Штамповка (производство)

Специализированный станок, используемый в обрабатывающей промышленности.

Матрица — это специализированный станок , используемый в обрабатывающей промышленности для резки и/или придания материалу желаемой 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 используются. Как и формы, штампы обычно адаптируются к изделию, для создания которого они используются.

Изделия, изготовленные с помощью штампов, варьируются от простых скрепок для бумаг до сложных деталей, используемых в передовых технологиях. Лазерная резка с непрерывной подачей может заменить аналогичный процесс на основе штампов в автомобильной промышленности, ^[2] среди других.

штамповка

Прогрессивная матрица со скрапом и штамповками. Такие штампы используются в прогрессивной штамповке .

Вырубка и прошивка — это две операции высечки , а гибка — пример операции штамповки.

штамповка

Операции формования основаны на деформации таких материалов, как листовой металл или пластик, с использованием силы ( сжатие , растяжение или то и другое) и зависят от механических свойств материала . ^[3] Формовочные штампы обычно изготавливаются производителями инструментов и штампов и запускаются в производство после установки в пресс .

Различия между материалами

Для вакуумного формования пластикового листа используется только одна форма, обычно для формирования прозрачных пластиковых контейнеров (так называемых блистерных упаковок ) для товаров. Вакуумная формовка считается простым процессом термоформования , но использует те же принципы, что и штамповка.

Для формования листового металла, например деталей кузова автомобиля , могут использоваться две части: одна, называемая пуансоном , выполняет операции растяжения, изгиба и/или вырубки, а другая часть, называемая штамповым блоком, надежно зажимает заготовку. и обеспечивает аналогичную операцию растяжения, изгиба и/или вырубки. Заготовка может пройти несколько этапов с использованием разных инструментов или операций для получения окончательной формы. В случае автомобильных компонентов операция резки обычно выполняется после завершения основной формовки. Могут быть выполнены дополнительные операции обжатия или прокатки, чтобы гарантировать скрытие всех острых кромок и/или придать панели жесткость.

Компоненты матрицы

Основные компоненты штампового комплекта (включая пресс-монтаж) следующие. Обратите внимание: поскольку номенклатура в разных источниках различается, альтернативные названия заключаются в круглые скобки:

• Башмаки (держатели) штампа – набор плоских параллельных пластин, служащих основой для крепления компонентов штампа. ^[4]
• Направляющие штифты (стойки) – вместе с направляющими втулками штифты точно выравнивают башмаки матрицы во время каждого хода пресса. ^[4]
• Набор штампов (пластины). ^[5] Примечание: размещение может быть изменено в зависимости от операции, например, при использовании выбивания: ^[6]
  • Штамповочный блок – нижняя (нижняя) половина штампового комплекта. Обрабатывается так, чтобы соответствовать желаемой форме формуемой или разрезаемой детали.
  • Пуансонная пластина – верхняя (верхняя) половина штампа. Удерживает и поддерживает различные удары на месте.
• Пуансон – охватываемая часть матрицы, которая пробивает листовой металл в соответствующую (внутреннюю) часть матрицы. Более конкретно: ^[1]
  • Вырубной пуансон - выполняет операцию двойного назначения, при которой либо профилированная заготовка, называемая заготовкой, вырезается и используется для дальнейшей обработки, либо готовая деталь вырезается из листового металла.
  • Пробойник – вырезает из заготовки нужную форму (круглую, многоугольную и т. д.). Слизняк выбрасывается.
• Съемная пластина (площадка) – подпружиненная пластина, отделяющая (т. е. снимающая) заготовку от вытягивающего пуансона после каждого хода пресса. ^[7]
• Пилот – это поможет точно разместить лист для следующего этапа работы.
• Направляющая заготовки – гарантирует, что обрабатываемый материал всегда будет находиться в том же положении внутри матрицы, что и последний.
• Блок настройки (остановки) – эта часть используется для контроля глубины входа пуансона в матрицу.
• Хвостовик – устанавливает пуансон на пресс. Он должен быть выровнен и расположен по центру тяжести пластины. ^[8]

Процесс

• Вырубка : Вырубная матрица производит плоский кусок материала, вырезая желаемую форму за одну операцию. Готовая деталь называется заготовкой. Обычно вырубной штамп может вырезать только внешний контур детали, часто используется для деталей без внутренних элементов.
  Три преимущества штамповки:

1. Точность . Правильно заточенная матрица с правильным зазором между пуансоном и матрицей позволит получить деталь с жесткими допусками по размерам по отношению к краям детали.
2. Появление . Поскольку деталь изготавливается за одну операцию, края детали имеют однородный внешний вид, в отличие от разной степени полировки в результате нескольких операций.
3. Плоскостность . Благодаря равномерному сжатию в процессе вырубки конечным результатом является плоская деталь, которая может сохранять определенный уровень плоскостности для дополнительных производственных операций.

