Штамповка (металлообработка)

Штамповка (также известная как прессование ) — это процесс помещения плоского листового металла в виде заготовки или рулона в штамповочный пресс , где инструмент и поверхность штампа придают металлу чистую форму. Штамповка включает в себя различные производственные процессы формования листового металла, такие как штамповка с использованием машинного или штамповочного пресса , вырубка, тиснение, гибка, отбортовка и чеканка. ^[1] Это может быть одноэтапная операция, при которой каждый ход пресса придает детали из листового металла желаемую форму, или это может происходить в несколько этапов.

Процесс обычно выполняется на листовом металле , но его можно использовать и с другими материалами, например, с полистиролом . Прогрессивные матрицы обычно подаются из рулона стали, катушки для размотки рулона на правильную машину для выравнивания рулона, а затем в питатель, который подает материал в пресс и матрицу на заданную длину подачи. В зависимости от сложности детали можно определить количество станций в штампе.

Штамповка обычно производится на холодном металлическом листе. См. «Ковка» , чтобы узнать об операциях обработки горячего металла.

История

Считается, что первые монеты были отчеканены лидийцами на территории современной Турции в седьмом веке до нашей эры. До 1550 года метод чеканки монет оставался основным методом чеканки. Маркс Шваб в Германии разработал новый процесс чеканки, в котором участвовало 12 человек, вращающих большое колесо для прессования металла в монеты. В 1880-х годах процесс штамповки был усовершенствован. ^[2]

Штампованные детали использовались для велосипедов массового производства в 1880-х годах. Штамповка заменила ковку и механическую обработку, что привело к значительному снижению затрат. Хотя они и не были такими прочными, как штампованные детали, они были достаточно хорошего качества. ^[3]

Штампованные детали велосипедов импортировались из Германии в Соединенные Штаты в 1890 году. Затем американские компании начали использовать штамповочные машины, изготовленные по индивидуальному заказу американскими производителями станков. Благодаря исследованиям и разработкам компания Western Wheel смогла штамповать большинство деталей велосипедов. ^[4]

Некоторые производители автомобилей внедрили штамповку деталей. Генри Форд сопротивлялся рекомендациям своих инженеров использовать штампованные детали, но когда его компания не смогла удовлетворить спрос штампованными деталями, Форд был вынужден использовать штамповку. ^[5]

На протяжении всей истории штамповки, ковки и глубокой вытяжки прессы всех типов являются основой производства металлов. Процессы продолжают совершенствоваться, позволяя перемещать больше металла за один ход пресса. Пресс и взаимосвязанные устройства автоматизации повышают производительность, снижают трудозатраты и обеспечивают большую безопасность работников.

Операция

Изгиб – материал деформируется или изгибается по прямой линии.
отбортовка – материал изгибается по изогнутой линии.
Тиснение – материал растягивается в неглубокое углубление. Используется в основном для добавления декоративных узоров. См. также Репуссе и чеканка .
Заготовка – из листа материала вырезается кусок, обычно для изготовления заготовки для дальнейшей обработки.
Чеканка – рисунок спрессовывается или вдавливается в материал. Традиционно использовался для изготовления монет.
Чертеж - поверхность заготовки растягивается до альтернативной формы посредством контролируемого потока материала. См. также глубокий рисунок .
Растяжение - площадь поверхности заготовки увеличивается за счет натяжения без смещения края заготовки внутрь. Часто используется для изготовления гладких кузовных деталей автомобилей.
Глажка – материал сжимается и уменьшается в толщине вдоль вертикальной стенки. Используется для банок из-под напитков и гильз для боеприпасов.
Уменьшение/сжатие – используется для постепенного уменьшения диаметра открытого конца сосуда или трубки.
Завивка – деформирование материала в трубчатый профиль. Дверные петли – типичный пример.
Подшивание – загибание края на себя для придания толщины. Края автомобильных дверей обычно подшиваются. ^[6]

Прошивку и резку можно производить и на штамповочных прессах. Прогрессивная штамповка представляет собой комбинацию вышеперечисленных методов, выполняемую с помощью набора штампов, расположенных подряд, через которые полоса материала проходит один шаг за раз.

Смазка

Процесс трибологии создает трение, которое требует использования смазки для защиты поверхности инструмента и штампа от царапин и истирания. Смазка также защищает листовой металл и готовую деталь от истирания поверхности, а также способствует эластичному течению материала, предотвращая разрывы, разрывы и морщины. Для этой задачи доступны различные смазочные материалы. К ним относятся сухие пленки на основе растительных и минеральных масел, животного жира или сала, графита , мыла и акрила. Новейшая технология в отрасли — синтетические смазочные материалы на полимерной основе, также известные как безмасляные или безмасляные смазочные материалы . Термин «смазка на водной основе» относится к более широкой категории, которая также включает более традиционные соединения на основе масел и жиров. ^{[ нужна ссылка ]}

Моделирование

Моделирование формования листового металла — это технология, которая рассчитывает процесс штамповки листового металла. ^[7] прогнозирование распространенных дефектов, таких как расколы, складки, пружинение и истончение материала. Эта технология, также известная как моделирование формовки, представляет собой специфическое применение нелинейного анализа методом конечных элементов . Эта технология имеет множество преимуществ в обрабатывающей промышленности , особенно в автомобильной промышленности , где время выхода на рынок, стоимость и бережливое производство имеют решающее значение для успеха компании.

