новости

Штамповая вставка для пресс-формы: определение и когда она нужна для точных деталей

Штамповочный вставной штамп — это система штампа, в которой критические режущие, формовочные или вытяжные компоненты изготавливаются как отдельные сменные вставки, устанавливаемые в стандартный блок штампа, а не обрабатываются как единый цельный блок. Он необходим, когда ваше производство требует высокообъемной штамповки с частой сменой инструмента, сложной геометрии, или когда вы хотите сократить время простоя и затраты на оснастку, заменяя только изношенный или поврежденный участок штампа. Этот модульный подход обеспечивает более быстрые циклы технического обслуживания, использование премиальных инструментальных сталей только там, где это необходимо, и значительную экономию средств на крупных штампах.

Основной принцип проектирования и конструктивные особенности

В обычных штампах для штамповки верхний и нижний блоки штампа целиком обрабатываются из одной заготовки инструментальной стали. Вставной штамп, напротив, использует стандартный штамповый комплект (обычно из стали AISI 1045 или 50CrMo4) с прецизионно обработанными гнездами. Рабочие компоненты — пуансоны, матрицы, формовочные блоки и отрезные ножи — изготавливаются как отдельные вставки, обычно из порошковых сталей или твердого сплава.

Вставки фиксируются с помощью штифтов для выравнивания и винтов с цилиндрической головкой под шестигранник для удержания. Допуски на гнездо вставки обычно выдерживаются в пределах ±0,005 мм (0,0002 дюйма) для обеспечения повторяемости позиционирования. Сама вставка шлифуется до рабочего допуска ±0,002 мм (0,00008 дюйма) по критическим размерам. Такая модульность позволяет базовому блоку штампа выдерживать миллионы циклов, в то время как заменяются только расходные вставки. Например, последовательный штамп для кронштейна из нержавеющей стали толщиной 2,0 мм может иметь 12 позиций, каждая с 2–4 вставками, что в сумме составляет около 30 отдельных вставных компонентов.

Выбор материала для штамповочных вставок

Правильный выбор материала вставки имеет решающее значение для срока службы инструмента и качества деталей. Для штамповки мягкой стали (SPCC, DC01) распространенным выбором является инструментальная сталь D2 (твердость 58–60 HRC), обеспечивающая умеренную износостойкость при доступной стоимости. Для абразивных материалов, таких как нержавеющая сталь (SUS304) или высококремнистая электротехническая сталь, необходима порошковая сталь (PM), такая как Vanadis 4 Extra, или твердый сплав (WC-Co) с твердостью выше 65 HRC.

В таблице ниже приведено сравнение распространенных материалов для вставок, используемых в штамповочных вставных штампах BQUQ.

Анализ структуры затрат и экономический порог

Решение об использовании вставного штампа вместо цельного штампа является прежде всего экономическим. Цельный штамп для простой плоской вырубной детали изначально стоит дешевле, но если пуансон ломается или изнашивается, весь штамп необходимо снимать, разбирать и заново обрабатывать. Это время простоя часто превышает 40 часов и обходится дороже, чем первоначальная экономия.

Изготовление вставного штампа изначально обходится примерно на 15–25% дороже из-за прецизионной обработки гнезд и дополнительных операций механической обработки. Однако стоимость замены вставки составляет всего 10–15% от общей стоимости штампа. Для типичного штампа стоимостью 8000 долларов США замена пуансона цельного штампа может обойтись в 2500 долларов США, включая работу и повторную механическую обработку. Замена вставки для того же штампа стоит всего 900 долларов США, и переналадка может быть выполнена менее чем за 30 минут.

Точка безубыточности достигается, когда штамп требует более двух крупных ремонтов в течение своего срока службы. Для производственной партии, превышающей 100 000 деталей, вставной штамп практически всегда является вариантом с более низкой общей стоимостью. Кроме того, вставные штампы сокращают время простоя пресса с 8 часов для ремонта цельного штампа до 1 часа для замены вставки, повышая общую эффективность оборудования (OEE) примерно на 5–7%.

Совместимость с прессом и характеристики установки

Штамповочные вставные штампы предназначены для использования на механических прессах усилием от 25 тонн для небольших прецизионных деталей до 800 тонн для крупных автомобильных кузовных панелей. Габариты блока штампа соответствуют стандартам JIS B 5001 или ISO 10242. Для типичного вставного штампа BQUQ высота штампа составляет от 200 мм до 350 мм, диаметр хвостовика — 50 мм или 60 мм.

