rozsądną odporność na zużycie z wytrzymałością wystarczającą do zastosowań w zakresie formowania o umiarkowanych-obciążeniach.
• Komponenty-obciążone wstrząsami (stemple nacinające, ciężkie stemple wygaszające)- Pochłaniają one powtarzające się obciążenia udarowe, które mogą powodować odpryski lub pęknięcia kruchej stali. Odporne na wstrząsy gatunki-serii S-, takie jak S7, są odporne na uderzenia i mogą absorbować powtarzające się obciążenia udarowe bez pękania.

Proces obróbki cieplnej przekształca surową stal narzędziową w stan roboczy w trzech etapach: austenityzacja (ogrzewanie w celu przekształcenia struktury krystalicznej), hartowanie (szybkie chłodzenie w celu wytworzenia martenzytu) i odpuszczanie (ponowne podgrzewanie w celu zmniejszenia kruchości przy jednoczesnym zachowaniu twardości). Metoda hartowania, czy to w wodzie, w oleju, czy w powietrzu, definiuje serię stali narzędziowych i określa stabilność wymiarową podczas hartowania. Stale hartowane na powietrzu-odkształcają się mniej niż stale-hartowane w wodzie, co ma istotne znaczenie w przypadku skomplikowanych narzędzi matrycowych o wąskich tolerancjach geometrycznych.

Dokładne wartości HRC i protokoły odpuszczania można znaleźć w arkuszach danych dostawcy stali. Zakresy twardości różnią się w zależności od gatunku: bardziej miękkie-wstępnie hartowane gatunki, takie jak P20, charakteryzują się twardością około 28-32 HRC, co ułatwia obróbkę, podczas gdy w pełni hartowane stale do pracy na zimno mogą przekraczać 60 HRC. Określenie właściwej kombinacji gatunku i obróbki cieplnej dla funkcji każdego komponentu, zamiast stosowania jednego gatunku w całej matrycy, optymalizuje zarówno wydajność, jak i koszty.

Powłoki powierzchniowe wydłużające żywotność podzespołów

Nawet najlepsza stal narzędziowa w końcu się zużywa. Powłoki powierzchniowe dodają dodatkową warstwę ochronną, która zmniejsza tarcie, zapobiega przyleganiu materiału i wydłuża okresy między ponownym szlifowaniem. Powłoki PVD (fizyczne osadzanie z fazy gazowej) to najpowszechniejsza technologia stosowana do matryc w zastosowaniach inżynieryjnych, polegająca na osadzaniu cienkich, niezwykle twardych warstw na powierzchniach komponentów w stosunkowo niskich temperaturach, które nie mają wpływu na obróbkę cieplną podłoża.

Oto jak najpopularniejsze powłoki odpowiadają zastosowaniom w tłocznikach:

• TiN (azotek tytanu)- Złota-standardowa, uniwersalna powłoka-. Dzięki mikro-twardości wynoszącej około 2200 HV TiN zapewnia dobrą ogólną odporność na ścieranie podczas przebijania i operacji wykrawania stali miękkiej. Jest powszechnie dostępny,-opłacalny i stanowi praktyczny pierwszy krok w kierunku wydłużenia trwałości narzędzi w przypadku standardowych komponentów matryc.
• TiCN (węgloazotek tytanu)- Twardsze, wytrzymalsze ulepszenie w stosunku do TiN o mikro-twardości około 3400 HV i niższym współczynniku tarcia wynoszącym 0,2 w porównaniu z TiN wynoszącym 0,6. TiCN doskonale sprawdza się w-wysokiej wydajności skrawania i jest szczególnie skuteczny w przypadku formowania metalu na stali nierdzewnej, gdzie jego zwiększona udarność wytrzymuje większe siły skrawania.
• DLC (diament-jak węgiel)- Dostępna powłoka o najniższym tarciu, ze współczynnikami poniżej 0,1 i twardością sięgającą 4000 HV. DLC to-sprawdzone rozwiązanie do formowania stempli przy obróbce aluminium, ponieważ jego właściwości zapobiegające-zacieraniu zapobiegają przyleganiu materiału, który jest problemem w przypadku niepowlekanych narzędzi w przypadku miękkich metali. Kiedy aluminium spawa się z formującą powierzchnią stempla, w każdej kolejnej części powstają defekty powierzchniowe. DLC eliminuje ten tryb awarii.
• CrN (azotek chromu)- Zapewnia niskie naprężenia wewnętrzne, doskonałą przyczepność do podłoża i wysoką odporność na korozję. Jego wytrzymałość i umiarkowana twardość (około 2000 HV) sprawiają, że nadaje się do narzędzi formujących i zastosowań związanych z formowaniem tworzyw sztucznych, gdzie głównym problemem jest zużycie adhezyjne, a nie ścieranie.
• Azotowanie- Proces dyfuzyjny, a nie osadzana powłoka. Atomy azotu wnikają w powierzchnię stali, tworząc twardą obudowę, nie dodając mierzalnej grubości. Dzięki temu azotowanie jest idealne w przypadku komponentów o małych wymaganiach wymiarowych, które nie mogą pomieścić warstwy powłoki, takich jak ściśle-pasujące kołki prowadzące lub precyzyjne guziki matrycowe.

Wybór powłoki nie zależy tylko od twardości. Współczynnik tarcia, grubość powłoki i właściwości przyczepności wpływają na to, czy dana obróbka faktycznie poprawia wydajność w konkretnym zastosowaniu. Powłoka o wysokiej-twardości i słabej przyczepności rozwarstwia się pod powtarzającymi się uderzeniami wewnątrz matrycy tłoczącej, tworząc zanieczyszczenia, które uszkadzają zarówno narzędzia, jak i wytłoczone części.

Kiedy wybrać standardowe części z katalogu zamiast komponentów niestandardowych

Każdy inżynier w końcu staje przed tą decyzją: zaopatrzyć się w standardowe komponenty z katalogu lub zainwestować w-niestandardowe alternatywy. Żadna odpowiedź nie jest uniwersalnie poprawna. Właściwy wybór zależy od wielkości produkcji, złożoności części i tego, czy--z półki specyfikacje rzeczywiście spełniają Twoje wymagania dotyczące wydajności.

Standardowy stempel od dostawcy katalogowego jest dostarczany ze znanym certyfikatem materiałowym, udokumentowaną obróbką cieplną i ustalonymi danymi dotyczącymi wydajności. Zamawiasz w poniedziałek, odbierasz w czwartek i instalujesz, mając pewność, że specyfikacje są zgodne z opublikowanymi przez producenta. Ta przewidywalność ma realną wartość, zwłaszcza w przypadku wymian konserwacyjnych, gdzie koszty przestojów przewyższają koszty podzespołów.

Niestandardowe komponenty trwają dłużej i kosztują więcej w przeliczeniu na jednostkę, ale pozwalają zoptymalizować geometrię, materiał, powłokę i tolerancję pod kątem konkretnego zastosowania. Niestandardowy stempel szlifowany według zastrzeżonego profilu, pokryty-specyficznym dla danego zastosowania DLC i utrzymywany w mniejszych-niż{-standardowych tolerancjach, może pod względem trwałości narzędzia przewyższać katalogowy odpowiednik pod względem trwałości narzędzia, szczególnie w przypadku wymagających materiałów, takich jak zaawansowana-stal o wysokiej wytrzymałości lub gruba stal nierdzewna.