Недавнее исследование, проведенное исследовательской компанией Абердина (октябрь 2006 г.), показало, что наиболее эффективные производители тратят больше времени на предварительное моделирование. ^{[ нужны разъяснения ]} и пожинать плоды к концу своих проектов. ^[8]

Моделирование штамповки используется, когда разработчик деталей из листового металла или изготовитель инструментов желает оценить вероятность успешного изготовления детали из листового металла без затрат на изготовление физического инструмента. Моделирование штамповки позволяет моделировать любой процесс формования детали из листового металла в виртуальной среде ПК за небольшую часть затрат на физическое испытание.

Результаты моделирования штамповки позволяют разработчикам деталей из листового металла очень быстро оценить альтернативные конструкции, чтобы оптимизировать свои детали для экономичного производства.

Микроштамповка

Хотя концепция штамповки компонентов из листового металла традиционно фокусировалась на макроуровне (например, в транспортных средствах, самолетах и упаковке), продолжающаяся тенденция миниатюризации привела к исследованиям микроформ штамповки. От ранней разработки микроштамповочных станков в начале-середине 2000-х годов до создания и испытаний машины для микрогибки в Северо-Западном университете в 2010-х годах инструменты для микроштамповки продолжают исследоваться в качестве альтернативы механической обработке и химическому травлению . Примеры применения микроштамповки листового металла включают электрические разъемы, микросетки, микропереключатели, микрочашки для электронных пушек , компоненты наручных часов, компоненты портативных устройств и медицинские устройства . Тем не менее, прежде чем будет реализована полномасштабная реализация технологии, необходимо решить ключевые вопросы, такие как контроль качества, применение в больших объемах и необходимость исследования механических свойств материалов. ^[9]^[10]^[11]

Отраслевые приложения

Штамповка металла может применяться к различным материалам в зависимости от их уникальных металлообрабатывающих свойств для ряда применений в широком спектре отраслей промышленности. Штамповка металла может потребовать формовки и обработки от недрагоценных металлов до редких сплавов из-за их преимуществ для конкретного применения. В некоторых отраслях промышленности требуется электрическая или теплопроводность бериллиевой меди в таких областях, как аэрокосмическая, электротехническая и оборонная промышленность, или применение высокопрочной стали и ее многочисленных сплавов в автомобильной промышленности.

В промышленности штамповка металла применяется для:

Аэрокосмическая промышленность
Сельское хозяйство
Боеприпасы
Крупная бытовая техника
Мелкая бытовая техника
Автомобильная промышленность
Коммерческий
Строительство
Электроника
Огнестрельное оружие
ОВК
Ювелирные изделия
Уход за газоном и оборудование
Освещение
Аппаратное обеспечение замка
Морской
Медицинский
Сантехника
Энергетический накопитель
Электроинструменты
Маленький двигатель

См. также

Анализ круговой сетки
Формирование предельной диаграммы
Четырехползневая машина, комбинированная машина для штамповки, гибки и штамповки.
Прогрессивная штамповка
Резка (производство)
Штамповка

Сноски

^ Калпакджян, Серопа; Шмид, Стивен (2001). Техника производства и технологии (Международное издание. 4-е изд.). Прентис Холл. ISBN 0-13-017440-8 .
^ говорит Джесси Кент (26 июня 2015 г.). «История штамповки металлов | Thomas Engineering Company» . Томас Инженерные новости | Советы . Проверено 15 августа 2019 г.
^ Хауншелл, Дэвид А. (1984), От американской системы к массовому производству, 1800–1932: Развитие производственных технологий в Соединенных Штатах , Балтимор, Мэриленд: Издательство Университета Джонса Хопкинса , ISBN 978-0-8018-2975-8 , LCCN 83016269 , OCLC 1104810110
^ Хауншелл 1984 , стр. 208–12.
^ Хауншелл 1984
^ Хедрик, Искусство (15 декабря 2009 г.). «Штамповка листового металла 101, часть V» . Ассоциация производителей и производителей.
^ «Штамповка листового металла» .
^ «Отчет об эталонном тестировании проектирования на основе моделирования: все правильно с первого раза» . Абердинская группа. 31 октября 2006 г. Проверено 7 ноября 2011 г.
^ Разали, Арканзас; Цинь, Ю. (2013). «Обзор микропроизводства, микроформовки и их ключевых проблем» . Процедия Инжиниринг . 53 (2013): 665–672. дои : 10.1016/j.proeng.2013.02.086 .
^ Диксит, США; Дас, Р. (15 октября 2012 г.). «Глава 15: Микроэкструзия» . В Джайн, В.К. (ред.). Микропроизводственные процессы . ЦРК Пресс. стр. 263–282. ISBN 9781439852903 .
^ Лаборатория перспективных производственных процессов (2015). «Анализ процессов и контроль изменений в микроштамповке» . Северо-Западный университет . Проверено 18 марта 2016 г.

