новости

Штамповка в составном штампе: определение, допуски и когда её применять

Составной штамп — это штамповочный инструмент, который выполняет несколько операций, как правило, вырубку и пробивку, за один ход пресса в одной позиции. Применяйте составной штамп, когда ваша деталь требует высокой плоскостности, точных соотношений «отверстие-кромка» и объёмов производства от 10 000 до 1 000 000 штук, когда затраты на последовательный штамп не оправданы.

Основной принцип работы составного штампа

В составном штампе матрица содержит как вырубной пуансон, так и пробивной пуансон. Полоса подаётся в штамп, и за один ход пресса вниз деталь вырубается из полосы, а внутренние отверстия пробиваются одновременно. Ключевое отличие от последовательного штампа заключается в том, что все операции резания выполняются в одной позиции и за один ход, без перемещения полосы между операциями.

Материал удерживается в плоском состоянии прижимной плитой (съёмником) на протяжении всей операции. Такая конструкция обеспечивает идеальную плоскостность детали, поскольку усилия резания уравновешены с обеих сторон. Для деталей толщиной от 0,1 мм до 6,0 мм составной штамп обеспечивает плоскостность в пределах 0,02 мм на 50 мм длины, что превосходит последовательную штамповку, где движение полосы может вызывать изгиб.

Компоненты штампа включают верхнюю плиту, нижнюю плиту, вырубной пуансон, пробивной пуансон, матрицу, прижимную плиту (съёмник) и направляющие штифты. Зазор для резания обычно составляет от 4% до 8% толщины материала на сторону для мягкой стали и от 6% до 10% для нержавеющей стали. Для стали SPCC толщиной 1,5 мм рекомендуемый зазор составляет от 0,06 мм до 0,12 мм на сторону.

Критическое сравнение: составной штамп vs последовательный штамп vs штамп для линейной вырубки

Выбор типа штампа требует анализа геометрии детали, требований к допускам и объёма производства. В таблице ниже представлены прямые инженерные сравнения на основе производственных данных BQUQ с 2004 по 2025 год.

Составной штамп предлагает наилучшее соотношение допуска и стоимости для средних объёмов. Его основное ограничение — размер детали, поскольку вырубной пуансон должен быть установлен внутри пробивного пуансона. Такая вложенная компоновка ограничивает максимальный размер детали примерно 200 мм на 200 мм. Для более крупных деталей штамп становится слишком тяжёлым, а требуемое усилие пресса возрастает экспоненциально.

Выбор материала и данные по стойкости штампа

Выбор материала напрямую влияет на стойкость штампа и достижимые допуски. Для производственных партий, превышающих 100 000 штук, выбор инструментальной стали становится критическим. BQUQ использует следующие материалы для компонентов составных штампов:

Для вырубных пуансонов мы используем инструментальную сталь D2, закалённую до 58-62 HRC, с покрытием TiCN. Такая комбинация обеспечивает от 500 000 до 800 000 ходов между переточками для мягкой стали толщиной до 2,0 мм. Для пробивных пуансонов диаметром менее 3,0 мм мы применяем быстрорежущую сталь M2 с твёрдостью 62-64 HRC для предотвращения продольного изгиба.

Материал матрицы зависит от материала обрабатываемой детали. Для алюминиевых сплавов (5052, 6061) мы используем инструментальную сталь A2 с твёрдостью 56-58 HRC. Для нержавеющей стали (304, 316) мы применяем твердосплавные вставки с твёрдостью 88-92 HRA. Твердосплавные матрицы увеличивают стойкость штампа в 5-10 раз по сравнению со сталью D2, но повышают стоимость оснастки на 30-40%.

Пружины съёмника критически важны для стабильной работы. Мы используем азотные газовые пружины с ресурсом не менее 150 000 циклов. Усилие съёма должно составлять 10-15% от усилия резания для обеспечения надёжного удаления детали. Для детали диаметром 50 мм из стали SPCC толщиной 2,0 мм усилие резания составляет приблизительно 45 тонн, что требует 5-7 тонн усилия съёма.

Примеры реального применения и данные по допускам

Составные штампы отлично подходят для производства деталей с жёсткими требованиями к концентричности. Типичное применение — пластины статора для малогабаритных двигателей постоянного тока. Эти детали требуют допуска на наружный диаметр ±0,01 мм и допуска на центральное отверстие ±0,005 мм, с концентричностью менее 0,015 мм. Составной штамп надёжно обеспечивает это, поскольку деталь и отверстие вырубаются одновременно из неподвижной полосы.

Другое распространённое применение — производство шайб. Для плоской шайбы с наружным диаметром 20,0 мм и внутренним диаметром 8,2 мм составной штамп производит 60 штук в минуту с высотой заусенца менее 0,03 мм. Направление заусенца всегда одинаковое, что упрощает последующую зачистку при необходимости.

Производство радиаторов использует составные штампы для вырубки базовых пластин. Для основания радиатора размером 80 мм на 80 мм из алюминия 6061-T6 толщиной 3,0 мм составной штамп обеспечивает плоскостность 0,05 мм по всей поверхности. Эта плоскостность необходима для нанесения термоинтерфейсного материала и последующих операций механической обработки.

