Специализированный станок, используемый в обрабатывающей промышленности
Штамп — это специализированный станок, используемый в обрабатывающей промышленности для резки и/или формовки материала до нужной формы или профиля. Штамповочные штампы используются с прессом , [1] в отличие от волочильных штампов (используемых при производстве проволоки) и литейных штампов (используемых при формовании ), которые не являются таковыми. Как и пресс-формы, штампы обычно настраиваются под изделие, для создания которого они используются.
Изделия, изготовленные с помощью штампов, варьируются от простых скрепок до сложных деталей, используемых в передовых технологиях. Лазерная резка с непрерывной подачей может заменить аналогичный процесс на основе штампов в автомобильной промышленности [2] и других.
Штамповка
Прогрессивный штамп с полосой обрезков и штамповками. Такие штампы используются при прогрессивной штамповке .
Для вакуумной формовки пластиковых листов используется только одна форма, обычно для формирования прозрачных пластиковых контейнеров (называемых блистерными упаковками ) для товаров. Вакуумная формовка считается простым процессом формования термоформованием , но использует те же принципы, что и штамповка.
Для формовки листового металла, например, деталей кузова автомобиля , могут использоваться две части: одна, называемая пуансоном , выполняет операцию растяжения, гибки и/или вырубки, в то время как другая часть, называемая блоком матрицы, надежно зажимает заготовку и обеспечивает аналогичную операцию растяжения, гибки и/или вырубки. Заготовка может проходить через несколько этапов с использованием различных инструментов или операций для получения окончательной формы. В случае автомобильного компонента обычно выполняется операция резки после завершения основного формования. Могут выполняться дополнительные операции обжима или прокатки, чтобы гарантировать, что все острые края скрыты и/или для придания жесткости панели.
Компоненты штампа
Основные компоненты набора штампов (включая пресс-монтаж) следующие. Поскольку номенклатура различается в разных источниках, альтернативные названия указаны в скобках:
Подставки (держатели) штампов – набор плоских параллельных пластин, служащих основанием для крепления компонентов штампа. [4]
Направляющие штифты (стойки) – вместе с направляющими втулками штифты точно выравнивают штамповые башмаки во время каждого хода пресса. [4]
Набор штампов (пластины). [5] Размещение может быть инвертировано в зависимости от операции, например, использование выбивки: [6]
Блок штампа – нижняя (нижняя) половина набора штампов. Обработан для соответствия желаемой форме заготовки, которую формуют или режут.
Пластина пуансона – верхняя (верхняя) половина набора штампов. Удерживает и поддерживает различные пуансоны на месте.
Пуансон – охватываемая часть матрицы, которая пробивает листовой металл и попадает в соответствующую (охватывающую) часть блока матрицы. Более конкретно: [1]
Вырубной штамп — выполняет операцию двойного назначения, при которой либо вырезается профилированная заготовка, называемая заготовкой, и используется для дальнейшей обработки, либо готовая деталь вырезается из листового металла.
Пробивной пуансон – вырезает из заготовки нужную форму (круглую, многоугольную и т. д.). Отходы выбрасываются.
Съемная пластина (прокладка) – подпружиненная пластина, которая отделяет (т.е. снимает) заготовку от отводящего пуансона после каждого хода пресса. [7]
Пилот – это поможет точно разместить лист для следующего этапа работы.
Направляющая заготовки – обеспечивает, чтобы обрабатываемый материал всегда находился в том же положении внутри штампа, что и предыдущий.
Установочный (стопорный) блок – эта деталь используется для контроля глубины проникновения пуансона в матрицу.
