Matrițe precise pentru ambutisare metalică - Înțelegeți întregul proces de proiectare dintr-o dată

Producția modernă se bazează pe matrițe de presare precisă a metalelor, care sunt eroii necunoscuți. Ele transformă foi simple de metal în componente complexe, în volume mari, prezente peste tot în jurul nostru, inclusiv în electronice și aparate electrocasnice, industria auto și dispozitive medicale. Cu toate acestea, proiectarea unei matrițe capabile să producă o precizie repetabilă de câțiva microni este un proces ingineresc cu mai multe etape. Așadar, vom demista întregul proces de proiectare printr-o singură prezentare generală.

1. Analiza produsului și fezabilitatea: Punctul critic de pornire

Călătoria nu începe cu matrița, ci cu piesa. Desenul componentei este supus unei analize scrupuloase de către ingineri:
Geometrie: Evaluarea complexității, dimensiunilor critice, toleranțelor și posibilele probleme de formare (tragere adâncă, îndoire ascuțită)
Material: Forțele și uzura sculelor oferă informații despre proprietățile (rezistență, ductilitate, grosime, direcția graunului) materialului.
Volum: Volumul estimat de producție influențează alegerea materialului pentru construcția matriței (oțel standard versus oțel durificat).
Fezabilitate: Este posibilă realizarea piesei prin ștanțare? Sunt toleranțele adecvate? În această etapă, eventualele blocaje sunt identificate din timp.

2. Așezarea benzi & Planificarea procesului: Trasarea traseului

Care va fi mecanismul de deplasare al piesei în interiorul matriței? Această etapă stabilește ordinea operațiilor:
Așezarea benzi: Amplasarea optimă a pieselor pe banda metalică pentru a minimiza deșeurile (materialul pierdut) și pentru o alimentare continuă. Acestea sunt reprezentate prin găuri pilote, punți portante și dispunere compactă.
Secvențierea procesului: ordinea în care vor avea loc operațiile: perforare (găuri), decupare (forma exterioară), îndoire, ambutisare, tragere, calibrare etc. Fiecărei operații din matriță îi corespunde o stație mașină.
Numărul de stații: Compromis între complexitate, numărul de piese și costul/mărimea matriței. Matrițele progresive efectuează multe operații în serie pe măsură ce bandă trece prin ele.

3. Proiectarea structurii matriței: Construirea cadrului

Procesul este mapat, iar odată finalizat, inginerii structurează configurația fizică a matriței:
Seturi de matrițe: Alegerea seturilor standard sau personalizate superioare (punțon) și inferioare (matriță), cu un ajustaj perfect al pintenilor/bucșelor de ghidare.
Proiectarea plăcilor și a talpilor: Cum se proiectează plăcile pe care vor fi montate componentele și cum pot suporta sarcinile mari fără să se îndoaie.
Amplasarea componentelor: Punțoanele, matrițele, arcurile, ridicătoarele, senzorii și ghidajele trebuie poziționate corect în cadrul structurii pentru a funcționa eficient și a fi ușor accesibile.

4. Proiectarea detaliată a componentelor: Precizie inginerească

Aici, la nivelul regulilor de precizie micro-metrică:
Proiectarea Poansoanelor și Matrițelor: Evoluarea geometriilor specifice și adecvate pentru tăierea marginilor, formare, inclusiv jocurile necesare (aproximativ 5-15 la sută din grosimea materialului, pe fiecare parte, la marginile tăiate), raze și finisaj superficial. Se evită ruperea prin calcularea rezistenței.
Incubarea Sculelor: Pregătirea poansoanelor, matrițelor, garniturilor și inserțiilor care vor fi utilizate la îndoire și la forme mai elaborate, unde trebuie luată în considerare revenirea elastică (tendința unui material de a se curba ușor după îndoire).
Selectarea Arcurilor și Ridicătoarelor: Alegerea arcurilor potrivite (de compresiune, cu azot) pentru a asigura presiunea de desprindere, evacuarea piesei și revenirea culeelor, astfel încât eliberarea piesei să fie sigură.
Știfturi și șuruburi: Dimensionarea și poziționarea pentru a specifica unde trebuie fixate piesele și cum trebuie să fie așezate una față de cealaltă în mod sigur.

5. Simulare și Validare: Testare înainte ca Oțelul să fie Prelucrat

Proiectarea modernă utilizează puterea software-ului de calculator pentru a anticipa și preveni probleme:
Simulare de deformare (FEA): Reproducerea fluxului metalului în timpul proceselor de deformare/întindere pentru a indica posibilele rupturi, cute sau subțieri. Permite optimizarea geometriei înainte de începerea fabricării sculelor.
Analiza tensiunilor: Presupune verificarea dacă părțile matriței pot suporta forțele de stampilare prevăzute fără a se rupe sau deforma excesiv.
Verificarea traiectoriei: Verificarea lipsei coliziunii între poanson și matriță pe întreaga cursă a presei.

6. Producție și Asamblare: Transformarea proiectului în realitate

Proiectele sunt realizate din componente din oțel durificat prin prelucrare de precizie (frezare CNC, rectificare și electroeroziune cu fir). Matrițari experimentați montează, asamblează și ajustează piesele cu precizie maximă.

7. Probe și finisare: Adevărata probă este în stampilare

Matrița finalizată este supusă unor teste riguroase pe o presă de stampilat:
Probe inițiale: Primele piese sunt măsurate cu atenție conform desenului.
Depanare: Răspuns la probleme precum variații dimensionale, buruieni, probleme de evacuare a pieselor sau urme lăsate de scule.
Reglaj fin: Reglarea fină a ciocanelor, matrițelor, arcurilor sau alimentatoarelor, pentru a asigura calitatea în fiecare componentă importantă.