Штамповка металла — это метод изготовления сложных деталей и компонентов из плоских металлических листов. Отрасли, связанные с точным машиностроением, должны понимать все виды штамповки металла и принципы их применения. Штамповочный пресс для металла — это обрабатывающий станок, использующий специальные инструменты и штампы для формовки и резки листового металла.
Существует четыре основных типа штамповки металла: последовательная штамповка, составная штамповка, штамповка с трансферным прессом и штамповка с четырьмя ползунками. Каждый из этих процессов имеет свои преимущества и подходит для производства металлических деталей для различных нужд.
Оглавление
Четыре вида штамповки металла
Прогрессивная штамповка
Прогрессивная штамповка — это метод крупносерийного производства. Полоса металла, сматываемая с рулона, автоматически пропускается через несколько штампов. Каждый штамп обрабатывает заготовку, приближая её к окончательной форме.
Когда материал достигает конечной точки, готовое изделие отделяется от металлической полосы. Одновременно с этим новый лист металла поступает в начальный конец штампа последовательного действия для первого прохода. Вставляя направляющие штифты в установочные отверстия на каждой позиции штампа, штамп последовательного действия каждый раз изготавливает одну и ту же деталь.
Композитная штамповка
Комбинированная штамповка — это метод изготовления простых плоских металлических деталей, таких как шайбы. С её помощью можно также изготавливать сложные детали с малыми допусками, такие как уплотнения, крепления, щитки, перегородки, рамы и т. д.
Он позволяет выполнять больше резки, пробивки и гибки за один проход, чем другие методы штамповки. Это делает его экономичным для средне- и крупносерийного производства. Скорость варьируется в зависимости от размера детали.
Этот метод хорошо подходит для быстрого изготовления простых деталей с высокой повторяемостью, но может быть неэффективным для сложных моделей. В этом случае лучше подойдет прогрессивная штамповка.
Переводная штамповка
Переводная штамповка — это вид штамповки металла, при котором каждая деталь обрабатывается как отдельная единица. Сначала машина отделяет деталь от металлической полосы. Затем деталь перемещается в другое место и обрабатывается другим способом.
Это лучший способ изготовления деталей с большим количеством мелких деталей, таких как накатка, ребра и резьба. Он идеально подходит для изготовления трубчатых деталей и деталей глубокой вытяжки из таких металлов, как медь, латунь, алюминий и нержавеющая сталь.
Помимо этих особенностей, трансферная штамповка обладает рядом других важных преимуществ. Она очень эффективна и экономична при мелкосерийном производстве, поскольку является лучшим методом для изготовления крупногабаритных деталей.
Этот метод позволяет получать различные качества поверхности, а благодаря использованию разных штампов отпадает необходимость в направляющих пластин или подъёмниках. Кроме того, использование одного или нескольких штампов обычно снижает затраты на оснастку, что делает его идеальным для многих проектов по штамповке металла.
Четырехползунковая штамповка
В отличие от штамповочных прессов для металла, использующих вертикальную штамповку, в штамповке с четырьмя ползунами используются четыре горизонтально движущихся ползуна, которые перемещаются с помощью соединенных вместе шестерен и валов.
Эти ползунки ударяют по заготовке под прямым углом, обеспечивая правильную и стабильную форму металла. Этот метод используется во многих отраслях промышленности для создания сложных и точных деталей, например, в аэрокосмической, электронной и автомобильной.
Как работает штамповка металла?
При штамповке металла верхняя и нижняя половины штампа используются для вырубки плоского листа металла до нужной формы. Эта работа выполняется на мощном штамповочном станке.
Штампы в станке режут, гнут, штампуют, обрезают, сверлят, растягивают или вытягивают заготовку, чтобы получить готовое изделие нужного размера. Штамповку можно использовать для изготовления самых разных изделий: от простых кронштейнов и корпусов оборудования до автомобильных рам.
Почему важна штамповка металла?
Штамповка металла — это технология, ориентированная на повышение эффективности и являющаяся ключевым элементом крупносерийного и экономичного производства во многих отраслях. Она повышает производительность и снижает затраты за счёт сокращения потребности в инструментах, рабочей силе и времени, что приводит к значительной экономии средств при массовом производстве.
В крупносерийном производстве штамповка обычно быстрее и требует меньше материала, чем механическая обработка, которая требует материала для изготовления детали. Хотя ковка может быть более затратной для некоторых сложных и точных деталей, штамповка может быть быстрее и стабильнее, что делает её лучшим выбором.
Какие материалы чаще всего используются для штамповки металла?