Хвостовик – устанавливает пластину пуансона на пресс. Он должен быть выровнен и расположен в центре тяжести пластины. [8]
Процесс
Вырубка: Вырубной штамп производит плоский кусок материала, вырезая нужную форму за одну операцию. Готовая деталь называется заготовкой. Обычно вырубной штамп может вырезать только внешний контур детали, часто используется для деталей без внутренних особенностей. Три преимущества вырубки штампом:
Точность . Правильно заточенная матрица с правильным зазором между пуансоном и матрицей позволит изготовить деталь, которая будет иметь малые допуски размеров по отношению к краям детали.
Внешний вид . Поскольку деталь вырезается за одну операцию, обработанные кромки детали имеют однородный внешний вид в отличие от различной степени полировки, получаемой в результате нескольких операций.
Плоскостность . Благодаря равномерному сжатию в процессе вырубки получается плоская деталь, которая может сохранять определенный уровень плоскостности для дополнительных производственных операций.
Протяжка : процесс удаления материала с помощью нескольких режущих зубьев, каждый из которых режет за другим. Протяжная матрица часто используется для удаления материала с деталей, которые слишком толстые для бритья.
Выпячивание: Выпячивающая матрица расширяет закрытый конец трубки с помощью двух типов выпячивающих матриц. Подобно тому, как поварской колпак выпячивается сверху из цилиндрической ленты вокруг головы повара.
Расширяющиеся штампы для жидкости: в качестве среды для расширения детали используется вода или масло.
Выпуклые резиновые штампы: используют резиновую прокладку или блок под давлением для перемещения стенки заготовки.
Чеканка : похожа на формовку, с основным отличием в том, что чеканочный штамп может формировать совершенно разные элементы на любой стороне заготовки, эти элементы переносятся с лицевой стороны пуансона или матрицы соответственно. Чеканочный штамп и пуансон выдавливают металл, сжимая заготовку в ограниченной области, а не сгибая ее. Например, олимпийская медаль, которая была сформирована из чеканочного штампа, может иметь плоскую поверхность на обратной стороне и выпуклую часть на передней стороне. Если медаль была сформирована (или отчеканена), поверхность на обратной стороне будет обратным изображением лицевой стороны.
Составные операции : составные штампы выполняют несколько операций над деталью. Составная операция — это акт реализации более чем одной операции в течение цикла прессования .
Составной штамп : Тип штампа, в котором блок штампа (матрица) установлен на пуансонной пластине с перфораторами в верхнем штампе, а внутренний пуансон установлен в нижнем наборе штампов. Перевернутый тип вырубных штампов, который пробивает вверх, оставляя деталь на нижнем пуансоне (после выталкивания из верхней матрицы при обратном ходе пресса) вместо того, чтобы вырубать деталь насквозь. Составной штамп позволяет вырезать внутренние и внешние элементы детали за один ход пресса.
Скручивание : Операция скручивания используется для придания материалу изогнутой формы. Дверная петля является примером детали, созданной с помощью скручивающей матрицы.
Отрезка: Отрезные штампы используются для отрезания излишков материала с готового конца детали или для отрезания полосы материала заданной длины для дополнительных операций.
Вытяжка : Операция вытяжки очень похожа на операцию формовки, за исключением того, что операция вытяжки подвергается сильной пластической деформации , и материал детали вытягивается по бокам. Металлическая чашка с детальным рисунком на дне является примером разницы между формованным и вытянутым. Дно чашки было сформировано, а боковины вытянуты.
Выдавливание: Выдавливание — это процесс сильной деформации металлических заготовок, называемых заготовками, в готовые детали, такие как алюминиевая двутавровая балка . Экструзионные матрицы используют чрезвычайно высокое давление от пуансона, чтобы выдавить металл в нужную форму. Разница между холодной формовкой и экструзией заключается в том, что выдавленные детали не принимают форму пуансона.
Формовка: Формовочные штампы для изгиба заготовки вдоль изогнутой поверхности. Примером детали, которая была сформирована, может служить положительный конец (+) батарейки АА.
Холодная формовка (холодная высадка): Холодная формовка похожа на экструзию тем, что при ней происходит сжатие заготовки, но при холодной формовке для создания желаемой формы используются пуансон и матрица, а при экструзии этого нет.