Сами вставки имеют определенные монтажные размеры. Стандартная матрица-вставка имеет наружный диаметр 20 мм, высоту 25 мм и допуск посадки с натягом H7/p6. Пуансоны-вставки обычно имеют длину 30 мм с хвостовиком 16 мм. Усилие съема обеспечивается газовыми пружинами с азотом, рассчитанными на 50–200 кН, в зависимости от толщины материала и сложности детали. Максимальная рабочая температура в зоне резания поддерживается ниже 150 °C для предотвращения разупрочнения инструментальной стали; это контролируется потоком охлаждающей жидкости через блок штампа со скоростью 5–10 литров в минуту.

Когда следует выбирать вставной штамп вместо цельного

Следует выбирать штамповочный вставной штамп, если применимо любое из следующих условий. Во-первых, ваш объем производства превышает 50 000 деталей в год, что делает износ инструмента значительным фактором. Во-вторых, вы штампуете высокопрочные материалы (предел прочности выше 800 МПа), которые ускоряют износ. В-третьих, конструкция вашей детали имеет элементы, склонные к сколам, такие как острые углы радиусом менее 0,3 мм или узкие пазы шириной менее 2 мм.

В-четвертых, вам требуется производство по принципу «точно в срок» (JIT) с множеством вариантов продукции. С помощью вставного штампа вы можете заменить формовочную вставку, чтобы получить немного другой угол гибки, не снимая весь штамп с пресса. Например, простая V-образная гибочная вставка может быть заменена для изменения угла с 90 до 95 градусов за 15 минут. Наконец, если коэффициент использования вашего пресса имеет критическое значение, сокращенное время технического обслуживания вставных штампов становится стратегическим преимуществом, позволяя планировать обслуживание во время запланированных перерывов, а не во время аварийных остановок.

Советы по выбору в формате FAQ для инженеров

Как определить правильный зазор вставки для моего материала? Для мягкой стали зазор матрицы обычно составляет 10% от толщины материала на сторону. Для нержавеющей стали увеличьте это значение до 15% на сторону. Например, для листа SUS304 толщиной 1,5 мм требуется зазор 0,225 мм на сторону, что дает общее отверстие матрицы 1,95 мм для пуансона диаметром 1,5 мм.

Какова минимальная толщина стенки штамповочной вставки? Минимальная толщина стенки между гнездом вставки и краем блока штампа должна составлять не менее 2 диаметров вставки. Для матрицы-вставки диаметром 20 мм необходимо не менее 40 мм материала вокруг гнезда, чтобы предотвратить растрескивание под давлением штамповки, которое может достигать 250 МПа на поверхности матрицы.

Можно ли переоборудовать существующий цельный штамп во вставной? Да, но это редко экономически выгодно, если только блок штампа не имеет завышенных размеров. Вам потребуется обработать существующий блок штампа для создания гнезд, что сопряжено с риском деформации и требует повторной закалки. BQUQ рекомендует проектировать вставные штампы с самого начала; переоборудование стоит 60–80% от стоимости нового штампа и обеспечивает более низкую надежность.

Как указать качество поверхности на режущей кромке вставки? Режущая кромка должна быть зеркально отполирована до Ra 0,2 мкм или лучше. Это снижает трение и предотвращает налипание материала, особенно на алюминиевых и медных сплавах. Посадочные поверхности блока штампа должны быть шлифованы до Ra 0,8 мкм для точной посадки.

Заключение и инженерные рекомендации

Для любого производственного сценария, связанного со штамповкой, вставной штамп обеспечивает превосходную экономику жизненного цикла, сокращенное время простоя и гибкость для внесения изменений в конструкцию. Первоначальная надбавка к стоимости в 20% окупается за счет снижения затрат на замену и ускорения переналадки, как правило, в течение первых 50 000 деталей. В BQUQ мы изготовили более 2000 вставных штампов за последние 20 лет, с типичными сроками поставки 15–20 рабочих дней для штампа средней сложности. Мы рекомендуем вставные штампы для всех новых проектов штамповки, особенно тех, которые связаны с нержавеющей сталью, высокопрочными сплавами или предполагаемыми итерациями конструкции. Если вы оцениваете проект штамповки и нуждаетесь в точном анализе затрат для вставного штампа по сравнению с цельным, наша инженерная команда может предоставить подробное сравнение в течение одного рабочего дня.

Для немедленной технической консультации и расчета стоимости в течение 12 часов по вашему проекту штамповочного вставного штампа свяжитесь с нашей инженерной командой. Напишите нам на sc@bquq.com, приложив чертежи деталей и спецификации материалов. Для срочных запросов свяжитесь с нами в WhatsApp по номеру +86 13713157787. Посетите www.bquq.com, чтобы ознакомиться с нашими производственными возможностями и примерами работ.

Похожие Статьи

• Завод по производству штампованных металлических пружинных контактов для батарей
• Штамповка цифрового заводского и имитационного дизайна: от виртуального прототипа до цифрового двойника
• Высокоскоростная прецизионная штамповка и технология микроформования: от электронных соединений до сердечников микродвигателей