В повседневной жизни для штамповки можно использовать множество металлов. Вот некоторые из них:
Медный сплав
Медные сплавы идеально подходят для электротехники и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, поскольку они электропроводны, легко формуются и не ржавеют. Кроме того, медные сплавы очень легко формуются, что делает их отличными для резки металла и создания сложных форм. Однако из-за своей мягкости они не подходят для высокопрочных изделий.
Стальные сплавы
Сталь и её сплавы прочны, недороги и универсальны, что делает их основой машиностроения и идеально подходят для штамповки металлов. Мягкие ковкие стальные сплавы можно закаливать после штамповки.
Алюминиевый сплав
Алюминиевые сплавы широко используются в аэрокосмической и автомобильной промышленности благодаря своей лёгкости, стойкости к ржавчине и хорошей теплопроводности. Процесс литья металла позволяет легко придавать алюминию и его сплавам сложную геометрию. Алюминий и его сплавы известны своей гибкостью и лёгкостью формовки.
Специальные металлы
Например, титановые и никелевые сплавы могут работать в суровых условиях. В зависимости от сплава и области применения, они характеризуются высокой прочностью и устойчивостью к коррозии, высоким температурам и агрессивным средам.
Специальные металлы прочны в суровых условиях, таких как химическая, авиационная, атомная, энергетическая, судостроительная и другие отрасли. Однако их прочность и вязкость могут усложнить литье металлов и, как правило, сделать его дорогостоящим.
При выборе правильного метода штамповки металла для конкретной задачи следует учитывать такие факторы, как тип необходимого материала, сложность конструкции, количество изготавливаемых деталей и бюджет.
Например, медь может быть лучшим металлом для электротехнических изделий. Сталь — лучший металл для долговечных конструкций. Алюминий — лучший металл для лёгких конструкций. Уникальные металлы подходят для использования в условиях сильной коррозии и высоких температур.
Какие существуют методы штамповки металла?
Существует множество различных методов штамповки металла, каждый из которых разработан для удовлетворения потребностей конкретного производственного проекта. Ниже перечислены наиболее распространённые принципы работы штамповочных прессов.
Штамповка
Этот процесс использует пуансон и штамп для пробивки отверстий или других пространств в листе металла. Например, он широко применяется для пробивки, долбления и перфорации отверстий во многих изделиях, таких как автомобильные детали и электроника.
Перфорация позволяет получать отверстия, очень близкие к нужному размеру, но это зависит от типа материала и его толщины, размера отверстия, а также качества и состояния штампа. Понимание преимуществ и недостатков процесса штамповки и того, как он работает может помочь оптимизировать процесс для достижения наилучших результатов.
Бланкирование
Вырубка похожа на штамповку, но вместо пробивки отверстий в готовой форме, цель состоит в вырезании формы из листа металла. Вырубка стали — недорогой способ изготовления металлических деталей, поскольку он использует непрерывную подачу материала, что упрощает настройку и обработку деталей.
Он сокращает отходы за счёт эффективного штабелирования деталей и снижает транспортные расходы, поскольку отправляется только чистый вес. Изначально этот метод использовался только в автомобильной и обрабатывающей промышленности. Однако он набирает популярность во всё большем количестве отраслей, поскольку заготовки можно формовать в соответствии с формой готовой детали.
Изгиб
Гибка — это процесс формования металла путём сильного сжатия в определённых точках. При гибке прессом заготовка помещается на модуль. Модуль оказывает натяжение и давление на лист, придавая ему форму. После гибки происходит отскок, поэтому для достижения определённого угла требуется чрезмерный изгиб.
На упругость влияют как тип материала, так и метод формовки. Листовой металл при изгибе удлиняется. Это измеряется изгибом снаружи и радиусом изгиба внутри. Толщина, свойства материала и выбор пресс-формы влияют на это. Кроме того, гибка используется для изготовления выступов, пазов и т. д.
Кастинг
В процессе литья давление используется для формования и закалки поверхности заготовки, что позволяет получить точные формы и гладкие края. Этот метод экономит время и деньги, исключая дополнительные этапы, такие как шлифовка и снятие заусенцев.
Процесс литья используется во многих областях, особенно там, где важны мелкие детали и тонкие детали, например, при изготовлении монет, значков, пуговиц и прецизионных деталей. Подробнее об этих технологиях можно узнать в Обзор точной штамповки металла и литья металла.
Тиснение
При тиснении на поверхности металлического листа формируется выпуклый или вдавленный узор. Этот метод часто используется для украшения изделий, например, декоративных панелей. При тиснении точность — ключ к достижению желаемого внешнего вида и тактильных ощущений.
