Вырубка, штамповка и прокалывание: руководство для специалистов по резке металла

Меня зовут Клайв, и я провёл на заводах больше времени, чем готов признать. За эти годы я видел бесчисленное количество инженерных чертежей, которые попадали мне на стол. И один из самых быстрых способов понять, имею ли я дело с начинающим конструктором, — это по тому, как он выражается. Они могут назвать «перфорированный периметр», имея в виду вырубленную деталь, или указать «вырубленное отверстие», имея в виду вырубленную деталь.

Для постороннего это звучит как придирка. Для изготовителя инструментов и штампов разница между изготовлением сахарного печенья и проделыванием отверстия в пончике. В обоих случаях используется резак, но намерение— то, что вы планируете сохранить, а что вы планируете выбросить — это совершенно противоположные вещи.

Неправильное использование терминологии может привести к путанице, некорректным цитатам и потере времени. Правильное использование терминологии показывает, что вы понимаете основы производства деталей. Итак, давайте раз и навсегда проясним этот вопрос. Мы рассмотрим эти три краеугольных процесса изготовление листового металла чтобы вы больше никогда их не перепутали.

Есть ли краткое справочное руководство по этому вопросу?

Прежде чем мы углубимся в детали, давайте начнем с чит-лист. Это и есть основное отличие. Если вы запомните только одну вещь из этого руководства, запишите её в эту таблицу.

Всё просто, правда? Вся разница сводится к намерение. Вы пытаетесь сделать печенье или дырку? Как только вы это поймёте, вы уже на 90% готовы. Теперь давайте погрузимся в физику того, что на самом деле происходит на переднем крае.

Что на самом деле происходит, когда мы «режем» листовой металл?

Называем ли мы это гашением, пробиванием или прокалыванием, физика в основе одна и та же. Мы не «резка» металла так же, как нож режет яблоко. Мы сдвиг Это контролируемый процесс гидроразрыва с применением больших усилий.

Как работают инструменты?

Каждая операция по резке использует соответствующий набор инструментов: перфоратор и еще один умереть.

• Удар: Это охватываемая часть инструмента. Она крепится к ползуну пресса и движется вниз. Она имеет форму, соответствующую желаемому элементу (контуру заготовки или форме отверстия).
• Кубик: Это женское гнездо инструмента. Это фиксированный блок с отверстием, идеально соответствующим профилю пуансона. листовой металл лежит на верхней части матрицы.

Удар опускается, толкая листовой металл в отверстие матрицы и разрезая его.

Каковы три стадии резки?

При соприкосновении с пуансоном металл не просто мгновенно ломается. За долю секунды он проходит три чётких этапа:

1. Пластическая деформация: Пуансон сначала проталкивает материал вниз, загибая его в отверстие матрицы. Верхний край реза начинает загибаться. Это называется опрокидывание.
2. Проникновение (полировка): По мере увеличения силы пуансон проникает в материал, образуя гладкую, блестящую вертикальную полосу на кромке реза. Это оксидной зона, где материал находился в прямом контакте под высоким давлением с инструментом.
3. Перелом: Напряжение становится слишком большим, и материал разрушается. Разрез распространяется как от края пуансона, так и от края матрицы до встречи двух линий разрыва. Это приводит к образованию более шероховатой и тусклой полосы на кромке реза, называемой перелом зоны.

Идеальная кромка реза, демонстрирующая эти три четко выраженные зоны, является признаком хорошо сконструированного инструмента и правильно выполненного процесса.

Почему «распродажа» так важна?

Это секретный соус. Распродажа Это крошечный зазор между пуансоном и матрицей по всему периметру. Это не плотное прилегание с нулевым зазором. Этот зазор задан намеренно и абсолютно критичен. Обычно он выражается в процентах от толщины материала (например, «зазор 5%).

• Слишком маленький зазор: Зоны разрушения не будут совпадать должным образом. Станку приходится буквально дважды срезать материал, что требует огромного усилия. Это приводит к чрезмерному износу инструмента, образованию больших заусенцев на детали и даже может привести к поломке пресса.
• Слишком большой зазор: Материал слишком сильно затягивается в матрицу, прежде чем разрушается. Это приводит к сильному перекосу, очень конусному режущему краю и образованию большого, опасного заусенца.
• Распродажа Just Right: Трещины распространяются чисто и идеально сходятся посередине. Это требует минимального усилия, обеспечивает максимально чистую кромку с минимальным количеством заусенцев и продлевает срок службы инструмента.

Правильный зазор зависит от типа материала и его толщины. Хороший слесарь-инструментальщик знает эти значения наизусть.

Что такое вырубка и почему она является основой штамповки?