Praktyczne podejście stosowane przez większość narzędziowni jest hybrydowe. Standardowe komponenty katalogowe obsługują proste operacje: okrągłe stemple przebijające, typowe średnice pilotów, standardowe kołki prowadzące i tuleje. Niestandardowe komponenty są stosowane tam, gdzie wydajność ma największe znaczenie: główna stacja zaślepiająca, stempel formujący o kluczowym znaczeniu, który kształtuje powierzchnię kosmetyczną, lub przycisk matrycy określający cechę wąskiej-tolerancji. Strategia ta pozwala utrzymać koszty w zarządzaniu, koncentrując inwestycje tam, gdzie zapewniają najwyższy zwrot w postaci trwałości narzędzia i jakości części.

Jak zauważa Jennison Corporation, oprzyrządowanie niestandardowe zostało zaprojektowane tak, aby zachować określone tolerancje i zapewnić spójność, której nie można dorównać oprzyrządowaniu dostosowanym lub standardowym, gdy geometria części jest niepowtarzalna lub wymagania wymiarowe są małe. Ekonomika zdecydowanie przesuwa się w stronę niestandardowych przy większych nakładach, gdzie początkowa inwestycja amortyzuje się przez tysiące lub miliony cykli, a przewaga kosztu części zwiększa się przy każdym skoku prasy.

Wybór odpowiedniego materiału, powłoki i strategii pozyskiwania każdego komponentu zapewnia narzędziom matrycowym właściwości fizyczne umożliwiające utrzymanie jakości przez długie kampanie produkcyjne. Jednak właściwości na poziomie komponentów przekładają się na wyniki na poziomie systemu tylko wtedy, gdy te komponenty są określone, pozyskiwane i konserwowane w ramach spójnej strategii powiązanej z konkretnymi wymaganiami operacyjnymi, materiałowymi i objętościowymi.

Wybór i pozyskiwanie odpowiednich komponentów matrycy

Właściwości materiału i powłoki zapewniają poszczególnym komponentom odpowiednią odporność fizyczną. Jednak odporność na poziomie komponentu staje się-niezawodnością na poziomie produkcji dopiero wtedy, gdy każda część matrycy jest określona, ​​pozyskiwana i konserwowana w ramach ujednoliconej strategii. Różnica między matrycą, która działa przewidywalnie przez miliony uderzeń, a matrycą wymagającą ciągłego gaszenia pożaru, zwykle nie jest pojedynczym złym elementem. Jest to rozbieżność pomiędzy specyfikacjami komponentów a rzeczywistymi wymaganiami operacji tłoczenia, przetwarzanego materiału lub docelowej wielkości produkcji.

Dopasowanie specyfikacji komponentów do operacji tłoczenia

Wielkość produkcji jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na decyzje dotyczące gatunku komponentów. Wyobraź sobie budowanie prototypu matrycy dla 500 przykładowych części. Wysokiej jakości stale narzędziowe, egzotyczne powłoki i-niestandardowe szlifowane detale zwiększają koszty, które nigdy nie zostaną zwrócone w tak krótkim okresie. Miękkie, tańsze materiały, takie jak-wstępnie utwardzany P20 lub nawet płytki ze stali miękkiej, sprawdzają się tutaj doskonale, ponieważ narzędzie nigdy nie zgromadzi wystarczającej liczby uderzeń, aby zużycie miało znaczenie. Tłoczenie części w prototypach polega na sprawdzaniu geometrii, a nie na przetrwaniu produkcji.

Skaluj tę samą geometrię do matrycy samochodowej, która ma produkować 2 miliony części rocznie, a rachunek zostanie całkowicie odwrócony. Każdy element układu matrycy i tłoczenia musi być określony pod kątem maksymalnej trwałości: najwyższej jakości-stal do pracy na zimno lub-stal szybkotnąca, powłoki PVD lub CVD, precyzyjne-pasowanie szlifowane i hartowane komponenty zapasowe. Początkowa inwestycja w doskonałe narzędzia do tłoczenia i komponenty matryc zwraca się wielokrotnie w postaci skrócenia przestojów, dłuższych okresów między kolejnymi szlifowaniami i stałej jakości części w całej kampanii.