Отбортовка
Создание выступающей кромки или бортика на детали из листового металла называется «отбортовкой». Этот материал используется, в частности, в автомобильных панелях и воздуховодах. Точность отбортовки необходима для обеспечения надлежащей работы уплотнений и сохранения прочности конструкции.
Преимущества и недостатки штамповки металла
В мире не существует идеального мастерства. У любого процесса есть свои плюсы и минусы. Далее давайте узнаем о преимуществах и недостатках штамповки металла.
Преимущества штамповки металла
Для отрасли обработки металлических деталей процесс штамповки металла обеспечивает следующие преимущества:
- Экономически эффективно: Процесс штамповки металла высокоэффективен и позволяет производить высококачественные детали большими партиями. Штампы очень прочные, они позволяют производить тысячи и даже миллионы деталей, прежде чем потребуется их замена. Этот процесс также более экономичен, поскольку требует меньших трудозатрат и меньше материала теряется.
- Высокая точность: Штамповка металла — очень точный метод изготовления деталей. Системы автоматизированного проектирования (САПР) и числового программного управления (ЧПУ) обеспечивают жёсткие допуски и точные размеры.
- Экономит время и деньги: Процесс штамповки металла можно автоматизировать. Это ускоряет производство и сокращает сроки поставки.
- Универсальность: Штамповка металла может применяться с широким спектром металлических материалов, таких как сталь, алюминий, латунь и медь. Это позволяет производителям изготавливать разнообразные детали для самых разных отраслей и сфер применения.
- Экономит материалы: Технология штамповки сокращает количество отходов благодаря точной резке и формовке. Это не только снижает затраты на сырье, но и сокращает потери ресурсов и энергии.
- Сложная геометрия: С помощью штамповки металла можно изготавливать детали очень сложной формы с высокой точностью. Часто это можно сделать всего за одну операцию, что упрощает процесс производства сложных деталей.
- Прочность и долговечностьШтампованные металлические детали известны своей прочностью и долговечностью. Холодная обработка делает металл прочнее, устойчивее к износу и коррозии, а также менее подверженным другим внешним воздействиям. Поэтому штамповка металла идеально подходит для изготовления деталей, которые должны надёжно работать в течение длительного времени.
Недостатки штамповки металла
Поскольку идеала не существует, вот некоторые проблемы, с которыми вы можете столкнуться при штамповке металла:
- Разрывной. Когда пуансон изнашивается или между пуансонами недостаточно места, поверхность вокруг отверстия или контура может разрушиться, что потребует технического обслуживания или замены инструмента.
- Поломка деталиОтрицательный (обратный) тоннаж может привести к поломке деталей. В этом случае пуансон прорезает металл, толкая пуансон и штамповочный узел вниз.
- Scrap Web. Излишки металлического лома между деталями старых или смещенных штампов, которые необходимо выровнять, а также инструменты, которые необходимо обслуживать.
- Заусенцы. Острые выступающие края, которые необходимо удалить со смещенных пуансонов и форм.
- Ограничения сложности дизайна: Некоторые очень сложные конструкции могут оказаться невозможными или потребовать дополнительных шагов.
- Износ и обслуживание инструмента: Формы и инструменты требуют регулярного обслуживания и замены, что увеличивает затраты и время простоя.
- Материальные ограничения: Некоторые материалы могут оказаться непригодными к использованию, поскольку они слишком хрупкие или недостаточно гибкие.
Каковы наиболее распространённые области применения штамповки металла?
Штамповка металла используется в самых разных областях благодаря своему превосходному качеству при изготовлении прецизионных металлических деталей. Некоторые из наиболее распространённых применений перечислены ниже:
- Автомобильная промышленность: Штамповка металла позволяет быстро и точно производить большие партии деталей, отвечающих высоким стандартам качества и безопасности. Она позволяет изготавливать такие детали, как кронштейны, панели и электрические соединения для автомобильной промышленности.
- Аэрокосмическая промышленностьШтамповка металла позволяет массово производить прочные и лёгкие детали, соответствующие строгим отраслевым стандартам. Примерами служат конструктивные элементы, детали двигателей и крепёжные элементы.
- Электронная промышленностьЭлектронные компоненты должны быть точными и могут использоваться с различными проводящими материалами. Поэтому метод штамповки металла может применяться для изготовления разъёмов, клемм и корпусов.
- Медицинская сфера: Этот процесс позволяет изготавливать высокоточные, биосовместимые детали сложной формы. Например, хирургические инструменты, имплантаты и стенты.