Теперь давайте сосредоточимся на первой, самой распространённой операции. При вырубке заготовки всё внимание сосредоточено на вырезаемом материале. Заготовка – это деталь.

Представьте, что вы делаете металлический корпус для нового смартфона. Вы начинаете не с куска алюминия идеального размера, а с огромного рулона алюминиевый лист Это метр шириной. Самый первый шаг — загрузить лист в пресс и пустой прямоугольный контур чехол для телефонаЭтот небольшой прямоугольник, который вы только что вырезали, — ваша «заготовка», и именно он будет использоваться для следующих операций (например, гибки и прокалывания). Большой лист с прямоугольным отверстием теперь идёт в отходы.

Как происходит процесс гашения, шаг за шагом?

1. Feed:  листовой металл подается в пресс, устанавливается над матрицей.
2. Должность: Лист точно фиксируется, часто с использованием направляющих штифтов.
3. Инсульт: Пресс-штамп опускается, вдавливая пуансон в материал и матрицу.
4. Извлечь: Вырезанная деталь — заготовка — выталкивается из пресс-формы, часто под действием пружины или струи сжатого воздуха. Она падает в сборный контейнер, готовый к следующему этапу. Обрезки продолжают выходить из пресса.

Каковы явные признаки наличия потускневшей детали?

Взглянув на край вырубленной детали, можно определить, какая сторона была «сверху» в прессе. Сторона, обращённая к пуансону, будет иметь гладкую, закруглённую форму. опрокидываниеСторона, обращенная к штампу, будет иметь более острый край и, возможно, небольшой заусенец в месте разрушения.

Где в реальном мире я мог бы увидеть затуманивание?

Вырубка повсюду. Это первый шаг для миллионов изделий.

• Чеканка: Круглые диски для пенни, даймов и четвертаков выточены из рулонов металл до того, как они будут штампованы с дизайном.
• Шайбы: Классической заглушкой является простая плоская шайба.
• Пластины электродвигателя: Тонкие, сложные стальные диски, которые укладываются друг на друга, образуя сердечник электродвигателя, изготавливаются тысячами с использованием высокоскоростной вырубки.
• Крышки для банок: Круглая крышка консервной банки вырезается из листа, после чего формируется язычок.

Во всех этих случаях отрезанная часть — это та ценная часть, которую мы хотим сохранить.

Что такое штамповка и чем она отличается от вырубки?

Перфорация — это зеркальное отражение вырубки. При перфорации мы фокусируемся на более крупном куске материала, в котором проделываем отверстие. Отрезанный кусок — это отходы.

Вернёмся к нашему чехлу для смартфона. Мы уже вырезали прямоугольный контур. Теперь нужно добавить отверстия для объектива камеры, разъёма для зарядки и кнопок регулировки громкости. Берём заготовку, помещаем её в другой штамп и с помощью пуансонов меньшего размера проделываем эти отверстия. Выдавленные маленькие кружочки и овалы алюминия собираем и отправляем на переработку. Наша заготовка — чехол для телефона с новыми отверстиями — остаётся у нас.

Разве это не просто обратное затухание?

Концептуально, да. Физика резки идентична. У вас по-прежнему есть пуансон, матрица, зазор и три зоны сдвига (перекат, полировка, излом). Единственное отличие — это точка зрения.

При вырубке наружная часть пуансона является критически важной режущей кромкой, определяющей периметр детали. При пробивке наружная часть пуансона определяет создаваемое отверстие, и именно отверстие матрицы поддерживает деталь, которую вы хотите сохранить.

Где сияет удар кулаком?

Штамповка — это добавление функций к существующей детали.

• Вентиляция: Сетка отверстий на задней панели корпуса настольного компьютера или части серверной стойки создается путем перфорации.
• Перфорированная панель: Классическая перфорированная панель для мастерской — это просто большой лист ДВП с пробитыми в нем отверстиями.
• Монтажные отверстия: В любом металлическом кронштейне или шасси пробиты отверстия для винтов, болтов или заклепок.

Теперь, когда вы знаете разницу между изготовлением печенья (вырубкой) и проделыванием отверстия в пончике (пробиванием отверстий), давайте поговорим о тонком искусстве прокалывания и посмотрим, как все три соединяются в настоящем заводском цехе.

Что такое пирсинг и чем он отличается от прокалывания?

Здесь даже опытные дизайнеры могут споткнуться. Практически в 90% случаев слова «перфорация» и «прокалывание» можно использовать как взаимозаменяемые. Обе операции заключаются в создании отверстия в листе, а заготовка — это отходы. Если вы назовёте пробитое отверстие перфорацией, все поймут, что вы имеете в виду.

Однако в специализированном мире изготовления инструментов и штампов существует тонкое, но важное различие.