Стенд для профилирования
Профилирование : непрерывная операция гибки, при которой листовой или полосовой металл постепенно формируется в тандемных наборах роликов до тех пор, пока не будет получена желаемая конфигурация поперечного сечения. Профилирование идеально подходит для производства деталей большой длины или в больших количествах.
Роговая штамповка: Роговая штамповка представляет собой оправку или рог, в которую помещаются детали для вторичных операций.
Гидроформовка : Формование трубчатой детали из более простых трубок под высоким давлением воды.
Блинная матрица : Блинная матрица — это простой тип производственной матрицы, которая выполняет вырубку и/или прокалывание. В то время как многие матрицы выполняют сложные процедуры одновременно, блинная матрица может выполнять только одну простую процедуру, при этом готовое изделие извлекается вручную.
Пирсинг: Операция пирсинга используется для прокалывания отверстий в штампованных изделиях.
Переводная матрица : Переводные матрицы обеспечивают различные станции для выполнения операций. Распространенной практикой является перемещение материала через матрицу, так что он постепенно модифицируется на каждой станции, пока конечная операция не вытолкнет готовую деталь. [9]
Прогрессивный штамп: листовой металл подается в виде рулонной полосы, и на одной и той же станции машины с каждым ударом серии штампов выполняется различная операция (например, пробивка, вырубка и вырубка).
Строгание: операция строжки удаляет небольшое количество материала с краев детали для улучшения отделки краев или точности детали. (Сравните с обрезкой).
Боковой кулачковый штамп: Боковые кулачки преобразуют вертикальное движение ползуна пресса в горизонтальное или угловое движение.
Подпрессовочные операции: Подпрессовочные штампы заготовляют и/или формируют небольшие детали часов и приборов.
Swaging : Swaging (shacking) — это процесс «сужения» элемента на детали. Swaging противоположен выпячиванию, так как он уменьшает размер детали. Конец гильзы , который захватывает пулю, является примером shaging.
Обрезка: Обрезные штампы срезают лишние или нежелательные неровности с детали, обычно это последняя выполняемая операция.
Комплект стоек: Комплект стоек используется для выравнивания штампов при движении пресса.
Штамп со стальной линейкой
Штампы со стальной линейкой , также известные как штампы для печенья , используются для резки листового металла и более мягких материалов, таких как пластик, дерево, пробка , войлок , ткани и картон . Режущая поверхность штампа представляет собой край закаленных стальных полос, известных как стальная линейка . Эти стальные линейки обычно располагаются с помощью пильных или лазерных канавок в фанере . Сопрягаемый штамп может быть плоским куском твердой древесины или стали, охватываемой формой, которая соответствует профилю заготовки, или он может иметь соответствующую канавку, которая позволяет вставлять линейку. Резиновые полосы вклиниваются в стальную линейку, чтобы действовать как пластина съемника; резина сжимается при ходе вниз, а при ходе вверх она выталкивает заготовку из штампа. Основным преимуществом штампов со стальной линейкой является низкая стоимость их изготовления по сравнению с цельными штампами; однако они не такие прочные, как цельные штампы, поэтому их обычно используют только для коротких производственных циклов. [10]
Штамп со стальной линейкой
Штамп со стальной линейкой
Штамп стальной линейки в прессе
Поворотная матрица
В самом широком смысле ротационный штамп — это цилиндрический штамп, который может использоваться в любой производственной сфере. Однако чаще всего он относится к цилиндрическим штампам, используемым для обработки мягких материалов, таких как бумага или картон. Используются два правила: резка и биговка. Это касается гофрированного картона толщиной более 2 мм. Ротационные штампы быстрее плоских штампов. [11] [12]
Этот термин также относится к штампам, используемым в процессе профилирования . [13]
Протягивание проволоки
Проволочные штампы имеют отверстие в середине. Проволока или пруток из стали , меди , других металлов или сплава входят в одну сторону, смазываются и уменьшаются в размере. Передний конец проволоки обычно заостряется в процессе. Затем кончик проволоки направляется в штамп и наматывается на блок с противоположной стороны. Блок обеспечивает силу для протягивания проволоки через штамп.
