مهر زنی پیشرونده فولادی قالب: هزینه های برش ابزار، افزایش عمر قالب

مهر زنی پیشرونده قالب فولادی چیست؟

یک ابزار واحد را تصور کنید که بدون توقف یک نوار فولادی را به یک قسمت تمام شده - می‌کوبد، خم می‌کند، شکل می‌دهد و برش می‌دهد. این ایده اصلی پشت مهر زنی فولادی با قالب مترقی است و یکی از کارآمدترین روش هایی است که تاکنون برای تولید قطعات فولادی با حجم بالا با تلورانس های کم و حداقل کار ابداع شده است.

چه مهندس تولیدی باشید که زمان چرخه را بهینه می‌کند یا یک متخصص تدارکات و ارزیابی اقتصادی هر{0}قطعه، درک نحوه عملکرد این فرآیند - و تفاوت آن با گزینه‌های جایگزین - برای انجام سرمایه‌گذاری مناسب ابزار ضروری است. این راهنما مکانیک، ملاحظات مواد، ساختار هزینه و استراتژی‌های تعمیر و نگهداری را که تعیین می‌کند مهر زنی مترقی فلز برای قطعات فولادی شما مناسب است یا خیر، تجزیه می‌کند.

تعریف مهر زنی پیشرونده قالب فولادی

بنابراینمرگ مترقی چیست، دقیقا؟ در ساده‌ترین حالت، این یک ابزار منفرد است که شامل چندین ایستگاه است که به ترتیب مرتب شده‌اند و در داخل یک دستگاه پرس نصب شده‌اند. یک نوار فولادی{1}}تغذیه شده از طریق قالب با هر بار فشار یک افزایش دقیق (به نام گام) به پیش می‌رود. هر ایستگاه یک عملیات متفاوت - سوراخ کردن، خم کردن، شکل دهی یا برش - را به طور همزمان در بخش های مختلف نوار انجام می دهد. یک قسمت تمام شده در ایستگاه پایانی با هر ضربه زدن به فشار بیرون می افتد.

مهر زنی فولادی قالب پیشرونده یک فرآیند شکل دهی فلز با حجم بالا- است که در آن یک نوار فولادی پیوسته از طریق یک قالب چند ایستگاهی پیش می‌رود و هر ایستگاه یک عملیات متوالی - سوراخ کردن، شکل‌دهی، خم شدن، یا برش - را انجام می‌دهد تا زمانی که با هر فشار فشار یک قسمت کامل از نوار جدا شود.

کلمه "پیشرو" دقیقاً آنچه را که اتفاق می‌افتد توصیف می‌کند: فولاد از طریق قالب، ایستگاه به ایستگاه پیش می‌رود و هر پله بر روی آخرین پله ساخته می‌شود. نوار توسط یک شبکه حامل (اسکلت ضایعات) در کل دنباله متصل می شود، که کنترل موقعیت را حفظ می کند و نیاز به جابجایی قطعات جداگانه بین عملیات را از بین می برد. این ماهیت پیوسته همان چیزی است که به مهر زنی مترقی مزیت سرعت آن را می دهد - پرس می تواند از 25 تا بیش از 300 ضربه در دقیقه کار کند و هزاران قطعه فولادی یکسان در ساعت تولید کند.

تفاوت آن با روش های انتقال و قالب ترکیبی

مهر زنی پیشرونده قالب تنها رویکرد قالب و مهر زنی برای قطعات فولادی نیست. مهر زنی قالب انتقالی و مهر زنی قالب مرکب هر کدام سناریوهای تولید متفاوتی را ارائه می دهند و انتخاب روش اشتباه می تواند به معنای صرف هزینه بیش از حد برای ابزارآلات یا کاهش توان عملیاتی باشد.

در مهر زنی قالب انتقال، قطعه کار در مراحل اولیه از نوار جدا می شود. سپس انگشتان یا گیره های مکانیکی تکه خالی را بین ایستگاه های مستقل حرکت می دهند. این باعث می‌شود قالب‌های انتقال برای قطعات بزرگ‌تر-که از نظر فیزیکی نمی‌توانند به یک نوار متصل بمانند، به خوبی مناسب باشند، زیرا در مراحل مختلف شکل‌گیری حرکت می‌کنند. مبادله-سرعت چرخه کندتر و مکانیسم‌های مدیریت بخش{5}} پیچیده‌تر است.

مهر زنی قالب ترکیبی رویکرد مخالف دارد: چندین عملیات برش - مانند خالی کردن و سوراخ کردن - را با یک فشار فشار در یک ایستگاه انجام می دهد. برای قطعات مسطحی که نیاز به دقت بالایی در یک صفحه دارند، کارآمد است، اما نمی‌تواند توالی‌های شکل‌دهی چند مرحله‌ای مانند خم‌ها، ترسیم‌ها یا برجسته‌سازی‌ها را مدیریت کند.

زمانی که به هندسه پیچیده، حجم بالا و زمان‌های چرخه سریع در یک بسته نیاز دارید، قالب‌های پیشرونده به انتخاب ارجح تبدیل می‌شوند. آنها قابلیت چند کارکردی قالب‌های انتقال را با سرعت روش‌های تک ایستگاهی - ترکیب می‌کنند که همه آنها بدون جابجایی قطعات جداگانه بین ایستگاه‌ها هستند.