• Прошивка : процесс удаления материала с помощью нескольких режущих зубьев, при этом каждый зуб режется за другим. Прошивной штамп часто используется для удаления материала с деталей, которые слишком толсты для бритья.
• Выпуклость : Выпуклая матрица расширяет закрытый конец трубы за счет использования двух типов выпуклых матриц. Подобно тому, как шляпа повара выпирает вверху из цилиндрической ленты вокруг головы повара.

1. Выпуклая жидкостная матрица : для расширения детали используется вода или масло.
2. Выпуклые резиновые штампы : для перемещения стенки заготовки используется резиновая подушка или блок под давлением.

• Чеканка : аналогична формовке, с той основной разницей, что чеканная матрица может формировать совершенно разные элементы на любой стороне заготовки, причем эти элементы переносятся с поверхности пуансона или штампа соответственно. Матрица для чеканки и пуансон пропускают металл, сжимая заготовку в ограниченном пространстве, а не сгибая заготовку. Например, олимпийская медаль, изготовленная из штампа для чеканки, может иметь плоскую поверхность сзади и выпуклость спереди. Если бы медаль была формованной (или тисненой), поверхность на оборотной стороне была бы обратным изображением лицевой стороны.
• Составные операции : Составные штампы выполняют несколько операций с деталью. Сложная операция — это выполнение более одной операции в течение цикла прессования .
• Составная матрица : тип матрицы, в которой блок матрицы (матрица) установлен на пуансонной пластине с перфораторами в верхней матрице, а внутренний пуансон установлен в нижнем наборе матриц. Вырубные штампы перевернутого типа, которые пробивают вверх, оставляя деталь на нижнем пуансоне (после отделения от верхней матрицы при обратном ходе пресса) вместо вырубки детали насквозь. Составной штамп позволяет вырезать внутренние и внешние детали за один ход пресса.
• Скручивание : операция скручивания используется для придания материалу изогнутой формы. Дверная петля — пример детали, созданной с помощью щипцов для завивки.
• Отрез : Отрезные плашки используются для отрезания лишнего материала от готового конца детали или для отрезания полосы материала заданной длины для дополнительных операций.
• Рисование : Операция волочения очень похожа на операцию формования, за исключением того, что операция волочения подвергается сильной пластической деформации , и материал детали расширяется по бокам. Металлическая чашка с детализированной деталью внизу является примером разницы между формованным и нарисованным. Дно чашки было сформировано, а боковые стороны были нарисованы.
• Экструдирование : Экструдирование — это процесс сильной деформации металлических заготовок, называемых заготовками, в готовые детали, такие как алюминиевая двутавровая балка . В экструзионных штампах используется чрезвычайно высокое давление пуансона, чтобы выдавить металл в желаемую форму. Разница между холодной штамповкой и экструзией заключается в том, что экструдированные детали не принимают форму пуансона.
• Формирование : Формовочные штампы для изгиба заготовки по изогнутой поверхности. Примером сформированной части может служить положительный конец (+) батареи АА.
• Холодная штамповка (холодная высадка) . Холодная штамповка аналогична экструзии тем, что при ней сжимается материал заготовки, но при холодной штамповке для создания желаемой формы используются пуансон и матрица, а при экструзии этого не происходит.

