Основи штампування металу
Штампування металу - це виробничий процес, який використовується для перетворення плоских металевих листів у певні форми.Це складний процес, який може включати низку методів формування металу — штампування, штампування, згинання та проколювання тощо.
Є тисячі компаній по всьому світу, які пропонують послуги штампування металу для доставки компонентів для галузей автомобільної, аерокосмічної, медичної та інших ринків. З розвитком глобальних ринків зростає потреба у швидко виготовлених великих кількостях складних деталей.
Наступний посібник ілюструє найкращі практики та формули, які зазвичай використовуються в процесі проектування металевого штампування, а також містить поради щодо включення міркувань скорочення витрат у частини.
Основи стемпінгу
Штампування — також називається пресуванням — передбачає розміщення плоского листового металу в бухтах або заготовках у прес для штампування.У пресі інструмент і поверхня матриці формують метал у потрібну форму.Штампування, штампування, згинання, карбування, тиснення та відбортування – це всі методи штампування, які використовуються для формування металу.
Перш ніж формувати матеріал, професіонали штампування повинні розробити інструменти за допомогою інженерної технології CAD/CAM.Ці конструкції мають бути якомога точними, щоб гарантувати, що кожен удар і вигин зберігає належний зазор і, отже, оптимальну якість деталей.Одна тривимірна модель інструменту може містити сотні частин, тому процес проектування часто досить складний і займає багато часу.
Після встановлення конструкції інструменту виробник може використовувати різні види механічної обробки, шліфування, EDM та інші виробничі послуги для завершення виробництва.
Види штампування металу
Існує три основні типи техніки штампування металу: прогресивна, чотириковзання та глибока витяжка.
Прогресивне штампування
Прогресивне штампування має кілька станцій, кожна з яких має унікальну функцію.
Спочатку смуга подається через прес прогресивного штампування.Стрічка безперервно розгортається з котушки в прес-форму, де кожна станція в інструменті виконує різний надріз, пробивання або згинання.Дії кожної наступної станції доповнюють роботу попередніх станцій, у результаті чого виходить завершена частина.
Виробнику може знадобитися неодноразово змінювати інструмент на одному пресі або використовувати кілька пресів, кожен з яких виконує одну дію, необхідну для готової деталі.Навіть при використанні кількох пресів для справжнього завершення деталі часто потрібні були додаткові послуги механічної обробки.З цієї причини прогресивне штампування є ідеальним рішенням дляметалеві деталі зі складною геометрієюзустріти:
- Швидший поворот
- Нижча вартість робочої сили
- Менша довжина бігу
- Вища повторюваність
Стемпінг Fourslide
Чотирислайд, або мультислайд, передбачає горизонтальне вирівнювання та чотири різні слайди;іншими словами, чотири інструменти використовуються одночасно для формування заготовки.Цей процес дозволяє виконувати складні надрізи та складні згини для розробки навіть найскладніших деталей.
Металеве штампування Fourslide може запропонувати кілька переваг перед традиційним пресовим штампуванням, що робить його ідеальним вибором для багатьох застосувань.Деякі з цих переваг включають:
1. Універсальність для більш складних деталей
2. Більше гнучкості для змін дизайну
Як випливає з назви, fourslide має чотири слайди — це означає, що до чотирьох різних інструментів, по одному на слайд, можна використовувати для досягнення кількох згинів одночасно.Коли матеріал подається в чотирислайд, він швидко згинається кожним валом, оснащеним інструментом.