برای مهندسان تولیدی که قطعات فولادی را در مقیاس اجرا می‌کنند، زمانی که هندسه قطعه شامل چندین عملیات می‌شود و حجم سالانه سرمایه‌گذاری ابزار را توجیه می‌کند، قالب‌بندی پیشرونده به‌طور پیوسته کمترین هزینه برای هر قطعه را ارائه می‌دهد. سوال واقعی این نیست که آیا این فرآیند کار می‌کند یا نه - بلکه این است که چگونه انتخاب مواد، طراحی قالب و استراتژی نگهداری، اقتصاد بلندمدت- آن را شکل می‌دهند.

فرآیند مهر زنی مترقی چگونه کار می کند

مزیت سرعت قالب مهر زنی پیشرونده از یک اصل ظریف ناشی می شود: هر ضربه پرس به طور همزمان در هر ایستگاه کار مفیدی انجام می دهد. در حالی که یک بخش از نوار سوراخ های خود را سوراخ می کند، قسمتی دیگر در حال خم شدن است و بخش دیگر در حال دریافت برش نهایی خود - در همان لحظه است. درک این فرآیند قالب از ابتدا تا انتها نشان می دهد که چرا توان عملیاتی بسیار بالا باقی می ماند و چرا رفتار مکانیکی فولاد در هر مرحله اهمیت دارد.

تغذیه نواری و پیشرفت مواد

رافرآیند مهر زنی پیشرونده قالباز uncoiler شروع می شود، جایی که یک سیم پیچ فولادی - که معمولاً صدها یا هزاران پوند وزن دارد - نصب و باز می شود. نوار از یک صاف کننده عبور می کند که مجموعه سیم پیچ را حذف می کند (انحنای حفظ شده از پیچاندن روی قرقره). برای فولاد، این مرحله حیاتی است زیرا انحنای باقیمانده باعث تغذیه ناهموار و تماس ناسازگار با سطوح قالب می شود.

از صاف کننده، یک تغذیه کننده سرو با هر فشار فشار، نوار را با فاصله دقیق - زمین تغذیه - به جلو می برد. این گام با فاصله ایستگاه در داخل قالب مطابقت دارد، بنابراین هر ایستگاه بخش صحیح نوار را در زمان مناسب دریافت می کند. دقت تغذیه در سیستم‌های مدرن معمولاً در چند هزارم اینچ است.

هنگامی که نوار وارد قالب می شود، پین های خلبان کنترل موقعیت را به دست می گیرند. این پین‌های سفت‌شده درست قبل از بسته شدن پرس در سوراخ‌های از قبل سوراخ‌شده در نوار می‌افتند و هر گونه خطای خفیف فیدر را تصحیح می‌کنند و نوار را در تراز دقیق قفل می‌کنند. بدون پایلوت مطمئن، خطاهای ابعادی ایستگاه به ایستگاه جمع می شوند. برای نوارهای فولادی، فاصله سوراخ‌های پیلوت معمولاً بین 0.0005 تا 0.001 اینچ نگه داشته می‌شود تا ثبت دقیق در طول کامل قالب حفظ شود.

عملیات ایستگاه متوالی در یک ضربه فشار

اینجا جایی است که فرآیند مهر زنی مترقی مزیت بهره وری خود را ارائه می دهد. هنگامی که رام پرس پایین می آید، هر ایستگاه در قالب عملیات اختصاص داده شده خود را در همان زمان - در بخش های مختلف یک نوار انجام می دهد. ایستگاه یک ممکن است سوراخ های خلبان را سوراخ کند، ایستگاه دو شکاف های کاربردی ایجاد می کند، ایستگاه سه یک زبانه را خم می کند، ایستگاه چهار یک دنده را تشکیل می دهد و ایستگاه پنج قطع نهایی را اجرا می کند.

این قسمت تا زمانی که از تمام ایستگاه ها عبور نکند واقعاً "کامل" نیست. در طول مسیر، به نوار حامل (اسکلت ضایعات) متصل می شود که هم به عنوان مکانیزم حمل و نقل و هم به عنوان مرجع ثبت عمل می کند. فقط در آخرین ایستگاه، جزء تمام شده از نوار جدا می شود و از زیر قالب خارج می شود یا جمع می شود.

این عمل چند ایستگاهی همزمان به این معنی است که یک پرس قالب پیشرونده در هر ضربه یک قطعه تمام شده را تولید می‌کند - بدون توجه به اینکه چند عملیات برای ایجاد آن لازم است. یک قالب 12 ایستگاهی که با 150 ضربه در دقیقه کار می کند هنوز 150 قسمت در دقیقه تولید می کند، نه 150 تقسیم بر 12.

مکانیک مطبوعات و ادغام چرخه

بنابراین چگونه یک پرس مهر زنی در هماهنگی با یک قالب مترقی کار می کند؟ پرس تناژ کنترل شده را از طریق یک رم مکانیکی یا سروو{0}}رانده می‌کند و قالب بالایی را به سمت پایین در مقابل نیمه پایینی با طول و سرعت دقیق حرکت می‌دهد. تناژ باید از مجموع نیروهای برش و شکل‌دهی در تمام ایستگاه‌ها به طور همزمان بیشتر باشد - که در هنگام مهر زنی فولاد در نظر گرفته می‌شود.