Tłoczony materiał ma równie duże znaczenie. Stal miękka jest wybaczająca: powoduje umiarkowane zużycie narzędzi, toleruje standardowe luzy i nie zaciera się łatwo na niepokrytych powierzchniach. Stal nierdzewna-twardnieje agresywnie i wymaga twardszych stali narzędziowych oraz-powłok przeciwciernych. Zgrubienia aluminiowe w kontakcie z niepowlekaną stalą, wymagające DLC lub polerowanych powierzchni na każdym szczególe formującym. Zaawansowane stale-o wysokiej wytrzymałości (AHSS), takie jak DP600 i DP980, powodują poważne zużycie ścierne, które, jakbadania opublikowane w The Fabricatorpotwierdza, powoduje, że konwencjonalne materiały matrycowe ulegają uszkodzeniu w wyniku silnego zatarcia już po kilkuset wytłoczkach bez odpowiednich powłok. W przypadku zastosowań AHSS zaleca się kombinacje takie jak D2 z powłokami PVD CrN lub CVD TiC, aby osiągnąć akceptowalną trwałość narzędzia w operacjach tłoczenia metali.

Te-decyzje podejmowane pod kątem materialnym wpływają jednocześnie na każdą kategorię funkcjonalną. Elementy konstrukcyjne mogą wymagać ulepszonej stali, aby wytrzymać większe siły formujące wymagane przez AHSS. Elementy skrawające wymagają twardszych gatunków i powłok. Narzędzia do formowania wymagają-obróbki zapobiegającej zacieraniu się. Systemy prowadnic wymagają ciaśniejszych pasowań, aby zachować zmniejszone luzy, których wymagają materiały o-wytrzymałości. Określenie jednej kategorii oddzielnie bez uwzględnienia tego, jak tłoczony materiał obciąża cały system, prowadzi do tego, że najsłabsze ogniwo ulega awarii w pierwszej kolejności i spowalnia produkcję.

Częstotliwości konserwacji i strategia monitorowania zużycia

Zużywają się nawet doskonale określone komponenty. Celem nie jest wyeliminowanie konserwacji, ale przewidzenie jej na tyle dokładnie, aby nigdy nie tracić czasu produkcyjnego na nieplanowane awarie. JakWytyczne dotyczące konserwacji firmy Stansomaticpodkreślamy, celem każdego programu konserwacji narzędzi do tłoczenia jest zero nieplanowanych przestojów, osiągane poprzez proaktywną kontrolę powiązaną z mierzalnymi wskaźnikami, a nie z arbitralnymi harmonogramami kalendarzowymi.

Trzy mierzalne sygnały informują Cię, kiedy wytłoczone komponenty odbiegają od specyfikacji:

• Pomiar zadziorów- Najbardziej bezpośredni i dostępny wskaźnik. Wysokość zadziorów rośnie w miarę stępiania krawędzi stempla i zwiększania się efektywnego prześwitu. Ustal podstawową wysokość zadziorów na świeżym narzędziu i śledź ją w regularnych odstępach czasu. Kiedy wysokość zadziorów zbliża się do maksymalnej dopuszczalnej specyfikacji klienta, należy zaplanować ponowne szlifowanie, zanim przekroczy ona limit.
• Trendy wymiarowe- Mierz krytyczne cechy części w ustalonych odstępach czasu (co 10 000 lub 50 000 trafień w zależności od czułości tolerancji) i wykreśl wyniki. Dryft wymiarowy w jednym kierunku wskazuje na postępujące zużycie określonego elementu. Dryft, który koreluje z wieloma punktami funkcji, kierując degradacją systemu lub wzrostem temperatury.
• Kontrola wzrokowa- Ślady zatarcia na stemplach formujących, linie śledzenia na słupkach prowadzących, zużycie polerskie na przyciskach matrycy i zarysowania powierzchni na płytach zdzierających zapewniają wczesne ostrzeżenie, zanim wpłyną one w wymierny sposób na jakość części.