перфорация обычно относится к процессу использования пробойника стандартной формы (круглого, квадратного, продолговатого) для удаления заготовки и создания отверстия такой же формы.

пронизывающий — более широкий термин, который может относиться к двум конкретным сценариям:

1. Создание отверстия без производя слизня.
2. Создание более сложного объекта, который не будет просто отверстием.

Как можно сделать отверстие без слизняка?

Здесь инструмент становится хитрым. Вместо плоского пуансона можно использовать острый, заостренный пуансон (например, копьё). При опускании пуансон не вырывает кусок материала. Вместо этого он буквально прокалывает металл и выталкивает его наружу, образуя выпуклость или выдавленное отверстие с другой стороны.

• Зачем вам это делать? Это часто делается для создания более прочной точки крепления. Экструдированный материал можно нарезать резьбу (этот процесс называется «нарезанием резьбы»), что обеспечивает более плотное зацепление резьбы, чем в исходном тонком листе. Это отличный способ создать резьбовую втулку без необходимости приваривать отдельную гайку к детали. Это распространено в автомобильной промышленности и производстве бытовой техники. производство.

Какие еще особенности дает пирсинг?

Пирсинг также можно использовать для создания деталей, которые представляют собой нечто большее, чем просто отверстия.

• Жалюзи: Представьте себе вентиляционные отверстия в электрическом шкафу. Их часто проделывают с помощью прокалывающего инструмента, который разрезает металл с трех сторон, а затем гнется Выступ материала наружу, создавая отверстие. Слизня не образуется.
• Ставки: В листе можно сделать небольшой надрез и согнуть или согнуть материал, чтобы создать фиксатор или пружинный зажим непосредственно из основного металла.

Золотое правило: Любая пробивка отверстий — это разновидность пирсинга, но не всякий пирсинг является пробивкой. Пробивка отверстий — это основной вид создания внутренних элементов. Пробивка отверстий — наиболее распространённый подвид, при котором извлекается заготовка, чтобы сделать простое отверстие.

Какой процесс побеждает при прямом сравнении?

Вы не выбираете один за другой. Они — команда. Это разные этапы одного и того же общего производственного процесса. штамповкаЭто не соревнование, а последовательность событий. Почти всегда сначала ты бьёшь или протыкаешь.

Можете ли вы показать мне, как это работает на реальной детали?

Давайте рассмотрим создание простой, распространенной детали: монтажный кронштейн для блока питания компьютера.

Это обманчиво простой на вид кусок стали, но он использует все три наши операции в определенном и логичном порядке.

Каковы особенности детали?

1. Общая форма: Это плоский, примерно Г-образный кусок металла.
2. Монтажные отверстия: В нем есть четыре небольших круглых отверстия для винтов, которые крепят его к корпусу компьютера.
3. Вентиляция: Он имеет сетку шестиугольных отверстий, через которые проходит воздух для охлаждения.
4. Отверстие для шнура питания: Большое округлое прямоугольное отверстие для основного шнура питания.
5. Противостояния: Два небольших выступающих выступа с резьбовыми отверстиями для крепления печатной платы.

Как бы мы это изготовили? (Метод Клайва)

Если бы клиент принес мне этот проект, я бы спланировал следующую последовательность производства. Мы бы создали нечто, называемое прогрессивный штамп, где рулон стали подается через очень длинный многопозиционный инструмент, который выполняет все эти операции за один пресс.

• Станция 1: Прорыв противостояний: Почему это нужно делать в первую очередь? Потому что мы формируем металл снизу вверх. Лучше всего сделать это, пока деталь ещё прикреплена к более широкому, прочному рулону стали. Специальный пробивной инструмент опустится вниз, формируя выдавленные бобышки для резьбовых отверстий. При этом не образуется заготовка.
• Станция 2: Пробивка пилотных отверстий: Мы пробиваем два очень маленьких, точных отверстия у краев детали. Они не для винтов. Это «пилотные» отверстия. На последующих станциях штифт будет зацепляться за эти отверстия, обеспечивая идеальное выравнивание полосы при каждом ходе пресса.
• Станция 3: Пробивка монтажных отверстий: Используя группу из четырёх маленьких круглых пуансонов, мы пробиваем четыре отверстия под шурупы. Маленькие круглые заготовки проваливаются через матрицу и собираются как отходы.
• Станция 4: Пробивание вентиляционной решетки: Используя более сложный пуансон с десятками шестигранных штифтов, мы пробиваем всю охлаждающую решётку одним ударом. Целый град мелких шестигранных осколков отваливается в виде лома.
• Станция 5: Пробивание отверстия для шнура питания: Используя один большой, закруглённый прямоугольный пуансон, мы создаём основное отверстие. Большой кусок — это отходы.
• Станция 6: Очистка последнего периметра: Теперь, когда все внутренние элементы созданы, последняя станция — это вырубной пуансон. Этот пуансон имеет форму Г-образного периметра нашего кронштейна. Он опускается, отделяя готовую деталь от несущей полосы (остова заготовки).