- Промышленность потребительских товаров: С помощью технологии штамповки металла можно изготовить множество различных изделий. Эти изделия могут различаться по размеру и сложности.
- Промышленное оборудование: Штамповка металла может использоваться для изготовления прочных и высококачественных деталей. Примерами служат детали для машин, двигателей и тяжёлых инструментов. Эти детали должны работать в суровых промышленных условиях.
Какие типы штамповочных прессов для металла существуют?
Ниже представлено несколько различных типов штамповочных прессов для металла.
Механические прессы
Эти станки оснащены двигателем, соединённым с маховиком. Они позволяют быстро изготавливать детали, что делает их идеальными для изготовления простых деталей неглубокой формы.
Обычно их используют для прогрессивной и трансферной штамповки при изготовлении деталей автомобилей, бытовой техники и инструментов.
Гидравлические прессы
Эти прессы не такие быстрые, как механические, но более гибкие. Благодаря возможности изменения площади пресс-формы, давления и длины хода. Их можно использовать для изготовления глубоких и сложных изделий, таких как резервуары, цилиндры и чаши.
Механические сервопрессы
Эти прессы работают так же быстро, как механические, но могут гнуть детали различными способами, как гидравлические прессы. Их можно точно настроить по скорости, ходу, положению и перемещению ползуна, что позволяет использовать их для самых разных форм, типов деталей и скоростей выпуска.
Пневматические прессы
Пневматические прессы, популярные в переплетном производстве, используют сжатый воздух для выполнения механических операций, таких как резка и гибка. По сравнению с гидравлическими прессами, пневматические прессы работают быстрее и чище. Полностью пневматические машины не используют никаких источников энергии, кроме сжатого воздуха. Оператор загружает материал, запускает процесс прессования и затем получает готовую деталь.
Что следует учитывать при выборе процесса штамповки металла
Выбор правильного материала
Выбор материала влияет не только на функциональность детали, но и на метод штамповки. Необходимо учитывать такие факторы, как прочность, гибкость и коррозионная стойкость материала. Также следует учитывать, способен ли материал выдерживать нагрузки, возникающие при штамповке. Как он будет вести себя под нагрузкой в процессе эксплуатации? Выбор правильного материала — это первое условие для обеспечения надлежащей работы штампованной детали.
Точность
Точность — это не только термин, используемый в штамповке металла, но и правило, которому необходимо следовать. Важно знать, какой допуск требуется для вашего проекта. Если допуск слишком узкий, стоимость увеличится. Поэтому необходимо найти баланс между точностью и практичностью. Продумайте возможности процесса штамповки и какие инструменты вы будете использовать. Слишком узкий допуск так же плох, как и недостаточный.
Сложность и осуществимость
Сложный узор может отлично смотреться на бумаге. Но можно ли изготовить его методом штамповки по металлу? Учитывайте ограничения процесса штамповки. Можно ли реализовать ваш замысел, не нарушая целостности? Упрощение дизайна или его разбиение на несколько частей может стать ключом к реалистичности.
Экономическая эффективность
В штамповке металла эффективность и экономичность идут рука об руку. Подумайте, сколько этапов требуется для изготовления детали. Чем больше этапов и чем сложнее деталь, тем выше стоимость. Постарайтесь упростить конструкцию, не жертвуя качеством. Помните, что более простой процесс обычно означает более низкие затраты.
Оборудование и инструменты
Имеющиеся штамповочные инструменты и оборудование должны соответствовать вашему проекту. Конечно, вы можете изготовить инструменты по индивидуальному заказу, но это обойдется дороже. Поэтому дешевле адаптировать конструкцию к имеющимся инструментам. Обсудите это со своими специалистами и производителем инструмента, чтобы найти оптимальное решение.
Прототипирование
Опытные образцы изготавливаются до начала массового производства. При тестировании образцов могут быть обнаружены ошибки в конструкции. Эти ошибки не видны на экране компьютера. Это очень важный шаг для обеспечения корректной работы ваших деталей в реальных условиях.
Какие вопросы безопасности следует учитывать при использовании штамповочного пресса для металла?
Методы обработки металла, в которых используются движущиеся детали, острые металлические края и сдавливающие усилия, могут быть опасны для рабочих. К ним относятся поражение электрическим током, защемление, шум и движущиеся предметы.
Выполняющие опасные работы должны всегда использовать соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ), такие как защитная обувь, защитные очки, перчатки и наушники. При использовании штамповочных инструментов безопасность превыше всего. Важным фактором предотвращения травматизма является обучение персонала.