Матрица разделена на несколько различных секций. Первая — это входной угол, который направляет проволоку в матрицу. Следующая — это угол подхода, который подводит проволоку к наконечнику, что облегчает редукцию. Далее следует подшипник и задний рельеф. Смазка добавляется на входном угле. Смазка может быть в виде порошкообразного мыла. Если смазкой является мыло, трение при протягивании проволоки нагревает мыло до жидкого состояния и покрывает проволоку. Проволока никогда не должна соприкасаться с матрицей. Тонкий слой смазки должен предотвратить контакт металла с металлом.
Для вытягивания толстого прутка в тонкую проволоку используется ряд из нескольких фильер, что позволяет поэтапно добиться постепенного уменьшения диаметра.
Стандартные калибры проводов использовались для обозначения количества фильер, через которые провод был протянут. Таким образом, калибр провода с большим номером означал более тонкий провод. Типичные телефонные провода имели калибр 22, в то время как основные силовые кабели могли иметь калибр 3 или 4.
Ссылки
^ ab Hedrick, Art (18 июля 2018 г.). «Die Basics 101: Intro to Stamping». The Fabricator . FMA Communications, Inc., 2135 Point Blvd., Elgin, IL 60123. Архивировано из оригинала 2020-09-01 . Получено 25 января 2021 г.
^ Финн, Джей (19 марта 2020 г.). «Дело в пользу лазерной вырубки при штамповке автомобилей». Stamping Journal . FMA Communications, Inc . Получено 25 января 2021 г. .
^ Хедрик, Арт (18 июля 2018 г.). «Основы штамповки 101: Формовочные операции». The Fabricator . Получено 25 января 2021 г. .
^ ab Hedrick, Art (18 июля 2018 г.). "Die basics 101: Common stamping die components (Part 1 of 2)". The Fabricator . Получено 25 января 2021 г. .
^ Delfini, Ron (17 января 2020 г.). «Части матрицы». Блог ESI . Engineering Specialties, Inc., 452 Twin Lakes Rd., North Branford, CT. Архивировано из оригинала 2020-05-14 . Получено 25 января 2021 г.
^ Misumi Corporation (12 февраля 2010 г.). "Press Dies Tutorial § 028, Basics of Die Structure (3)". Misumi Technical Tutorial . Архивировано из оригинала 2012-10-09 . Получено 25 января 2021 г.
^ Хедрик, Арт (18 июля 2018 г.). "Основы штампов 101: общие компоненты штампов (часть 2 из 2)". The Fabricator . Получено 25 января 2021 г. .
^ Misumi Corporation, Inc. (13 июля 2012 г.). "Press Dies Tutorial §130, Design of Blanking Dies". Misumi Technical Tutorial . Архивировано из оригинала 2013-05-02 . Получено 25 января 2021 г.
^ Джонсон, Карл-Йохан (август 2021 г.). «ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗНАНИЙ О ПРОЕКТИРОВАНИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПРОГРЕССИВНЫХ ШТАМПОВОЧНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ: КАЧЕСТВЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ» (PDF) . Международная конференция по инженерному проектированию, Iced21 : 1053–1062 . Получено 1 августа 2023 г. .
^ Дегармо, Блэк и Кошер 2003, стр. 430–431.
^ Тведе, Диана; Селке, Сьюзен Э.М. (2005), Картон, ящики и гофрированный картон: справочник по технологии упаковки из бумаги и дерева, DEStech, стр. 436, ISBN978-1-932078-42-8, заархивировано из оригинала 2017-11-28.