Częstotliwość ostrzenia stempli różni się znacznie w zależności od materiału, powłoki i szybkości produkcji, ale zasada pozostaje niezmienna: ponowne szlifowanie należy przeprowadzać przed pogorszeniem się stanu krawędzi na tyle, aby wpłynąć na jakość części, a nie później. Tuleje prowadzące wymagają wymiany, gdy zmierzony luz do słupka prowadzącego przekracza pierwotną specyfikację systemu o więcej niż dopuszczalny wzrost tolerancji dla wymagań dotyczących luzu cięcia. Tuleja, która zyskała 0,001 cala luzu, skutecznie przesuwa stosunek stempla-do-matrycy o tę samą wartość.

Ustanawianie harmonogramów konserwacji zapobiegawczej powiązanych z liczbą trafień, zgodnie z zaleceniami Ming Chiang Precision, obejmujących kontrolę i ostrzenie co 100 000 cykli, zapewnia zespołom konserwacyjnym przewidywalny rytm. Konkretny odstęp zależy od wymagań dotyczących narzędzi, materiałów i jakości, ale ramy mają zastosowanie uniwersalne.

Oto priorytety konserwacji uszeregowane od najbardziej krytycznych do najmniej monitorowanych, w oparciu o ich bezpośredni wpływ na jakość części i ryzyko nieplanowanych przestojów:

1. Stan krawędzi stempla i matrycy- Bezpośrednio kontroluje wysokość zadziorów i jakość krawędzi każdej wytłoczonej części. Noszenie tutaj to najszybsza droga do złomowania.
2. Luz sworznia prowadzącego i tulei- Wpływa jednocześnie na wyrównanie każdej operacji cięcia i formowania. Związki degradacyjne na wszystkich stacjach.
3. Średnica i stan sworznia prowadzącego- Kontroluje dokładność rejestracji pasków. Zużyte piloty powodują postępujący błąd wymiarowy całego zespołu tłoczonej części mechanicznej.
4. Siła sprężyny (butle z azotem, sprężyny matrycowe, uretan)- Wymuszona degradacja zmienia zachowanie podczas usuwania, ciśnienie formowania i trzymanie materiału-. Zmęczenie sprężyn bez widocznego ostrzeżenia.
5. Stan zgarniacza i szyny podnoszącej- Zużyte podnośniki powodują problemy z podawaniem i opór taśmy. Zużyte ściągacze powodują ciągnięcie ślimaków i uszkodzenia stempla.
6. Wyrównanie konstrukcyjne (kołki ustalające, płaskość buta, płyty oporowe)- Najwolniej ulega degradacji, ale najtrudniej wykryć bez demontażu. Okresowa weryfikacja podczas planowej konserwacji zapobiega skumulowanemu dryftowi.

Współpraca z właściwym dostawcą narzędzi

Jakość podzespołów zaczyna się od stojącego za nimi dostawcy. Oceniając partnera w zakresie matryc i tłoczników, nie kupujesz tylko metalu. Kupujesz ocenę inżynieryjną, precyzję produkcji, identyfikowalność materiałów i zdolność rozwiązywania problemów, których nie rozwiązują gotowe katalogi. Właściwy partner rozumie, że wykrojnik to zintegrowany system, a nie zbiór niezależnych części.