ویژگی های فنری فولاد لایه دیگری از پیچیدگی را اضافه می کند. پس از هر عملیات شکل دهی، ماده می خواهد تا حدی شکل اولیه خود را به دلیل کرنش الاستیک بازیابی کند. فولادهای{2}}با استحکام بیشتر با شدت بیشتری به عقب برمی‌گردند، و نیاز به پرس پیشرونده مهر زنی برای ایجاد موقعیت ثابت پایین-مرده-در مرکز و در برخی موارد، زمان ماندن در انتهای ضربه به ایستگاه‌های سکه‌زنی یا کالیبراسیون برای تنظیم کامل هندسه شکل‌گرفته نیاز دارد.

سرعت ضربه، ارتفاع بسته شدن و زمان‌بندی تغذیه باید کاملاً همگام شوند. فیدر نوار را تنها زمانی آزاد می کند که قالب باز باشد، خلبان ها قبل از شروع هر گونه برش یا شکل گیری درگیر می شوند و قبل از اینکه بالابرها نوار را برای پیشروی بعدی بلند کنند، پرس معکوس می شود. هر گونه عدم تطابق زمان منجر به تغذیه نادرست نوارها، خلبان های آسیب دیده یا قطعات از بین رفته می شود.

در اینجا فرآیند کامل مهر زنی با قالب پیشرونده به ترتیب آمده است:

1. کویل بارگیری - کویل فولادی نصب شده روی کویل‌گیر
2. نوار صاف کردن - برای حذف مجموعه سیم پیچ صاف شد
3. روغن کاری - برای کاهش اصطکاک و سایش ابزار اعمال می شود
4. نوار تغذیه سروو - با یک گام در هر ضربه پیشرفت کرد
5. نوار درگیری پین خلبان - در موقعیت دقیق قفل شده است
6. عملیات ایستگاه - برش، سوراخ کردن، شکل‌دهی، خم کردن به طور همزمان در همه ایستگاه‌ها انجام می‌شود.
7. بالابرهای نواری - برای پاک کردن جزئیات قالب پایین، نوار را بالا می‌برند
8. نوار پیش‌خور - برای چرخه بعدی یک زمین به جلو حرکت می‌کند
9. برش نهایی - قسمت تمام شده جدا شده از نوار حامل
10. خارج کردن قطعه و جمع آوری - اجزای تکمیل شده از قالب خارج می شوند

هر چرخه در کسری از ثانیه تکرار می شود. ماهیت پیوسته و بدون وقفه این فرآیند - بدون جابجایی قطعه، بدون تغییر موقعیت، عدم مداخله اپراتور بین عملیات - دقیقاً همان چیزی است که مهر زنی پیشرونده فولادی را به انتخاب پیش‌فرض برای-تولید با حجم بالا تبدیل می‌کند، جایی که قطعات فولادی نیازمند مراحل شکل‌دهی متعدد و کنترل ابعادی دقیق هستند.

البته، هر گرید فولادی در داخل یک قالب پیشرونده یکسان رفتار نمی کند. قابلیت اطمینان تغذیه نوار، ایجاد محدودیت‌ها در هر ایستگاه، و الزامات تناژ پرس، همگی بسته به اینکه از فولاد کربنی ملایم استفاده می‌کنید یا از-ضد زنگ‌ننگ با استحکام بالا - به‌طور چشمگیری تغییر می‌کنند و این تفاوت‌های مواد باعث تصمیم‌گیری‌های اساسی در طراحی قالب می‌شوند.

نمرات فولاد و انتخاب مواد برای قالب های پیشرونده

درجه فولادی که به قالب پیشرونده وارد می‌کنید فقط بر عملکرد قطعه نهایی تأثیر نمی‌گذارد - بلکه تقریباً همه پارامترهای فرآیند را تعیین می‌کند، از تناژ فشار و فاصله پانچ گرفته تا تعداد ایستگاه و قابلیت اطمینان خوراک. دو قسمت با هندسه یکسان اما گریدهای فولادی متفاوت می توانند به طرح های قالبی اساساً متفاوتی نیاز داشته باشند. به همین دلیل است که انتخاب مواد مهر زنی مترقی یکی از اولین و مهم ترین تصمیمات مهندسی در هر پروژه است.

نمرات رایج فولاد برای مهر زنی پیشرونده

کدام فولادها در قالب چند ایستگاهی-در قالب پیشرونده خوب عمل می کنند؟ پاسخ به عملکرد قطعه، شکل پذیری مورد نیاز و حجم تولید بستگی دارد. در اینجا متداول ترین دسته بندی های مشخص شده برای مهر زنی مترقی فولاد آمده است:

• فولاد کم کربن- (1008، 1010، 1018)- مهر زنی مترقی فولاد کربنی. این گریدها شکل پذیری عالی، استحکام تسلیم کم و رفتار شکل دهی قابل پیش بینی را ارائه می دهند. آن‌ها برای براکت‌ها، گیره‌ها، اجزای شاسی و بخش‌های ساختاری کلی که به خم‌ها و کشش‌های پیچیده بدون خطر ترک نیاز است، ایده‌آل هستند.
• فولاد ضد زنگ سری 300 (304، 316)- برای مقاومت در برابر خوردگی در کاربردهای پزشکی، خدمات غذایی و دریایی انتخاب شده است. مهر زنی مترقی فولاد زنگ نزن نرخ سخت شدن کار{2} بالاتری را نشان می دهد، به این معنی که هر ایستگاه شکل دهی تنش پسماند بیشتری به نوار اضافه می کند. این امر مستلزم توالی دقیق ایستگاه ها و اغلب فاصله ایستگاه ها گسترده تر است.
• فولاد آلیاژی بالا-کم-(HSLA).- گریدهایی مانند HSLA 340، 420، و 550 استحکام تسلیم بالایی را با شکل‌پذیری متوسط ​​ارائه می‌کنند. آنها در کاربردهای ساختاری خودرو که کاهش وزن اهمیت دارد رایج هستند. فولادهای HSLA به تناژ پرس به طور قابل توجهی بیشتر و جبران عقب فنری محکم تری نسبت به فولاد نرم نیاز دارند.
• فنر فولادی (1074، 1095، 301 ضد زنگ)- برای قطعاتی استفاده می‌شود که باید مکرراً بدون تغییر شکل دائمی خم شوند. این گریدهای{2}}کربن بالا یا سکوریت شکل پذیری محدودی دارند و شدت عملیات شکل دهی را در هر ایستگاه محدود می کند. طراحان قالب اغلب ایستگاه های بیشتری با افزایش شکل دهی کم عمق برای جلوگیری از شکستگی اضافه می کنند.

مشخص کردن یک ماده به سادگی "فولاد 1008" هنوز فضا را برای تغییرات قابل توجه ویژگی باقی می گذارد. همانطور کهمجله MetalFormingیادداشت ها، یک فولاد خلاء-گاز زدایی شده کم-فولاد با کربن پایین، یک فولاد با کیفیت کششی-و یک فولاد با کیفیت تجاری-همه می‌توانند در یک مشخصات قرار گیرند، اما عملکرد متفاوتی در قالب دارند. الزامات قالب - نه ترجیح بخش خرید برای ارزان‌ترین گزینه - باید فراخوان نهایی مواد را تعیین کند.

چگونه خواص فولادی بر طراحی قالب و الزامات مطبوعات تأثیر می گذارد

هر نوع فولاد دارای اثر انگشت منحصر به فردی از خواص مکانیکی است و این ویژگی ها مستقیماً به تصمیمات طراحی قالب مهر زنی فلز تبدیل می شود. شما اثرات را در چهار زمینه کلیدی متوجه خواهید شد:

استحکام کششی و تناژ فشار.استحکام کششی بالاتر به معنای نیروی بیشتر مورد نیاز برای هر عملیات برش و شکل دهی است. یک نوار ضد زنگ 304 با استحکام کششی 75 ksi تقریباً 50 درصد بیشتر از یک فولاد ملایم 1010 در 50 ksi نیاز دارد، با فرض ضخامت و محیط یکسان. آن را در تمام ایستگاه‌های فعال ضرب کنید و نیازهای تناژ فشار سریع افزایش می‌یابد. کوچک کردن پرس نه تنها تولید را متوقف می کند - بلکه به ابزارآلات آسیب می زند و باعث تغییر ابعاد می شود.

شکل پذیری و حداقل شعاع خمش.درصد ازدیاد طول یک ماده تعیین می کند که چگونه می توان آن را بدون ترک در ایستگاه های شکل دهی محکم خم کرد. فولادهای کم کربن با کشیدگی 35 تا 45 درصد، شعاع خمشی درونی را تا 0.5 برابر ضخامت مواد تحمل می کنند. فولادهای HSLA با کشیدگی 15 تا 20 درصد ممکن است به ضخامت 2 برابر یا بیشتر نیاز داشته باشند. این به طور مستقیم بر میزان شکل‌گیری در یک ایستگاه و تعداد ایستگاه‌هایی که قالب به طور کلی نیاز دارد تأثیر می‌گذارد.

کار-سرعت سخت شدن و اثرات چند{1}}ایستگاهی.هر عملیات شکل‌دهی سرد-فولاد را کار می‌کند، سختی آن را افزایش می‌دهد و شکل‌پذیری باقی‌مانده آن را کاهش می‌دهد. مواد با کارکرد بالا-نرخ سخت شدن - مانند فولادهای زنگ نزن آستنیتی - با پیشروی در ایستگاه‌ها، شکل‌پذیری خود را سریع‌تر از دست می‌دهند. طراحان قالب با اضافه کردن ایستگاه های بیکار برای توزیع مجدد تنش یا با محدود کردن شدت هر مرحله شکل دهی جبران می کنند. نادیده گرفتن رفتار کار{7}}سخت کردن، خطر شکستگی در ایستگاه‌های بعدی را به همراه دارد، جایی که نوار قبلاً شکل‌پذیری خود را تمام کرده است.

قدرت تسلیم و بازگشت فنری.پس از هر خم یا شکل، فولاد تا حدی به شکل اولیه خود باز می گردد. استحکام تسلیم بالاتر، برگشت فنری تهاجمی تری ایجاد می کند، به این معنی که ایستگاه های تشکیل دهنده باید بیش از زاویه هدف خم شوند. در قالب پیشرونده، جبران برگشت فنری باید ایستگاه به ایستگاه کالیبره شود، زیرا استحکام تسلیم نوار به دلیل سخت شدن کار با پیشروی از طریق ابزار افزایش می‌یابد.

