новости

Что такое совмещённый штамп и когда его следует использовать?

Составной штамп — это штамповый инструмент, который выполняет несколько операций, таких как вырубка и пробивка, за один ход пресса в одной позиции. Его следует применять, когда деталь требует точной плоскостности, жестких допусков по размерам и крупносерийного производства, как правило, свыше 50 000 штук, где более высокая стоимость инструмента оправдана экономией на каждой детали. Такая конструкция штампа идеально подходит для плоских деталей с отверстиями или простыми формами толщиной менее 3 мм, обеспечивая производительность от 30 до 80 ходов в минуту с допусками ±0,025 мм.

Чем составной штамп отличается от последовательного штампа?

Принципиальное различие заключается в последовательности операций. Составной штамп выполняет все операции резания одновременно в одной позиции, то есть полоса не перемещается между операциями. Напротив, последовательный штамп перемещает полосу через несколько позиций, каждая из которых выполняет одну или несколько операций, таких как пробивка, обрезка или формовка, при этом деталь завершается на последней позиции. Составные штампы производят полностью плоскую деталь с высокой степенью точности, поскольку полоса надежно зафиксирована во время всей операции, тогда как последовательные штампы лучше подходят для сложных деталей, требующих гибки или формовки, так как эти операции требуют последовательного перемещения материала. В составном штампе отходы (скелет) удаляются вокруг детали, а готовая деталь выталкивается вниз через матрицу; в последовательном штампе деталь вырубается на последней позиции и свободно падает.

Каковы основные компоненты и технические характеристики составного штампа?

Составной штамп состоит из нескольких критически важных компонентов, работающих вместе за один ход. Верхняя плита удерживает пуансон и съемник, а нижняя плита содержит матрицу и пробивной пуансон. Вырубной пуансон, который обычно является внешней режущей кромкой, и пробивной пуансон, который является внутренней режущей кромкой, установлены в одной плоскости. Полоса располагается между вырубным пуансоном и вырубной матрицей, и во время хода пробивной пуансон сначала вырезает отверстия, а затем вырубной пуансон вырезает внешний контур. Снятый материал затем выбрасывается из штампа.

Ключевые характеристики включают: зазор между пуансоном и матрицей от 4% до 8% толщины материала на сторону для мягкой стали, твердость плиты матрицы HRC 58-62 и твердость пуансона HRC 60-63. Стойкость составного штампа, изготовленного из инструментальной стали D2 или M2, обычно составляет от 1 000 000 до 3 000 000 ходов до переточки. Максимальный размер детали для составного штампа обычно ограничен 300 мм × 300 мм из-за тоннажа пресса и жесткости конструкции штампа, а рекомендуемый диапазон толщины материала составляет от 0,05 мм до 3,0 мм.

Когда составной штамп является наиболее экономичным выбором?

Составной штамп становится наиболее экономичным выбором при трех конкретных условиях. Во-первых, когда годовой объем производства превышает 50 000 штук, более высокая первоначальная стоимость инструмента от 5 000 до 15 000 долларов США амортизируется на большую партию, снижая себестоимость одной детали ниже, чем у последовательного штампа или простого вырубного штампа с дополнительными операциями. Во-вторых, когда деталь требует жесткой плоскостности 0,05 мм или менее, составной штамп исключает необходимость отдельной операции правки, экономя время и затраты на обработку. В-третьих, когда конструкция детали имеет несколько отверстий или внутренних элементов с допусками между центрами ±0,05 мм, одновременное резание обеспечивает абсолютно согласованное взаимное расположение этих элементов, что невозможно достичь при последовательных операциях.

Для мелкосерийного производства менее 5 000 деталей более экономичным является простой вырубной штамп или лазерная резка, поскольку стоимость оснастки составного штампа не оправдана. Для деталей, требующих гибки, вытяжки или чеканки, необходим последовательный штамп или трансферный пресс, так как составной штамп не может выполнять эти операции.

Какие допуски и качество может обеспечить составной штамп?

Процесс составной штамповки обеспечивает наивысшую точность среди методов штамповки плоских деталей. Достижимые допуски зависят от толщины материала и размера детали, типичные значения приведены в таблице ниже.

Эти допуски достижимы при правильно обслуживаемом штампе и жестком прессе. Процесс резания оставляет характерную зону приработки (глянцевый поясок) 20–30% толщины материала и зону скола 70–80%, что является нормой для традиционной штамповки. Высота заусенца контролируется поддержанием острых режущих кромок; переточка рекомендуется, когда высота заусенца превышает 10% толщины материала. На точность размеров влияет жесткость пресса; прогиб пресса менее 0,025 мм при полном тоннаже необходим для стабильных результатов.

