Прогрессивная штамповка металла: метод и особенности

Введение

Метод обработки металлов

Прогрессивный штамп – это метод обработки металлов, который может включать в себя пробивку, чеканку, гибку и другие способы модификации металлического заготовочного материала, в сочетании с автоматической системой подачи. Система подачи проталкивает полосу металла (по мере ее размотки с катушки) через все станции прогрессивной штамповой оснастки. Каждая станция выполняет одну или несколько операций, пока не будет изготовлена готовая деталь. Заключительная станция – это операция отрезки, которая отделяет готовую деталь от держащей ленты. Держащая лента, вместе с металлом, удаляемым на предыдущих операциях, рассматривается как металлолом. Оба компонента отрезаются, сбиваются (или выталкиваются из штампов), а затем выбрасываются из комплекта штампов, а при массовом производстве часто транспортируются в контейнеры для лома по подземным конвейерам для отходов. Прогрессивный штамп устанавливается в возвратно-поступательный штамповочный пресс. При движении пресса вверх верхняя часть оснастки движется вместе с ним, что позволяет подавать материал. При движении пресса вниз штамп закрывается и выполняет операцию штамповки. С каждым ходом пресса из оснастки извлекается готовая деталь. Поскольку на каждой "станции" штампа выполняется дополнительная обработка, важно, чтобы полоса продвигалась с высокой точностью, выравниваясь в пределах нескольких тысячных дюйма при перемещении от станции к станции. Для обеспечения этого выравнивания в предварительно пробитые круглые отверстия в полосе вводятся пулевидные или конические "направляющие", поскольку механизм подачи обычно не может обеспечить необходимую точность длины подачи. Прогрессивная штамповка также может производиться на трансферных прессах. Это прессы, которые перемещают компоненты с одной станции на другую с помощью механических "пальцев". Для массового производства штампованных деталей, требующих сложных операций в прессе, всегда целесообразно использовать прогрессивный пресс. Одним из преимуществ этого типа пресса является время производственного цикла. В зависимости от детали, производство может легко достигать более 800 деталей в минуту. Одним из недостатков этого типа пресса является его непригодность для высокоточной глубокой вытяжки, когда глубина штамповки превышает диаметр детали. При необходимости этот процесс выполняется на трансферном прессе, который работает на более низких скоростях и полагается на механические пальцы для удержания компонента на месте в течение всего цикла формования. В случае с прогрессивным прессом только часть цикла формования может управляться пружинными втулками или подобными элементами, что приводит к проблемам с концентричностью и овальностью, а также к неравномерной толщине материала. Другие недостатки прогрессивных прессов по сравнению с трансферными прессами: повышенный расход сырья, необходимый для перемещения деталей, инструменты значительно дороже, поскольку они изготавливаются в блоках с очень ограниченной независимой регулировкой на каждой станции; невозможность выполнения процессов в прессе, требующих отделения детали от полосы (например, вальцовка, шейкообразование, загиб фланца, накатка резьбы, ротационная штамповка и т.д.). Штампы обычно изготавливаются из инструментальной стали, чтобы выдерживать высокие ударные нагрузки, сохранять необходимую остроту режущей кромки и противостоять абразивным силам. Стоимость определяется количеством элементов, которые определяют, какие инструменты необходимо использовать. Инженеры стремятся максимально упростить элементы, чтобы свести к минимуму стоимость оснастки. Элементы, расположенные близко друг к другу, создают проблему, поскольку они могут не обеспечить достаточного зазора для пуансона, что может потребовать дополнительной станции. Также могут быть проблематичны узкие разрезы и выступы.

Progressive Die is a metalworking method that can encompass punching, coining, bending and several other ways of modifying metal raw material, combined with an automatic feeding system. The feeding system pushes a strip of metal (as it unrolls from a coil) through all of the stations of a progressive stamping die. Each station performs one or more operations until a finished part is made. The final station is a cutoff operation, which separates the finished part from the carrying web. The carrying web, along with metal that is punched away in previous operations, is treated as scrap metal. Both are cut away, knocked down (or out of the dies) and then ejected from the die set, and in mass production are often transferred to scrap bins via underground scrap material conveyor belts. The progressive stamping die is placed into a reciprocating stamping press. As the press moves up, the top die moves with it, which allows the material to feed. When the press moves down, the die closes and performs the stamping operation. With each stroke of the press, a completed part is removed from the die. Since additional work is done in each "station" of the die, it is important that the strip be advanced very precisely so that it aligns within a few thousandths of an inch as it moves from station to station. Bullet shaped or conical "pilots" enter previously pierced round holes in the strip to assure this alignment since the feeding mechanism usually cannot provide the necessary precision in feed length. Progressive stamping can also be produced on transfer presses. These are presses that transfer the components from one station to the next with the use of mechanical "fingers". For mass production of stamped parts which do require complicated in press operations, it is always advisable to use a progressive press. One of the advantages of this type of press is the production cycle time. Depending upon the part, productions can easily run well over 800 parts/minute. One of the disadvantages of this type of press is that it is not suitable for high precision deep drawing which is when the depth of the stamping exceeds the diameter of the part. When necessary, this process is performed upon a transfer press, which run at slower speeds, and rely on the mechanical fingers to hold the component in place during the entire forming cycle. In the case of the progressive press, only part of the forming cycle can be guided by spring loaded sleeves or similar, which result in concentricity and ovality issues and non uniform material thickness. Other disadvantages of progressive presses compared to transfer presses are: increased raw material input required to transfer parts, tools are much more expensive because they are made in blocks with very little independent regulation per station; impossibility to perform processes in the press that require the part leave the strip (example beading, necking, flange curling, thread rolling, rotary stamping etc.). The dies are usually made of tool steel to withstand the high shock loading involved, retain the necessary sharp cutting edge, and resist the abrasive forces involved. The cost is determined by the number of features, which determine what tooling will need to be used. Engineers keep the features as simple as possible to keep the cost of tooling to a minimum. Features that are close together produce a problem because it may not provide enough clearance for the punch, which could result in another station. It can also be problematic to have narrow cuts and protrusions.

Приложения

Репрезентативным примером продукции, изготовленной на прогрессивной штампе, является крышка банки для напитков. Язычок для открывания изготавливается в одном процессе прогрессивной штамповки, а сама крышка и ее сборка – в другом, при этом язычок одновременно подается под прямым углом в линию сборки крышки. Кроме того, различные автомобильные тормозные суппорты имеют пластины, которые формуются изгибом, и возможно, также вырезаются с использованием этих же методов.