محدوده ضخامت و تأثیر فرآیند آنها

قالب های پیشرونده ضخامت های فولادی را از تقریباً 0.1 میلی متر (0.004 اینچ) تا حدود 6 میلی متر (0.250 اینچ) تحمل می کند، اگرچه رایج ترین محدوده برای قطعات دقیق بین 0.2 میلی متر تا 3 میلی متر است. فراتر از این پنجره، فرآیند به طور فزاینده ای غیرعملی می شود - مواد بسیار ضخیم در برابر صاف شدن و مکانیسم های تغذیه کننده کرنش مقاومت می کنند، در حالی که فویل های{8} بسیار نازک تحت کشش نوار کمانش می کنند و به سختی قابل اطمینان هستند.

ضخامت به چندین روش به هم پیوسته بر طراحی پیشرونده قالب تأثیر می گذارد:

• چگالی چیدمان ایستگاه- مواد ضخیم‌تر به پانچ‌های بزرگ‌تر-برای-میزان قالب نیاز دارند، که به معنای بخش‌های قالب بزرگ‌تر در هر ایستگاه است. این امر طول کلی قالب را افزایش می دهد و تعداد ایستگاه هایی را که می توانند در یک اندازه تخت فشاری معین قرار بگیرند کاهش می دهد.
• اندازه پین ​​خلبان- سوراخ‌های پیلوت باید فاصله لبه کافی را نسبت به ضخامت نوار حفظ کنند. نوارهای ضخیم‌تر به پین‌های پیلوت بزرگ‌تر و در نتیجه سوراخ‌های پیلوت بزرگ‌تر نیاز دارند که عرض نوار بیشتری مصرف می‌کند و استفاده از مواد را کاهش می‌دهد.
• ترخیص برش- نقطه شروع استاندارد برای فولاد نرم تقریباً 10٪ ضخامت ماده در هر طرف است، اما این با درجه تغییر می کند. فولادهای{3}}با استحکام بالاتر می‌توانند برای دستیابی به برش تمیز و به حداقل رساندن ارتفاع سوراخ‌ها به فاصله بیش از 20 درصد در هر طرف نیاز داشته باشند.
• قابلیت اطمینان خوراک- نوارهای سنگین‌تر نیاز به تغذیه‌کننده‌های سروو قوی‌تر و کشش بیشتر نوار برای جلوگیری از تغذیه نادرست دارند. برعکس، نوارهای بسیار نازک ممکن است نیاز به خلاء یا کمک باد{2}} داشته باشند تا در فاصله بین ضربات روی سطح قالب صاف نگه دارند.

تأثیر متقابل بین عیار فولاد و ضخامت، ماتریسی از محدودیت ها را ایجاد می کند که هر قالب مهر زنی فلزی باید پیرامون آن طراحی شود. یک نوار 2 میلی‌متری HSLA در کشش 80 ksi شبیه نوار کربن 2 میلی‌متری کم-در 45 ksi - عمل نمی‌کند، حتی اگر ضخامت آن یکسان باشد، تناژ پرس، فاصله‌ها و تعداد ایستگاه‌ها به‌طور اساسی متفاوت است.

این محدودیت‌های{0}}مواد محور به‌صورت مجزا وجود ندارند. آنها مستقیماً در تصمیمات طراحی قالب جریان می یابند: چه تعداد ایستگاه باید شامل شود، کجا خلبان ها را قرار دهند، چگونه عملیات شکل دهی را ترتیب دهیم، و چه مقدار عرض نوار برای پل های حامل اختصاص داده شود. هر ویژگی ماده به یک ورودی طراحی تبدیل می شود که معماری کل ابزار را شکل می دهد.

ملاحظات طراحی قالب پیشرونده برای قطعات فولادی

هر قالب پیشرونده به عنوان یک مشکل طراحی شروع می شود: چگونه دنباله ای از عملیات را در امتداد یک نوار فولادی ترتیب می دهید تا خواص مواد، هندسه بخش و اقتصاد تولید همگی در یک راستا باشند؟ پاسخ کل ابزار را شکل می دهد - طول، تعداد ایستگاه، عرض نوار و در نهایت هزینه آن. طراحی ضعیف پیشرونده قالب منجر به ترک خوردگی قطعات، خرابی زودرس ابزارآلات و هدر رفتن مواد می شود. طراحی استراتژیک همان محدودیت ها را به یک ابزار مهر زنی مترقی ناب و بادوام تبدیل می کند که در میلیون ها چرخه به طور قابل اعتماد عمل می کند.

تعداد ایستگاه ها و بهینه سازی طرح بندی نوار

یک قالب پیشرونده واقعاً به چند ایستگاه نیاز دارد؟ هیچ فرمول جهانی وجود ندارد. تعداد ایستگاه‌ها بر اساس هندسه قطعه، عملیات مورد نیاز، و محدودیت‌های قابل‌شکل‌پذیری درجه فولاد در هر ایستگاه، - و - تعیین می‌شود. یک براکت تخت ساده در فولاد 1010 با سه سوراخ سوراخ شده و یک خم ممکن است فقط به 4-5 ایستگاه نیاز داشته باشد. یک قطعه ساختاری پیچیده خودرو HSLA با چندین خم، برجستگی‌ها و تلرانس‌های محکم می‌تواند به 15 یا بیشتر نیاز داشته باشد.