Тиснення глибокої витяжки
Глибока витяжка передбачає втягування заготовки з листового металу в матрицю за допомогою пуансона, формування їй форми.Метод називається «глибоким витягуванням», коли глибина витягнутої деталі перевищує її діаметр.Цей тип формування ідеально підходить для створення деталей, які потребують кількох серій діаметрів, і є економічно ефективною альтернативою процесам токарної обробки, які зазвичай вимагають використання більшої кількості сировини.Загальні застосування та вироби, виготовлені методом глибокого витягування, включають:
1. Автомобільні компоненти
2. Частини літака
3. Електронні реле
4.Посуд і посуд
Тиснення глибокої витяжки
Глибока витяжка передбачає втягування заготовки з листового металу в матрицю за допомогою пуансона, формування їй форми.Метод називається «глибоким витягуванням», коли глибина витягнутої деталі перевищує її діаметр.Цей тип формування ідеально підходить для створення деталей, які потребують кількох серій діаметрів, і є економічно ефективною альтернативою процесам токарної обробки, які зазвичай вимагають використання більшої кількості сировини.Загальні застосування та вироби, виготовлені методом глибокого витягування, включають:
1. Автомобільні компоненти
2. Частини літака
3. Електронні реле
4.Посуд і посуд
Короткотиражне тиснення
Короткосерійне штампування вимагає мінімальних витрат на інструменти і може бути ідеальним рішенням для прототипів або невеликих проектів.Після створення заготовки виробники використовують комбінацію спеціалізованих інструментальних компонентів і вставок для згинання, пробивання або свердління деталі.Індивідуальні операції формування та менший розмір партії можуть призвести до вищої ціни за одиницю, але відсутність витрат на інструменти може зробити коротку партію більш економічно ефективною для багатьох проектів, особливо тих, що потребують швидкого виконання.
Виготовлення інструментів для штампування
Виготовлення штампування по металу складається з декількох етапів.Першим кроком є проектування та виготовлення фактичного інструменту, який використовується для створення продукту.
Давайте подивимося, як створюється цей початковий інструмент:Макет і дизайн фондової стрічки:Дизайнер використовує для проектування стрічки та визначення розмірів, допусків, напрямку подачі, мінімізації браку тощо.
Обробка інструментальної сталі та матриці:ЧПК забезпечує вищий рівень точності та повторюваності навіть для найскладніших штампів.Таке обладнання, як 5-осьові фрези з ЧПК і дріт, можуть різати загартовані інструментальні сталі з надзвичайно жорсткими допусками.
Вторинна обробка:Термообробка застосовується до металевих частин, щоб підвищити їхню міцність і зробити їх більш довговічними для їх застосування.Шліфування використовується для обробки деталей, що вимагають високої якості поверхні і точності розмірів.
Дріт EDM:Електроерозійна обробка дроту формує металеві матеріали за допомогою електрично зарядженого латунного дроту.Дротова електроерозійна машина може вирізати найскладніші форми, включаючи невеликі кути та контури.
Процеси проектування штампування металу
Штампування металу — це складний процес, який може включати низку процесів формування металу — штампування, штампування, згинання, проколювання тощо.Заглушка:Цей процес стосується вирізання приблизних контурів або форми виробу.Цей етап спрямований на мінімізацію та уникнення задирок, які можуть збільшити вартість вашої деталі та збільшити час виконання.На цьому етапі ви визначаєте діаметр отвору, геометрію/конусність, відстань між краєм і отвором і вставляєте перший прокол.
Згинання:Коли ви проектуєте вигини вашої штампованої металевої деталі, важливо передбачити достатню кількість матеріалу — переконайтеся, що ваша деталь та її заготовка розроблені так, щоб було достатньо матеріалу для виконання згину.Деякі важливі фактори, про які слід пам’ятати:
1. Якщо згин зробити занадто близько до отвору, він може деформуватися.
2. Виїмки та виступи, а також щілини мають бути розроблені з шириною, що принаймні в 1,5 рази перевищує товщину матеріалу.Якщо зробити їх меншими, їх може бути важко створити через силу, що діє на штампи, що спричиняє їх ламання.
3.Кожен кут вашої заготівлі повинен мати радіус, який дорівнює принаймні половині товщини матеріалу.
4. Щоб звести до мінімуму випадки та серйозність задирок, по можливості уникайте гострих кутів і складних вирізів.Якщо таких факторів неможливо уникнути, обов’язково запам’ятайте напрямок задирок у своїй конструкції, щоб їх можна було врахувати під час штампування
Карбування:Ця дія полягає у ударах по краях штампованої металевої деталі, щоб сплющити або зламати задирок;це може створити набагато гладкіший край у карбованій області геометрії деталі;це також може додати додаткової міцності локалізованим ділянкам деталі, і це можна використовувати, щоб уникнути вторинних процесів, таких як видалення задирок і шліфування.Деякі важливі фактори, про які слід пам’ятати:
Пластичність і напрям зерна– Пластичність – це міра постійної деформації, якої зазнає матеріал під дією сили.Метали з більшою пластичністю легше формувати.Напрям зерна важливий для високоміцних матеріалів, таких як загартовані метали та нержавіюча сталь.Якщо вигин йде вздовж волокна високої міцності, воно може бути схильне до розтріскування.