Профилегибочный стенд

• Профилирование валками : 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.
• Обработка : матрица представляет собой оправку или рожок, в который помещаются детали для вторичных операций.
• Гидроформовка : Формование трубчатой ​​части из более простых трубок под высоким давлением воды.
• Блинная матрица : Блинная матрица — это простой тип производственной матрицы, которая выполняет вырубку и/или прошивку. В то время как многие штампы выполняют сложные процедуры одновременно, блинный штамп может выполнять только одну простую процедуру, при этом готовый продукт удаляется вручную.
• Прошивка : операция пробивки используется для прокалывания отверстий в штампованных изделиях.
• Трансферная матрица : Трансферная матрица обеспечивает различные станции для выполнения операций. Обычной практикой является перемещение материала через матрицу, чтобы он постепенно модифицировался на каждой станции, пока в результате последней операции не будет извлечена готовая деталь. ^[9]
• Прогрессивная матрица : листовой металл подается в виде рулонной ленты, и различные операции (например, штамповка, вырубка и надрез) выполняются на одной и той же станции машины при каждом ходе серии пуансонов.
• Штамповка :
• Бритье : во время бритья удаляется небольшое количество материала с краев детали, чтобы улучшить качество кромок или точность детали. (Сравните с обрезкой ).
• Матрица с боковым кулачком : Боковые кулачки преобразуют вертикальное движение цилиндра пресса в горизонтальное или угловое движение.
• Операция подпрессования : штампы подпрессуют заготовку и/или формируют небольшие детали часов, часов и инструментов.
• Обжим : Обжим (сжатие) — это процесс «сжатия» элемента детали. Обжатие является противоположностью выпучивания, поскольку оно уменьшает размер детали. Конец гильзы , захватывающий пулю, является примером обжатия.
• Обрезка : Обрезные штампы вырезают из детали лишние или нежелательные неровности; обычно это последняя выполняемая операция.
• Комплект стоек : Комплект стоек используется для выравнивания штампов при движении пресса.

Стальная линейка

Штампы со стальной линейкой , также известные как штампы для формования печенья , используются для резки листового металла и более мягких материалов, таких как пластик, дерево, пробка , войлок , ткани и картон . Режущая поверхность матрицы представляет собой край полос из закаленной стали, известный как стальное правило . Эти стальные правила обычно располагаются с помощью канавок в фанере , вырезанных пилой или лазером . Сопряженная матрица может представлять собой плоский кусок твердой древесины или стали, охватывающую форму, соответствующую профилю заготовки, или она может иметь соответствующую канавку, в которую можно вставить правило. Резиновые полоски вставлены в стальную линейку и действуют как съемная пластина; резина сжимается при ходе вниз, а при движении вверх выталкивает заготовку из матрицы. Основным преимуществом штампов со стальной линейкой является дешевизна их изготовления по сравнению с цельными штампами; однако они не так прочны, как цельные штампы, поэтому обычно используются только для коротких производственных циклов. ^[10]

• 
  Стальная матрица
• 
  Стальная матрица
• 
  Стальная матрица в прессе

Ротационная матрица

В самом широком смысле ротационная матрица представляет собой матрицу цилиндрической формы, которую можно использовать в любой области производства. Однако чаще всего это относится к штампам цилиндрической формы, используемым для обработки мягких материалов, таких как бумага или картон. Используются два правила: правила обрезки и сгибания. Это для профнастила, толщина которого более 2 мм. Ротационные штампы работают быстрее, чем плоские. ^{[11] [12]}

Этот термин также относится к штампам, используемым в процессе профилирования . ^[13]

Протяжка проволоки

Пластины для изготовления проволоки имеют отверстие в середине. Проволока или стержень из стали , меди , других металлов или сплавов входит в одну сторону, смазывается и уменьшается в размерах. Ведущий кончик проволоки при этом обычно заостряют. Затем кончик проволоки вводится в матрицу и накатывается на блок на противоположной стороне. Блок обеспечивает возможность протягивания проволоки через матрицу.

Кубик разделен на несколько различных секций. Во-первых, это входной угол, который направляет проволоку в матрицу. Далее идет угол подхода, который подводит проволоку к наконечнику, что облегчает сведение. Далее идет подшипник и задний рельеф. Смазка добавляется под углом входа. Смазка может быть в виде порошкообразного мыла. Если смазкой является мыло, трение при вытягивании проволоки нагревает мыло до жидкой формы и покрывает проволоку. Проволока ни в коем случае не должна соприкасаться с матрицей. Тонкий слой смазки должен предотвращать контакт металла с металлом.

Для вытягивания прочного стержня до тонкой проволоки используется серия из нескольких матриц для поэтапного постепенного уменьшения диаметра.