منطق به این صورت عمل می‌کند: هر عملیات شکل‌دهی فقط می‌تواند مواد را قبل از ایجاد ترک به مقدار محدودی فشار دهد. هنگامی که یک خم از آستانه تغییر شکل ایمن فولاد فراتر می رود، طراحان آن را در دو ایستگاه با شکل دهی جزئی در هر یک تقسیم می کنند. فولادهای سخت شده با-استحکام یا کار{3} بالاتر، تغییر شکل کمتری را در هر ایستگاه تحمل می‌کنند، که مستقیماً تعداد ایستگاه‌ها را افزایش می‌دهد.

ایستگاه‌های بی‌کار - موقعیت‌هایی که هیچ عملیاتی در آن‌ها انجام نمی‌شود - یک هدف مهندسی عمدی را دنبال می‌کند. آنها مناطق کاهش تنش را فراهم می کنند که در آن نوار می تواند کرنش باقیمانده را بین مراحل شکل دهی مجدد توزیع کند. آنها همچنین پایداری نوار را با حفظ استحکام شبکه حامل ثابت در طول قالب بهبود می بخشند. تحقیق در موردبهینه سازی طرح بندی نوارتأیید می کند که به حداقل رساندن تعداد ایستگاه ها با رعایت هر دو محدودیت تقدم (که عملیات باید قبل از دیگران اتفاق بیفتد) و محدودیت های مجاورت (که عملیات نمی تواند ایستگاه را به دلیل نزدیکی به اشتراک بگذارد) چالش اصلی در طراحی قالب مهر زنی مترقی است.

بهینه سازی عرض نوار به موازات برنامه ریزی ایستگاه انجام می شود. نوارهای پهن‌تر قطعات بزرگ‌تر یا چند ردیف را در خود جای می‌دهند (طرح‌بندی‌های دو ضربه{{1}) اما در هر ضربه مواد بیشتری را هدر می‌دهند. طراحان استفاده از مواد را به عنوان نسبت سطح خالص قطعه به مصرف ناخالص نوار محاسبه می کنند. یک طرح‌بندی خوب-برای قالب‌های پیشرونده معمولاً 70-85% استفاده می‌کند. پل های حامل - تارهای باریکی که قطعات را به اسکلت قراضه متصل می کند - باید به اندازه کافی عریض باشند تا از نیروهای تشکیل دهنده بدون پارگی جان سالم به در ببرند، به خصوص در فولادهای با شکل پذیری پایین تر.

طراحی-برای-قابلیت ساخت در ابزارهای قالب پیشرو

تصمیمات طراحی قالب مهر زنی فلزی که در مرحله DFM اتخاذ می شود از مشکلاتی جلوگیری می کند که در غیر این صورت هزاران ساعت به تولید می رسد. برای قطعات فولادی در قالب های پیشرونده، چندین اصل DFM اهمیت زیادی دارند:

• حداقل فاصله ویژگی ها- سوراخ‌ها و بریدگی‌هایی که خیلی نزدیک به هم قرار گرفته‌اند، بخش‌های قالب ضعیفی را بین پانچ‌ها ایجاد می‌کنند. قانون کلی: حداقل دو برابر ضخامت مواد را بین ویژگی های مجاور حفظ کنید. در فولادهای با استحکام بالا، این حداقل افزایش می‌یابد زیرا نیروی برش بالاتر، تنش بیشتری را بر روی بخش‌های قالب باریک متمرکز می‌کند.
• هم ترازی جهت دانه- نوار فولادی جهت غلتشی دارد که بر شکل‌پذیری تأثیر می‌گذارد. خم های عمود بر دانه، شعاع های تنگ تر را بدون ترک تحمل می کنند. طراحی قالب مهر زنی پیشرونده باید خم های بحرانی را نسبت به جهت غلتش نوار تراز کند، که به این معنی است که جهت بخشی در طرح نوار به یک تصمیم ساختاری تبدیل می شود، نه صرفاً یک راحتی تودرتو.
• عرض پل در نوار حامل- پل ها قسمت را در نوار تا قطع نهایی نگه می دارند. خیلی باریک هستند و در حین شکل گیری پاره می شوند و قطعه را زودتر از موعد آزاد می کنند. خیلی پهن هستند و مواد را هدر می دهند. عرض پل به ضخامت نوار، استحکام کششی و شدت نیروهای تشکیل دهنده در ایستگاه های مجاور بستگی دارد.
• شعاع خمش داخلی- یک دستورالعمل کاملاً پذیرفته شده حداقل شعاع خمش را برابر یا بیشتر از ضخامت ماده (R بزرگتر یا مساوی T) تنظیم می کند. تندتر رفتن تمرکز تنش را افزایش می دهد و منجر به ترک خوردن قطعه و خرابی زودرس در قالب مهر زنی ورق می شود.