Готовая деталь выбрасывается в мусорное ведро, а скелет, теперь похожий на длинную ленту швейцарского сыра, измельчается и отправляется на переработку.

Почему эта последовательность так важна?

Обратите внимание, что мы выполнили все работы по пробивке отверстий (пробивке/пробивке) до we вырезать финальную часть Контур (затухание). Почему?

• Стабильность: Работа с широкой, непрерывной полосой материала гораздо более стабильна и точна, чем попытки обработать и найти тысячи мелких отдельных деталей.
• Искажение: Пробивка большого количества отверстий может снять напряжение в металле и вызвать небольшую деформацию. Лучше сделать это до окончательной точной резки по периметру.

К концу очереди у вас есть идеально законченный Деталь, не требующая никакой обработки, никакого ручного позиционирования — только неустанный, точный ритм штамповочного пресса. И всё началось с осознания фундаментальной разницы между сохранением печенья и сохранением дырки от пончика.

Окончательный вердикт: так каков же главный вывод?

Вырубка, пробивка и прокалывание — это не конкурирующие технологии. Это базовый терминологический аппарат процесса резки, описывающий различные этапы с разными целями.

• Выберите гашение когда ваша цель — вырезать часть внешний большего листа. Ваше внимание сосредоточено на удаляемом фрагменте.
• Выбрать штамповку когда ваша цель — проделать дыру in часть. Ваше внимание сосредоточено на той части, которую вы оставляете после себя.
• Используйте термин «пирсинг» когда вы создаете отверстие, не удаляя заготовку (например, прокалываемый элемент) или как общий, всеобъемлющий термин для создания любого внутреннего элемента.

Освоение этого различия — первый шаг к проектированию деталей, которые не просто функциональны, но и действительно предназначены для производства. Это язык заводского цеха, и теперь вы говорите на нём свободно.

Где я могу узнать больше?

1. Общество инженеров-производственников (SME): SME — выдающаяся профессиональная организация, обладающая огромным количеством ресурсов, технических документов и учебных материалов по всем аспектам производства, включая штамповку и изготовление штампов. sme.org
2. Прото Лабс: Хотя они сосредоточены на производстве малых объемов, их онлайн-руководства по дизайну и статьи по изготовление листового металла превосходны. Они дают чёткие и понятные объяснения таких понятий, как зазоры, заусенцы и проектирование процесса. protolabs.com/resources/design-tips/
3. Томаснет: Промышленная платформа поиска поставщиков с обширной библиотекой технических статей. Руководства по штамповке, вырубке и перфорации содержат подробные обзоры этих процессов и их применения. thomasnet.com
4. «Справочник по проектированию штампов» Дэвида А. Смита: Это классический учебник для по-настоящему глубокого погружения в инженерную область. Это настоящая библия для изготовителей инструментов и штампов, охватывающая всё: от физики резания до проектирования сложных штампов последовательного действия.

Условия использования

Информация на этой странице предназначена только для информационных целей. RM Компания не предоставляет никаких гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности или полноты данной информации. Для любых услуг третьих лиц, приобретённых через RM сеть, покупатель несет ответственность за указание и подтверждение параметров производительности, допусков, материалыи качество работы в процессе составления сметы. Для получения более подробной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами.o Свяжитесь с нами.

RM: Ваш партнер в области точного производства

RM является лидером отрасли в индивидуальные производственные решения. Обладая более чем 20-летним богатым опытом, мы стали надежным партнером для более чем 5,000 клиентов по всему миру. Мы специализируемся на широком спектре производственных услуг, включая высокоточную обработку на станках с ЧПУ, изготовление изделий из листового металла, 3D печать, литье под давлением и штамповка металла — чтобы предоставить вам действительно комплексное обслуживание.

Наше предприятие мирового класса оснащено более чем 100 современными Обработка по оси 5 центры и работают в строгом соответствии с ISO 9001:2015 Система контроля качестваМы стремимся предоставлять решения, сочетающие в себе скорость, эффективность и исключительное качество, клиентам в более чем 150 странах. Быстрое прототипирование до крупномасштабного производства мы гарантируем доставку в течение 24 часов, помогая вам получить конкурентное преимущество на рынке.Выбор РМ означает выбор эффективного, надежного и профессионального производственного партнера.

Ознакомьтесь с нашими возможностями уже сегодня, посетив наш веб-сайт: www.rapmaf.com