Oto kluczowe kryteria oceny przy wyborze partnera w zakresie podzespołów do tłoczników:

• Pełne-wsparcie inżynieryjne systemu - Niestandardowe rozwiązania w zakresie tłoczników YICHENpołącz inżynierów zajmujących się narzędziami, aby mogli-projektować specjalistyczną wiedzę na poziomie konstrukcji matrycy, doboru komponentów, stempli, podnośników, nacięć obejściowych, kontroli zadziorów, optymalizacji prześwitów i przepływu materiału. Wsparcie na poziomie-systemu oznacza, że ​​inżynierowie otrzymują rozwiązania dla współzależnych wyzwań, a nie pojedyncze wybory z katalogu.
• Możliwość produkcji na zamówienie- Możliwość wytwarzania-niestandardowych geometrii, zastrzeżonych profili i komponentów-specyficznych dla aplikacji, gdy opcje katalogowe nie spełniają wymagań wydajnościowych.
• Identyfikowalność i certyfikacja materiałów- Udokumentowane gatunki stali, zapisy obróbki cieplnej i weryfikacja twardości każdego dostarczonego komponentu. Identyfikowalność nie podlega-negocjacjom w przypadku zastosowań matryc do tłoczenia w branży motoryzacyjnej, gdzie audyty jakości identyfikują defekty aż do poszczególnych komponentów narzędzi.
• Czas reakcji inżynierii- Kiedy matryca ulegnie awarii i produkcja zostanie zatrzymana, jak szybko dostawca może zapewnić wskazówki techniczne, komponenty zamienne lub modyfikacje projektu? W środowiskach stemplowania o dużej{1}nakładowości godziny liczą się bardziej niż dni.
• Współpraca w zakresie powłok i obróbki powierzchni- Dostęp do pełnej gamy procesów PVD, CVD i dyfuzyjnych dostosowanych do konkretnego materiału i zastosowania, nieograniczony do jednej lakierni.
• Skalowalność od prototypu-do-produkcji- Partner, który wspiera Cię od początkowego przykładowego oprzyrządowania, poprzez optymalizację produkcji i bieżącą wymianę w ramach konserwacji, zachowując ciągłość wiedzy inżynierskiej przez cały cykl życia narzędzia.

Branża tłoczenia w dalszym ciągu dąży do stosowania lżejszych materiałów, węższych tolerancji i wyższych prędkości produkcji. Tendencje te sprawiają, że wybór komponentów jest bardziej wymagający, a nie mniej. Każda decyzja dotycząca gatunku stali narzędziowej, rodzaju powłoki, specyfikacji luzu i częstotliwości konserwacji wiąże się z podstawowym wyzwaniem inżynierskim: zapewnieniem współpracy dziesiątek precyzyjnych komponentów w ramach zintegrowanego systemu, skok za skokiem, przez miliony cykli. Inżynierowie, którzy podchodzą do swoich narzędzi z perspektywy systemu-, wspierani przez partnerów, którzy ją podzielają, konsekwentnie osiągają lepsze wyniki niż ci, którzy traktują komponenty matryc jako zakup towarów wymiennych.

Często zadawane pytania dotyczące części matryc do tłoczenia

1. Jakie są główne elementy tłocznika?

Matryca do tłoczenia zawiera sześć kategorii funkcjonalnych komponentów: części konstrukcyjne (płytki matrycowe, równoległościny), części tnące (stemple, guziki matrycowe, wkładki), części formujące (stemple, podkładki ciągnące, sprężyny azotowe), części prowadzące (kołki prowadzące, tuleje, kołki prowadzące), części do ściągania i podnoszenia (zdzieraki, podnośniki, nacięcia obejściowe) i części sprężynujące (cylindry azotowe, uretan, sprężyny śrubowe). Każda kategoria zależy od innych, aby wyprodukować spójne części tłoczone. Przy określaniu tych komponentów do złożonych zastosowań współpraca ze specjalistami takimi jak YICHEN (https://www.yichen-group.com/stamping-die/) zapewnia wsparcie inżynieryjne na poziomie-systemu we wszystkich kategoriach funkcjonalnych.

