Процессы штамповки металла: операции, типы штампов и когда каждый подходит
Штамп режет, гнет, формует или вытягивает листовой металл за один ход пресса. На этой странице описаны операции, типы штампов, которые их совмещают, и объем, с которого каждый тип начинает окупаться.
Операции штамповки
Любая штампованная деталь это последовательность таких операций. Штамп совмещает несколько из них, по одной на позицию.
| Операция | Что делает | На что обратить внимание |
|---|---|---|
| Вырубка | Вырезает наружный контур детали из ленты или листа. | Заусенец находится на стороне, противоположной пуансону. На кромке есть гладкий пояс среза и более грубый пояс излома. |
| Пробивка | Пробивает отверстия и пазы внутри детали. | Диаметр отверстия не менее толщины материала. Для нержавеющей стали и твердых состояний нужно больше. |
| Высечка и обрезка | Удаляет металл с кромки или обрезает деталь по окончательному контуру. | Линии обрезки задают сторону заусенца и кромку, сопрягаемую с другими деталями. |
| Прорезка с отгибом | Разрезает и приподнимает металл без отхода. Делает лапки, жалюзи и клипсы. | В тонком материале элементы с прорезкой могут деформировать соседнюю перемычку. |
| Гибка | Сгибает металл по прямой линии в V-образном, U-образном или протирочном штампе. | Пружинение и направление волокон определяют конечный угол и минимальный радиус. |
| Формовка и рельефная штамповка | Создает ребра, лунки и буртики, которые усиливают плоский участок или фиксируют деталь. | Местное утонение появляется на острых радиусах и глубоких рельефах. |
| Чеканка | Сжимает металл большим усилием, чтобы выдержать толщину, выровнять кромку или проработать мелкий элемент. | Требует гораздо большего усилия пресса, чем вырубка того же контура. |
| Отбортовка отверстия | Вытягивает бортик из пробитого отверстия, чтобы у винта было больше витков резьбы в зацеплении. | Обычна для резьбовых отверстий в тонком листе. Высота бортика ограничена толщиной. |
| Вытяжка | Вытягивает плоский металл в стакан, коробку или колпак. | Глубина за одну вытяжку ограничена, поэтому глубокие детали требуют повторных вытяжек и иногда отжига. |
| Чистовая вырубка | Зажимает лист и режет с малым зазором, получая полностью срезанную кромку. | Оснастка дороже. Подходит для толстых деталей, таких как шестерни, кулачки и рычаги. |
Типы штампов
Тип штампа определяет стоимость оснастки, цену детали и количество деталей, которое предприятие выпускает в час.
Штамп одной операции
Одна операция за ход пресса. Детали переносят между штампами вручную или роботом. Низкая стоимость оснастки и много ручного труда на деталь, поэтому подходит для малых серий и простых деталей.
Штамп совмещенного действия
Вырубает и пробивает за один ход. Детали выходят плоскими, а соотношение отверстия и контура точное. Ограничен плоскими деталями с небольшим числом элементов.
Прогрессивный штамп
Лента из рулона продвигается через ряд позиций. Каждая позиция выполняет одну операцию, а готовая деталь падает на последней. Стандарт для деталей большого объема, остающихся на несущей ленте.
Трансферный штамп
Детали отрезают от ленты в начале, затем захваты переносят их с позиции на позицию. Обрабатывает более крупные и глубокие детали, чем прогрессивный штамп, и позволяет работать со всех сторон.
Штамп глубокой вытяжки
Вытягивает плоские заготовки в стаканы и колпаки за несколько вытяжек. Работает как отдельный штамп, прогрессивный комплект или трансферная линия, в зависимости от глубины и объема.
Fourslide или multislide
Кулачковые ползуны формуют проволоку или ленту с нескольких направлений. Делает пружины, клипсы и сложные гибы, с которыми штамп для пресса справляется плохо, при низкой стоимости оснастки.
Какой процесс подходит для какого объема
Типовые диапазоны, собранные по тому, как предприятия обычно делают расчет. Это не обещания. Реальные цифры назовет предприятие, которое оценит Вашу деталь.
| Процесс | Типовая деталь | Типовой годовой объем | Типовая оснастка | Типовой срок |
|---|---|---|---|---|
| Штамп одной операции | Простые плоские детали и малые серии | Менее 50,000 | $2k до $20k | от 4 до 10 недель на оснастку |
| Штамп совмещенного действия | Плоские детали с требованиями к плоскостности и точности положения отверстия относительно контура | 5,000 и более | $5k до $40k | от 6 до 12 недель на оснастку |
| Прогрессивный штамп | Плоские и формованные детали со множеством элементов | 50,000 и более | $10k до $80k | от 10 до 20 недель на оснастку |
| Трансферный штамп | Более крупные или глубокие детали, которые отделяются от ленты | 20,000 и более | $20k до $150k | от 12 до 24 недель на оснастку |
| Глубокая вытяжка | Стаканы, колпаки, банки и закрытые корпуса | 25,000 и более | $15k до $100k | от 12 до 20 недель на оснастку |
| Fourslide или multislide | Клипсы, пружины, клеммы и детали из проволоки | 100,000 и более | $3k до $20k | от 6 до 12 недель на оснастку |
| Лазерная резка плюс листогиб | Прототипы и кронштейны малыми партиями | Менее 10,000 | Минимальная или нет | от 1 до 4 недель |
| Чистовая вырубка | Толстые плоские детали с полностью срезанной кромкой | 50,000 и более | $40k до $200k | от 14 до 26 недель на оснастку |
Типовые конструктивные ограничения
Отправные точки для первичного разбора чертежа, а не технические условия. Предприятие подтверждает их для Вашего материала и состояния.