قرار دادن پین پایلوت یکی دیگر از تصمیمات حیاتی-DFM است. خلبان ها باید در فواصل ثابت در امتداد نوار قرار گیرند، ترجیحاً در ناحیه شبکه حامل به جای هندسه قسمت عملکردی. مکان آنها نسبت به ایستگاه های شکل دهی تعیین می کند که چقدر خطای موقعیتی بین عملیات جمع می شود. قرار دادن خلبان ها بلافاصله قبل از-ایستگاه های با دقت بالا - به جای تکیه بر ثبت نام از ایستگاه های قبلی در ترتیب -، دقت ابعاد را در جایی که بیشترین اهمیت را دارد حفظ می کند.

CAD/CAM و شبیه سازی در طراحی قالب

تصور کنید که یک قالب 12 ایستگاهی بسازید، اولین آزمایش تولید خود را اجرا کنید، و متوجه شوید که ایستگاه 8 قطعه را ترک می کند، زیرا سخت شدن کار از ایستگاه های قبلی فراتر از پیش بینی ها بود. این سناریو هفته ها و ده ها هزار دلار هزینه داشت. نرم افزار مدرن طراحی قالب مترقی بسیاری از این خطرات را قبل از ماشینکاری فولاد ابزار از بین می برد.

تحلیل المان محدود (FEA) جریان مواد را در هر ایستگاه به صورت متوالی شبیه‌سازی می‌کند، نازک شدن، توزیع کرنش و خطر شکست را پیش‌بینی می‌کند. برای فولاد، پیش‌بینی برگشت فنری بسیار ارزشمند است - شبیه‌سازی محاسبه می‌کند که هر یک از ویژگی‌های تشکیل‌شده پس از باز شدن پرس چقدر باز می‌گردد و به مهندسان این امکان را می‌دهد که هندسه قالب را در طول طراحی به جای آزمایش‌های پرهزینه{-و-در پرس جبران کنند. همانطور که Manor Tool گزارش می دهد، FEA می تواند خطرات کرک را قبل از ساخت ابزار شناسایی کند و بیش از 20000 دلار در هزینه های دوباره کاری صرفه جویی کند و هفته ها تاخیر راه اندازی را در یک پروژه حذف کند.

پلتفرم‌هایی مانند Cimatron، AutoForm و Dynaform به طراحان اجازه می‌دهند تا یک طرح‌بندی نوار کامل را به صورت دیجیتالی بسازند، سپس شبیه‌سازی‌های شکل‌دهی را در تمام ایستگاه‌ها به ترتیب اجرا کنند.ابزارهای چیدمان نواری AutoFormبه کاربران اجازه دهید طرح‌بندی‌های تک یا دوقسمتی را تعریف کنند، گزینه‌های تودرتو را با هم مقایسه کنند، و استفاده از مواد را به حداقل برسانند، در حالی که قابلیت شکل‌پذیری را تأیید می‌کنند. در همین حال، Logopress3 و سیستم‌های مشابه مبتنی بر SolidWorks{4}} درج اجزای پارامتریک را برای عناصر قالب استاندارد مانند بالابرها، خلبان‌ها و بلوک‌های نگهدارنده ارائه می‌کنند و طراحی دقیق را تسریع می‌کنند.

مزیت عملی تکرار طراحی کمتر است. بدون شبیه‌سازی، یک طراحی قالب پیچیده ممکن است به سه یا چهار آزمایش فیزیکی نیاز داشته باشد قبل از اینکه هندسه آماده تولید-قفل شود. با FEA معتبر، اکثر برنامه‌ها در یک یا دو آزمایش به تولید پایدار می‌رسند - کاهش مستقیم هزینه ابزار و جدول زمانی راه‌اندازی. تصمیمات مهندسی اتخاذ شده در این مرحله اعتبارسنجی دیجیتال تا 80 درصد از هزینه کل تولید را افزایش می‌دهد و سرمایه‌گذاری شبیه‌سازی را به یکی از بالاترین-فعالیت‌های بازده در هر برنامه قالب پیشرونده تبدیل می‌کند.

تصمیمات طراحی، مرزهای آنچه را که یک قالب مترقی می‌تواند تولید کند، تعیین می‌کند. اما در داخل این مرزها، این عملیات ایستگاه فردی - برش، شکل‌دهی، خمش - است که نوار فولادی مسطح را به هندسه عملکردی تبدیل می‌کند. نحوه توالی آن عملیات و اینکه چرا این توالی به طور خاص برای فولاد اهمیت دارد، تعیین می کند که آیا قطعات درست بیرون می آیند یا ضایعات.

عملیات مهر زنی کلیدی در هر ایستگاه مرگ

هر ایستگاه در قالب پیشرونده یک کار واحد دارد - اما ترتیب انجام آن کارها دلخواه نیست. دنباله از منطقی پیروی می کند که ریشه در نحوه تغییر شکل فولاد، نحوه تغییر ابعاد تحت تنش و نحوه ثبت باید از اولین ضربه تا قطع نهایی حفظ شود. سفارش را اشتباه بگیرید و برای طول عمر ابزار با سوراخ ها، ترک ها و جابجایی ابعاد مبارزه خواهید کرد. درست انجام دهید و قالب مهر زنی قطعات منسجمی را با سرعت و با کمترین مداخله تولید می کند.