2. W jaki sposób luz stempla-do-matrycy wpływa na jakość tłoczonej części?

Luz między stemplem a-matrycą, odstęp pomiędzy krawędziami tnącymi stempla i matrycy, wyrażony jako procent grubości materiału na stronę, bezpośrednio kontroluje wysokość zadziorów, stopień pękania krawędzi i dokładność wymiarową. Niewystarczający luz powoduje podwójne-obcięcie krawędzi, zwiększone siły skrawania i przyspieszone zużycie stempla. Nadmierny luz powoduje powstawanie dużych zadziorów i stref przewrócenia. Optymalna wartość różni się w zależności od rodzaju materiału: twardsze materiały wymagają większego prześwitu, ponieważ pękają wcześniej pod większymi kątami, podczas gdy miękkie materiały tolerują węższe szczeliny. Monitorowanie odwrócenia kierunku zadziorów jest kluczowym sygnałem diagnostycznym wskazującym, że luz wypłynął poza dopuszczalny zakres.

3. Jaka jest różnica pomiędzy stripperem sprężynowym a stripperem pełnym w tłoczniku?

Zgarniacz sprężynowy to pływająca płyta zamontowana do górnej stopy matrycy za pomocą sprężyn, która utrzymuje materiał płasko przed rozpoczęciem cięcia i usuwa go ze stempli podczas wycofywania. Zapewnia regulowane ciśnienie, dostosowuje się do zmian grubości i zapewnia kontrolowane działanie zdzierające. Zgarniacz pełny (mostkowy) to sztywna płyta przykręcona do dolnej matrycy, która usuwa materiał wyłącznie podczas suwu powrotnego, bez przytrzymywania go podczas cięcia. Chociaż zdzieracze lite są tańsze i prostsze, umożliwiają wyginanie się i przesuwanie materiału podczas cięcia, stwarzając ryzyko odkształcenia stempla. Większość projektantów progresywnych matryc preferuje ściągacze sprężynowe ze względu na doskonałą kontrolę paska.

4. Czym są nacięcia obejściowe i dlaczego są ważne w tłocznikach progresywnych?

Nacięcia obejściowe to celowe modyfikacje materiału wzdłuż krawędzi pasa, które zarządzają sposobem, w jaki uformowane elementy przemieszczają się przez dalsze stacje bez kolizji. Ujemne nacięcia obejściowe usuwają materiał, tworząc prześwit dla wcześniej utworzonych elementów przechodzących przez kolejne sekcje matrycy. Pozytywne nacięcia obejściowe pozostawiają dodatkowy materiał wzdłuż krawędzi taśmy, aby wzmocnić nośnik tam, gdzie operacje formowania w przeciwnym razie osłabiłyby go. Właściwa konstrukcja karbu obejściowego bezpośrednio wpływa na stabilność taśmy, niezawodność podawania i ilość złomu. Inżynierowie zazwyczaj wielokrotnie korygują geometrię karbu podczas prób próbnych przed sfinalizowaniem oprzyrządowania produkcyjnego.

5. Jak wybrać pomiędzy standardowymi komponentami matryc z katalogu a częściami-niestandardowymi?

Decyzja zależy od wielkości produkcji, złożoności części i wymagań wydajnościowych. Standardowe komponenty katalogowe zapewniają szybką dostawę (od dni do dwóch tygodni), niższy koszt jednostkowy i znane specyfikacje, co czyni je idealnymi do wymian konserwacyjnych, oprzyrządowania prototypowego i typowych operacji. Komponenty niestandardowe wymagają dłuższych terminów realizacji (4-14 tygodni) i wyższych kosztów jednostkowych-, ale zapewniają zoptymalizowaną geometrię, zastrzeżone powłoki i potencjalnie 2-5 razy dłuższą żywotność narzędzia. Większość narzędziowni stosuje podejście hybrydowe: części katalogowe do standardowych operacji i części niestandardowe do stanowisk krytycznych. W przypadku-masowych zastosowań motoryzacyjnych niestandardowe rozwiązania w zakresie tłoczników YICHEN (https://www.yichen-group.com/stamping-die/) zapewniają głębię inżynieryjną w celu optymalizacji komponentów tam, gdzie wydajność ma największe znaczenie.