Почему зазор штампа влияет на качество детали и стойкость инструмента?

Зазор штампа — это промежуток между пуансоном и матрицей, который напрямую определяет качество кромки среза и долговечность инструмента. Для углеродистой стали рекомендуемый зазор составляет 5–7% толщины материала на сторону; для нержавеющей стали — 7–9%; для алюминия — 4–6%. Недостаточный зазор вызывает чрезмерный износ режущих кромок, что приводит к преждевременному выходу инструмента из строя и увеличению образования заусенцев. Чрезмерный зазор дает плохую поверхность скола с большой зоной скругления и грубой рваной кромкой, что может не пройти контроль размеров.

Правильный зазор также снижает необходимое усилие штамповки. Усилие резания рассчитывается по формуле F = L × t × S, где L — периметр резания в мм, t — толщина материала в мм, S — сопротивление срезу в Н/мм² (для мягкой стали S = 350 Н/мм²). Для заготовки диаметром 50 мм из мягкой стали толщиной 2 мм усилие составляет приблизительно 110 кН. Правильный зазор может снизить это усилие на 15–20%, что уменьшает требования к тоннажу пресса, снижает потребление энергии и продлевает срок службы пресса и штампа.

Какие материалы подходят для составной штамповки?

Составные штампы подходят для широкого спектра материалов, но свойства материала напрямую влияют на износ штампа и качество детали. Наиболее распространенные материалы включают: низкоуглеродистую сталь (DC01, SPCC) толщиной до 3 мм, нержавеющую сталь (301, 304) толщиной до 2 мм, алюминиевые сплавы (5052, 6061) толщиной до 3 мм, медь и латунь (C1100, C2600) толщиной до 2,5 мм, а также различные рессорно-пружинные стали (C75, 65Mn) толщиной до 1,5 мм. Для материалов тверже HRB 90 или с пределом прочности на растяжение выше 450 МПа зазор резания следует увеличить на 1–2% на сторону, а марку инструментальной стали следует повысить с D2 до M2 или порошковых сталей, таких как ASP23, для увеличения стойкости штампа.

Толщина материала является наиболее критическим ограничением. При толщине более 3 мм требуемый тоннаж пресса значительно возрастает, а режущая кромка склонна к выкрашиванию из-за высокой ударной нагрузки. Для материалов тоньше 0,05 мм зазор штампа становится чрезвычайно малым (0,002–0,004 мм), что требует прецизионного шлифования и специальной конструкции штампа, увеличивающей стоимость оснастки. Рекомендуемая максимальная твердость материала для составной штамповки — HRC 30; более мягкие материалы дают более чистый срез и более длительный срок службы штампа.

Сколько стоит составной штамп и каков срок изготовления?

Стоимость составного штампа определяется размером детали, толщиной материала, количеством отверстий и требованиями к допускам. Типичный составной штамп для детали размером 50 мм × 50 мм с 4 отверстиями стоит от 5 000 до 12 000 долларов США. Более крупный штамп для детали 200 мм × 200 мм со сложными внутренними элементами стоит от 15 000 до 30 000 долларов США. Стоимость оснастки включает проектирование, материал (инструментальную сталь), механическую обработку, термообработку, шлифование и сборку. Срок изготовления составного штампа обычно составляет 4–6 недель для стандартной конструкции и 6–8 недель для сложной конструкции с несколькими пробивными пуансонами и жесткими допусками.

Себестоимость одной детали при крупносерийной составной штамповке обычно составляет от 0,02 до 0,10 доллара США, в зависимости от стоимости материала, скорости пресса и дополнительных операций. Это значительно ниже, чем при обработке на станках с ЧПУ, которая стоит от 1,00 до 5,00 долларов США за деталь для аналогичной геометрии, и лазерной резке, которая стоит от 0,50 до 2,00 долларов США за деталь. Точка безубыточности обычно составляет 10 000–20 000 деталей, после чего составной штамп является наиболее рентабельным методом.

Каковы ограничения составного штампа?

Основное ограничение заключается в том, что составной штамп может производить только плоские детали; любая гибка, вытяжка или формовка требует отдельного штампа или последовательного штампа. Максимальный размер детали ограничен мощностью пресса и конструкцией штампа, с практическими пределами 300 мм × 300 мм и максимальным тоннажем пресса 250 тонн для составной штамповки. Кроме того, отходы (скелет) часто больше, чем у последовательного штампа, поскольку материал нельзя раскроить так плотно, что приводит к коэффициенту использования материала 50–65% по сравнению с 70–80% у хорошо спроектированного последовательного штампа.