Стандартные калибры проволоки обозначают количество матриц, через которые была протянута проволока. Таким образом, провод с более высоким номером означал более тонкий провод. Типичные телефонные провода имели калибр 22, а основные силовые кабели могли быть калибра 3 или 4.

Рекомендации

1. Хедрик, Искусство (18 июля 2018 г.). «Основы штампа 101: введение в штамповку». Фабрикатор . FMA Communications, Inc., 2135 Point Blvd., Элгин, Иллинойс, 60123. Архивировано из оригинала 01 сентября 2020 г. Проверено 25 января 2021 г.
2. Финн, Джей (19 марта 2020 г.). «Аргументы в пользу лазерной вырубки в автомобильной штамповке». Штамповочный журнал . ФМА Коммуникейшнс, Инк . Проверено 25 января 2021 г.
3. Хедрик, Арт (18 июля 2018 г.). «Основы штампа 101: Операции формовки». Фабрикатор . Проверено 25 января 2021 г.
4. Хедрик, Искусство (18 июля 2018 г.). «Основы штампов 101: общие компоненты штамповочных штампов (Часть 1 из 2)». Фабрикатор . Проверено 25 января 2021 г.
5. Дельфини, Рон (17 января 2020 г.). «Части кубика». Блог ESI . Engineering Specialties, Inc., 452 Twin Lakes Rd., Норт-Бранфорд, Коннектикут. Архивировано из оригинала 14 мая 2020 г. Проверено 25 января 2021 г.
6. Корпорация Мисуми (12 февраля 2010 г.). «Учебное пособие по штампам для прессов, § 028, Основы конструкции штампа (3)». Техническое руководство Мисуми . Архивировано из оригинала 9 октября 2012 г. Проверено 25 января 2021 г.
7. Хедрик, Арт (18 июля 2018 г.). «Основы штампов 101: общие компоненты штамповочных штампов (Часть 2 из 2)». Фабрикатор . Проверено 25 января 2021 г.
8. Misumi Corporation, Inc. (13 июля 2012 г.). «Учебное пособие по пресс-матрицам §130, Проектирование вырубных штампов». Техническое руководство Мисуми . Архивировано из оригинала 2 мая 2013 г. Проверено 25 января 2021 г.
9. Джонсон, Карл-Йохан (август 2021 г.). «ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИЗАЙН-ЗНАНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ИНСТРУМЕНТОВ ДЛЯ ПРОГРЕССИВНОЙ ШТАМПОВКИ: КАЧЕСТВЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ» (PDF) . Международная конференция по инженерному проектированию, Iced21 : 1053–1062 . Проверено 1 августа 2023 г.
10. Дегармо, Блэк и Кохсер 2003, стр. 430–431.
11. Тведе, Диана; Селке, Сьюзан Э.М. (2005), Картонные коробки, ящики и гофрированный картон: справочник по технологии упаковки из бумаги и дерева, DEStech, стр. 436, ISBN 978-1-932078-42-8, заархивировано из оригинала 28 ноября 2017 г.
12. Сорока, Уолтер (2008), Иллюстрированный словарь терминологии упаковки (2-е изд.), DEStech, стр. 64, ISBN 978-1-930268-27-2, заархивировано из оригинала 28 ноября 2017 г.
13. Халмос, Джордж Т. (2006), Справочник по формованию рулонов, CRC Press, стр. 4–46, ISBN 978-0-8247-9563-4, заархивировано из оригинала 28 ноября 2017 г.

Библиография

• Дегармо, Э. Пол; Блэк, Джей Т.; Кохсер, Рональд А. (2003), Материалы и процессы в производстве (9-е изд.), Wiley, ISBN 978-0-471-65653-1.

дальнейшее чтение

• Пакуин, младший; Кроули, Р.Э. (1987). Основы проектирования штампов . Нью-Йорк, Нью-Йорк : ISBN Industrial Press Inc. 0-8311-1172-0 . 
• Рид, Дэвид Т. (1991). Основы проектирования инструментов . Дирборн, Мичиган : Общество инженеров-технологов. ISBN 0-87263-412-4 . 
• Арнольд, Джерри (1980). Справочник для производителей штампов . Нью-Йорк, Нью-Йорк : ISBN Industrial Press Inc. 0-8311-3132-2 .