- Диаметр пробиваемого отверстияНе менее 1 толщины материала для мягкой стали. Для нержавеющей стали и пружинных состояний принимайте от 1.5 до 2 толщин.
- Расстояние от отверстия до кромкиНе менее 1.5 до 2 толщин, иначе кромка вспучивается.
- Расстояние от отверстия до линии гибаНе менее 2 толщин плюс радиус гиба, иначе отверстие растягивается в овал.
- Внутренний радиус гибаНе менее 1 толщины для пластичной стали. Больше для алюминия 6061 и твердых состояний.
- Разгрузочный вырез гибаВырез шириной не менее толщины материала, чтобы металл не рвался в углу.
- Длина полкиНе менее 2.5 толщин плюс радиус гиба, чтобы полка оставалась в штампе во время гибки.
- Первая вытяжкаОтношение диаметра заготовки к диаметру стакана около 1.8 до 2 для мягкой стали. Для большей глубины нужны повторные вытяжки с отношением около 1.2 до 1.4.
Предельная высота заусенца и допуски, которые стоят дороже раскрывают два требования, сильнее всего влияющих на цену.
Как изготавливается штампованная деталь
От чертежа до отгрузки. Сначала идет оснастка, поэтому график определяется штампом, а не прессом.
Разбор чертежа
Предприятие проверяет материал, толщину, допуски и элементы и отмечает, что повышает стоимость оснастки. Большая часть изменений цены происходит на этом этапе.
Проектирование и изготовление штампа
Инструментальный цех раскладывает ленту, проектирует позиции и изготавливает штамп с помощью проволочной электроэрозии, фрезерования и шлифовки. Типовой срок изготовления оснастки составляет от 6 до 24 недель.
Отладка и первый образец
Штамп запускают в прессе, образцы измеряют по чертежу, и покупатель утверждает их до начала производства.
Выпуск из рулона
Рулон подает материал в пресс с заданным числом ходов. Датчики следят за неправильной и недостаточной подачей, а оператор проверяет детали по графику.
Вторичные операции
Детали, которым нужно больше, чем может штамп, идут на снятие заусенцев, нарезание резьбы, сварку, гальванику или сборку.
Контроль и отгрузка
Предприятие проводит выборочный контроль по плану контроля, упаковывает с защитой от ржавчины и повреждений и отгружает по графику поставок.
Вторичные операции
Работы после пресса, когда штамп их выполнить не может или когда вне штампа это дешевле. Каждая добавляет перемещения, а часто и внешнего подрядчика с транспортным плечом, поэтому перечислите их в RFQ.
- Снятие заусенцев, галтовка и вибрационная обработка
- Нарезание и накатка резьбы
- Точечная, рельефная и лазерная сварка
- Цинкование, никелирование и лужение
- Пассивация нержавеющей стали
- Электрофорезное покрытие, порошковая окраска и покраска
- Термообработка пружинной стали и снятие напряжений
- Клепка и самозажимной крепеж
- Сборка и комплектация
- Маркировка, очистка и упаковка
Часто задаваемые вопросы
Как понять, какой процесс штамповки подходит для моей детали?
Это определяют четыре фактора: годовой объем, размер детали, глубина вытяжки и число элементов. Детали большого объема со множеством элементов обычно подходят для прогрессивного штампа. Глубокие стаканы делают на вытяжных штампах. Крупные детали, которые не могут оставаться на ленте, делают на трансферных штампах. При объеме менее нескольких тысяч штук в год лазерная вырубка с гибкой на листогибе часто обходится дешевле любого штампа.
Может ли одна деталь проходить более одного процесса?
Да. Деталь можно вырубить и сформовать в прогрессивном штампе, а затем нарезать резьбу, сварить и нанести покрытие вне пресса. Попросите в каждом предложении перечислить все операции и указать, кто их выполняет.
Штамповка дешевле обработки на станках с ЧПУ?
За штуку да, при большом объеме, потому что штамп делает деталь за один ход пресса. Штамп нужно сначала оплатить, поэтому при малом объеме обычно выигрывает механообработка или лазерная резка. Точка перехода часто лежит между несколькими тысячами и несколькими десятками тысяч штук в год, в зависимости от детали.
Чертеж готов? Подберем предприятия.
Отправьте чертеж с материалом, толщиной и годовым объемом. Мы подберем до 3 штамповочных предприятий и ответим в течение 24 рабочих часов.