Конструкция штампа также сложнее, чем у простого вырубного штампа, и требует точного выравнивания пробивного и вырубного пуансонов в пределах одного хода. Это увеличивает первоначальную стоимость оснастки и время на отладку штампа. Для деталей с большим количеством отверстий штамп становится перегруженным пуансонами, а усилие съема увеличивается, что требует более надежного механизма съемника.

Можно ли комбинировать составной штамп с другими операциями?

Да, составной штамп можно комбинировать с ограниченными формовочными операциями, такими как неглубокая чеканка, тиснение или надрезка, при условии, что эти операции не требуют значительного течения материала. Глубина чеканки ограничена 30% толщины материала, а высота тиснения ограничена 0,5 мм для материалов толщиной менее 1,5 мм. Эти операции выполняются за тот же ход, что и вырубка и пробивка, с использованием того же комплекта штампов, но они требуют дополнительного места в блоке матрицы и увеличивают требуемый тоннаж пресса. Для более глубокой вытяжки или гибки составной штамп не подходит; правильным выбором является последовательный штамп или трансферный пресс.

Часто задаваемые вопросы

Какова максимальная толщина материала для составного штампа?

Максимальная практическая толщина материала для составного штампа составляет 3,0 мм для мягкой стали и 2,0 мм для нержавеющей стали. При большей толщине усилие резания становится чрезмерным, а компоненты штампа подвержены выкрашиванию и преждевременному износу, что делает последовательный штамп или чистовую вырубку более подходящей альтернативой.

Как долго служит составной штамп?

Составной штамп, изготовленный из инструментальной стали D2 или M2, может произвести от 1 000 000 до 3 000 000 деталей до переточки. При регулярном техническом обслуживании и переточке каждые 100 000–200 000 ходов общий срок службы штампа может превысить 10 000 000 деталей до замены инструмента.

В чем разница между составным и последовательным штампом?

Составной штамп выполняет все операции резания за один ход пресса в одной позиции, производя плоскую деталь с высокой точностью. Последовательный штамп выполняет операции последовательно на нескольких позициях по мере продвижения полосы, что позволяет выполнять гибку и формовку, но с несколько меньшей точностью позиционирования.

Может ли составной штамп производить детали с гнутыми элементами?

Нет, составной штамп не может производить гнутые элементы, поскольку деталь должна оставаться плоской в процессе резания. Для деталей, требующих гибки, необходимо использовать последовательный штамп или отдельный гибочный штамп после операции составной штамповки.

Какова типичная скорость пресса для составной штамповки?

Типичная скорость пресса для составной штамповки составляет 30–80 ходов в минуту, в зависимости от размера детали, толщины материала и мощности пресса. Меньшие детали из тонкого материала могут обрабатываться на более высоких скоростях, тогда как более крупные детали из толстого материала требуют более низких скоростей для поддержания соосности штампа и качества детали.

Как рассчитать требуемый тоннаж пресса для составного штампа?

Требуемый тоннаж пресса рассчитывается умножением периметра резания на толщину материала и сопротивление срезу материала. Например, заготовка с периметром 100 мм из мягкой стали толщиной 2 мм (сопротивление срезу 350 Н/мм²) требует 70 кН, плюс дополнительные 15% на усилие съема, что дает в сумме приблизительно 80 кН или 8 тонн.

Предоставляет ли BQUQ помощь в проектировании составных штампов?

Да, BQUQ предоставляет полную инженерную поддержку, включая проектирование составных штампов, моделирование и прототипирование. Наши инженеры рассматривают чертежи ваших деталей, рекомендуют оптимальный процесс штамповки и предоставляют подробное коммерческое предложение на оснастку в течение 12 часов после получения вашего запроса.

В BQUQ мы имеем 20-летний опыт в обработке на станках с ЧПУ, штамповке металла, производстве пружин и радиаторов. Наш собственный инструментальный цех изготавливает составные штампы в соответствии со стандартами ISO 9001, с полными отчетами о контроле размеров при каждой поставке. Если у вас есть плоская деталь с жесткими допусками и большими объемами производства, свяжитесь с нами для бесплатного анализа конструкции и коммерческого предложения. Мы предоставляем предложения в течение 12 часов по всем проектам составной штамповки. Напишите нам на sc@bquq.com, свяжитесь с нами в WhatsApp по номеру +86 13713157787 или посетите www.bquq.com.

Похожие Статьи

• Точная штамповка металла: допуски, материалы и правила проектирования
• Руководство по финишной обработке металлических деталей после штамповки | Полное
• Завод по производству штампованных металлических пружинных контактов для батарей