Максимальная температура во время штамповки является критическим параметром. При высокоскоростной штамповке свыше 60 ходов в минуту температура поверхности штампа может достигать 120-150°C. Эта температура влияет на эффективность смазки и может вызывать налипание на алюминиевых деталях. Мы рекомендуем смазку на основе хлорированного парафина для стали и низковязкое минеральное масло для алюминия, чтобы поддерживать температуру штампа ниже 100°C.

Анализ затрат и расчёт точки безубыточности

Решение об использовании составного штампа вместо последовательного зависит от объёма безубыточности. Для типичной детали с 4 отверстиями и простым контуром расчёт затрат выглядит следующим образом:

Стоимость оснастки составного штампа: 8 000 USD. Цена за штуку при 100 000 деталей: 0,35 USD за деталь. Стоимость оснастки последовательного штампа: 22 000 USD. Цена за штуку при 100 000 деталей: 0,28 USD за деталь. Разница в стоимости оснастки составляет 14 000 USD. Экономия на одну деталь составляет 0,07 USD. Объём безубыточности равен 14 000, делённым на 0,07, что составляет 200 000 деталей.

При объёме менее 200 000 деталей составной штамп более экономичен. При объёме более 200 000 деталей последовательный штамп становится рентабельным. Однако этот расчёт предполагает, что геометрия детали совместима с обоими типами штампов. Если деталь требует допуска плоскостности ниже 0,03 мм или допуска «отверстие-кромка» ниже ±0,02 мм, составной штамп является единственным жизнеспособным вариантом независимо от объёма.

Вторичные операции увеличивают затраты на составной штамп. Если деталь требует нарезания резьбы, зенковки или гибки, эти операции должны выполняться отдельно. Каждая вторичная операция добавляет 0,05-0,15 USD на деталь и увеличивает срок изготовления на 2-5 дней. Последовательный штамп может интегрировать эти операции с меньшей себестоимостью на деталь, но со значительно более высокой стоимостью оснастки.

Практические рекомендации по выбору штампа

Для деталей с максимальным размером менее 150 мм и толщиной от 0,5 мм до 4,0 мм выбирайте составной штамп, когда плоскостность критична. Одновременное резание исключает усилия изгиба полосы, которые вызывают деформацию в последовательных штампах.

Для деталей, требующих допусков «отверстие-кромка» ниже ±0,02 мм, всегда используйте составной штамп. Неподвижная полоса во время резания гарантирует, что положение отверстия определяется только геометрией штампа, а не точностью подачи полосы. Последовательные штампы имеют присущие им ошибки подачи ±0,03 мм до ±0,05 мм в зависимости от шага и системы пилотов.

Для объёмов производства ниже 10 000 деталей рассмотрите штамп для линейной вырубки с проволочной резкой. Экономия на оснастке в 50-60% перевешивает более низкую скорость производства. При объёмах свыше 1 000 000 деталей оцените последовательный штамп или трансферный штамп. Конструкция составного штампа с одной позицией ограничивает скорость и создаёт узкое место в крупносерийном производстве.

При проектировании деталей для штамповки составным штампом соблюдайте минимальную толщину перемычки, равную 2-кратной толщине материала, между отверстиями и кромками. Для стали толщиной 1,0 мм минимальное расстояние составляет 2,0 мм. При меньших значениях пуансон может сломаться, или деталь может порваться. Также указывайте направление заусенца на чертеже. Составные штампы создают заусенец на стороне пуансона, которая обычно является нижней стороной детали.

Заключение и инженерное резюме

Составной штамп является оптимальным выбором для среднесерийного производства плоских деталей, требующих жёстких допусков и высокой плоскостности. Операция за один ход обеспечивает превосходную размерную точность по сравнению с последовательными штампами при стоимости оснастки на 40-60% ниже. Основными компромиссами являются сниженная скорость производства и максимальный размер детали примерно 200 мм на 200 мм. Для объёмов от 10 000 до 1 000 000 деталей с толщиной от 0,1 мм до 6,0 мм составной штамп обеспечивает наилучшее сочетание точности, стоимости и срока изготовления. BQUQ изготовила более 5 000 составных штампов с 2004 года, обслуживая клиентов в автомобильной, электронной и бытовой промышленности. Для вашей конкретной геометрии детали мы рекомендуем отправить чертёж для анализа технологичности. Наша инженерная команда предоставляет подробное коммерческое предложение в течение 12 часов, включая стоимость штампа, цену за деталь и график поставки. Свяжитесь с нами по адресу sc@bquq.com или WhatsApp +86 13713157787. Посетите www.bquq.com для получения дополнительных примеров и технических ресурсов.

Похожие Статьи

• Компенсация пружинения в штамповке металла: руководство по проектированию и моделированию
• Интеллектуальный онлайн-контроль и контроль качества с замкнутым контуром: создание производственной линии с нулевым дефектом для штампованных деталей
• Высокоскоростная прецизионная штамповка и технология микроформования: от электронных соединений до сердечников микродвигателей