Викривлення/випуклість:Випуклість, спричинена викривленням, може досягати ½ товщини матеріалу.Зі збільшенням товщини матеріалу та зменшенням радіуса вигину викривлення/опуклість стає більш серйозним.Павутина та крій «Невідповідність»:Це коли потрібне дуже невелике врізання або виїмка на деталі та зазвичай глибина близько 0,005 дюйма.Ця функція не є обов’язковою, якщо використовується складний або трансферний інструмент, але необхідна, якщо використовується прогресивний штамп.
Спеціальна штампована частина для життєво важливого обладнання для моніторингу в медичній промисловості
Клієнт із медичної галузі звернувся до MK з проханням відштампувати металеву деталь, яка використовуватиметься як пружина та екран електроніки для життєво важливого обладнання для моніторингу в галузі медицини.
1. Їм потрібна була коробка з нержавіючої сталі з пружинними вкладками, і їм було важко знайти постачальника, який забезпечить високоякісний дизайн за доступною ціною в розумні терміни.
2. Щоб задовольнити унікальний запит клієнта щодо гальмування лише одного кінця деталі, а не всієї деталі, ми співпрацювали з провідною компанією з лудіння, яка змогла розробити передовий процес вибіркового гальванічного покриття з однією кромкою.
Компанія MK змогла задовольнити складні вимоги до дизайну, використовуючи техніку штабелювання матеріалів, яка дозволила нам вирізати багато заготовок деталей одночасно, обмежуючи витрати та скорочуючи час виконання.
Штампований електричний роз’єм для проводки та кабелю
1. Дизайн був дуже складним;ці кришки були призначені для використання як ланцюгові кабелі всередині електричних каналів у підлозі та під підлогою;отже, ця програма за своєю природою має суворі обмеження розміру.
2. Виробничий процес був складним і дорогим, оскільки деякі роботи клієнта вимагали повністю готової кришки, а інші ні, тобто AFC створював частини з двох частин і зварював їх разом, коли це було необхідно.
3. Працюючи зі зразком кришки роз’єму та єдиним інструментом, наданим клієнтом, нашій команді в MK вдалося провести зворотне проектування деталі та її інструменту.Звідси ми розробили новий інструмент, який ми могли б використовувати в нашому 150-тонному прогресивному штамповому пресі Bliss.
4. Це дозволило нам виготовляти цільну деталь із взаємозамінними компонентами, а не виготовляти дві окремі деталі, як це робив клієнт.
Це дозволило значно заощадити кошти — 80% від вартості замовлення на 500 000 деталей — а також час виконання робіт становив чотири тижні замість 10.
Спеціальне штампування для автомобільних подушок безпеки
Автомобільний клієнт потребував високоміцної, стійкої до тиску металевої втулки для використання в подушках безпеки.
1. З розміром 34 мм x 18 мм x 8 мм прокладка повинна була підтримувати допуск 0,1 мм, а виробничий процес був необхідний для пристосування до унікального розтягування матеріалу, властивого кінцевому застосуванню.
2. Через свою унікальну геометрію втулку не можна було виготовити за допомогою інструментів для перенесення, а її глибока витяжка становила унікальну проблему.
Команда MK створила прогресивний інструмент із 24 станціями для забезпечення належного розвитку витяжки та використала сталь DDQ з цинковим покриттям для забезпечення оптимальної міцності та стійкості до корозії.Штампування металу може використовуватися для створення складних деталей для величезного спектру галузей промисловості.Цікаво дізнатися більше про різноманітні спеціальні програми для штампування металу, над якими ми працювали?Відвідайте нашу сторінку прикладів або зверніться безпосередньо до команди MK, щоб обговорити ваші унікальні потреби з експертом.