Ссылки

Дон Хиксон, декабрь 1984 г., «Альтернативная смазка дает преимущества при штамповке», Precision Metal , стр. 13.
Уильям К. Джеффри, 1985, ноябрь, «Ненефтяные волочильные составы приносят деньги и смысл», Штамповка металла , страницы 16–17.
Филип Худ, 1986, весна, «Соблюдение экологических требований - подход производителей газонов и садов к смазочным материалам для штамповки и изменению окружающей среды», Stamping Quarterly , страницы 24–25
Pioneer Press , 27 апреля 1989 г., Мэрилин Классенс, «В 75 лет IRMCO все еще пионер - смазочные материалы уходят в канализацию по замыслу», Эванстон, Иллинойс, стр. 33
Брэдли Джеффри, август 1991 г., «Экологические решения для штамповки металлов», MAN , страницы 31–32.
Робин П. Бергстром, ноябрь 1991 г., «Штамповка стала чистой (э-э)», журнал Production Magazine , страницы 54–55.
1991, февраль, «Смазочные материалы и окружающая среда», «Технология производства» , страницы 52–59.
Брайан С. Кук, 1992 г., 6 января, «Подходящая технология», Неделя промышленности , страницы 51–52, 58.
Джеймс Р. Розинек, 1995, Зима, «Пример: переход на смазочные материалы для штамповки металлов на водной основе», Stamping Quarterly , страницы 31–33.
Филип Уорд, 1996 г., июль/август, «Смазка для штамповки на водной основе смывает проблемы со смазкой на масляной основе», Forming & Fabricating , страницы 52–56.
Мэтт Бэйли, Великобритания, май 1997 г., «Немасляные смазочные материалы предлагают растворители», Sheet Metal Industries , страницы 14–15.
Крис Рен, Великобритания, июнь 1999 г., «One Out – Oil Out», Sheet Metal Industries , страницы 21–22.
Брэд Джеффри, апрель 2003 г., «Итог – получение ценности ваших N-значений», Modern Metals , стр. 76
Брэд Ф. Кувин, февраль 2007 г., «Формовка усовершенствованной высокопрочной стали не оставляет места для ошибок», MetalForming , страницы 32–35.
Брэд Ф. Кувин, май 2007 г., «Гигантский прыжок веры Даны в смазке», MetalForming , страницы 32–33.
Хюнок Ким, доктор философии, 2008 г., март «Оценка характеристик глубокой вытяжки смазок для штамповки с двухфазным (DP) 590 GA», часть II в серии частей III, Центр точной формовки (CPF), Университет штата Огайо , страницы 1– 5
Брэд Ф. Кувин, январь 2009 г., «Автоматизация глубокой вытяжки дает замечательные результаты», MetalForming , страницы 14–15.

[serope-1] Калпакджян, Серопа; Шмид, Стивен (2001). Техника производства и технологии (Международное издание. 4-е изд.). Прентис Холл. ISBN 0-13-017440-8 .

[2] говорит Джесси Кент (26 июня 2015 г.). «История штамповки металлов | Thomas Engineering Company» . Томас Инженерные новости | Советы . Проверено 15 августа 2019 г.

[3] Хауншелл, Дэвид А. (1984), От американской системы к массовому производству, 1800–1932: Развитие производственных технологий в Соединенных Штатах , Балтимор, Мэриленд: Издательство Университета Джонса Хопкинса , ISBN 978-0-8018-2975-8 , LCCN 83016269 , OCLC 1104810110

[4] Хауншелл 1984 , стр. 208–12.

[5] Хауншелл 1984

[6] Хедрик, Искусство (15 декабря 2009 г.). «Штамповка листового металла 101, часть V» . Ассоциация производителей и производителей.

[7] «Штамповка листового металла» .

[8] «Отчет об эталонном тестировании проектирования на основе моделирования: все правильно с первого раза» . Абердинская группа. 31 октября 2006 г. Проверено 7 ноября 2011 г.

[RazaliARev13-9] Разали, Арканзас; Цинь, Ю. (2013). «Обзор микропроизводства, микроформовки и их ключевых проблем» . Процедия Инжиниринг . 53 (2013): 665–672. дои : 10.1016/j.proeng.2013.02.086 .

[DixitMicro12-10] Диксит, США; Дас, Р. (15 октября 2012 г.). «Глава 15: Микроэкструзия» . В Джайн, В.К. (ред.). Микропроизводственные процессы . ЦРК Пресс. стр. 263–282. ISBN 9781439852903 .

[AMPLProcc15-11] Лаборатория перспективных производственных процессов (2015). «Анализ процессов и контроль изменений в микроштамповке» . Северо-Западный университет . Проверено 18 марта 2016 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]