عملیات برش و سوراخ کردن

عملیات برش معمولاً بر ایستگاه های اولیه یک قالب پیشرونده غالب است. چرا؟ زیرا برداشتن مواد قبل از شکل‌گیری، بسیار قابل کنترل‌تر از تلاش برای سوراخ کردن یا خالی کردن آن پس از خم شدن یا کشیده شدن نوار به شکل هندسه سه‌بعدی-است. نوار مسطح یک سطح یکنواخت و قابل پیش بینی را برای پانچ های ابزار ارائه می دهد که به معنی برش های تمیزتر، ارتفاع سوراخ های ثابت تر و عمر پانچ بیشتر است.

متداول ترین عملیات برش قطعات فولادی عبارتند از:

• سوراخ کردن- ایجاد سوراخ‌ها، شکاف‌ها یا ویژگی‌های داخلی با استفاده از پانچ‌های فلزی که مواد را از طریق دهانه‌های قالب منطبق فشار می‌دهد. سوراخ های خلبان تقریباً همیشه در ایستگاه یک سوراخ می شوند تا ثبت نام برای هر عملیات بعدی ایجاد شود.
• خالی کردن- برش نمای بیرونی قطعه (یا بخشی از آن) از نوار. در قالب های پیشرونده، خالی کردن جزئی در ایستگاه های اولیه و خالی شدن نهایی در ایستگاه آخر معمول است.
• لنسینگ- برش و خم کردن زبانه یا لوور در یک حرکت بدون جدا کردن کامل مواد از نوار. اغلب برای ایجاد ویژگی های پیوست یا شکاف های تهویه استفاده می شود.
• بریدگی- حذف مواد از لبه نوار برای ایجاد فضای خالی برای عملیات شکل‌دهی در ایستگاه‌های بعدی یا برای تعریف خطوط کلی قطعات به تدریج.
• پیرایش- حذف مواد اضافی پس از شکل‌گیری، معمولاً در ایستگاه‌های بعدی که ویژگی‌های شکل‌گرفته نیاز به پروفایل لبه نهایی دارند.

سختی فولاد به طور مستقیم بر نحوه انجام این عملیات برش تأثیر می گذارد. برای بیشتر فولادهای کربنی، فاصله بهینه پانچ-تا-از 5-10% ضخامت ماده در هر طرف متغیر است. فولادهای سخت‌تر - درجه HSLA یا کار-سخت‌شده ضد زنگ - برای جلوگیری از واژگونی بیش از حد و ایجاد سوراخ‌ها، که گاهی به 3-5 درصد در هر طرف کاهش می‌یابد، به فاصله‌های محکم‌تری نیاز دارند. سفت شدن بیش از حد، سایش پانچ را تسریع می کند و نیروهای برهنه را افزایش می دهد. شل شدن بیش از حد لبه های ناهموار و فرزهای بزرگی را ایجاد می کند که نیاز به سوراخ کردن ثانویه دارند.

ضخامت هم مهمه یک نوار فولادی کم کربن 2 میلی‌متری، تقریباً 0.10-0.20 میلی‌متر در هر طرف فاصله دارد. همین ضخامت در ضد زنگ 304 ممکن است فقط به 0.08-0.12 میلی متر نیاز داشته باشد زیرا مقاومت برشی بالاتر باعث ایجاد ناحیه شکست تمیزتر در فاصله های تنگ تر می شود. این اعداد هندسه هر ویژگی فلز برش قالب را در ابزار تغییر می‌دهند و بر پروفیل‌های پانچ آسیاب، ابعاد سوراخ دکمه قالب و فراوانی فواصل تیز کردن تأثیر می‌گذارند.

عملیات شکل دهی و خمش

هنگامی که سوراخ ها سوراخ می شوند و پروفیل ها تا حدی ایجاد می شوند، نوار به سمت قلمرو شکل گیری حرکت می کند. ایستگاه‌های خمش، کشیدن، سکه‌سازی، برجسته‌سازی و اکسترود کردن فولاد تخت را به شکل هندسه سه‌بعدی - تغییر می‌دهند و هرکدام هنگام کار با رفتار بازیابی الاستیک فولاد، چالش‌های خاصی را به همراه دارند.

خم شدنرایج ترین عملیات شکل دهی در قالب های مهر زنی پیش رونده است. نوارهای فولادی در یک شعاع پانچ در برابر یک بلوک قالب خم می شوند تا فلنج ها، زبانه ها، کانال ها و براکت ها تولید شوند. عارضه بحرانی؟ بازگشت بهار. هر خم فولادی با باز شدن پرس تا حدی تخلیه می شود و زاویه قطعه به سمت صاف شل می شود. فولادهای با استحکام تسلیم بالاتر بیشتر می‌شوند - فولاد ملایم ممکن است در یک خم 90 درجه 1-2 درجه به عقب برگردد، در حالی که فولادهای HSLA می‌توانند 5-8 درجه یا بیشتر بازیابی شوند.

استراتژی های جبران خسارت در قالب عبارتند از:

• بیش از حد خم شدن- از زاویه هدف عبور می کند، بنابراین فنر بک قطعه را به مشخصات برمی گرداند. این استپرکاربردترین روش جبران خسارتبه دلیل سادگی و کاربرد آن در اکثر عملیات خمشی معمولی.
• سکه گذاری- اعمال فشار زیاد موضعی در راس خمیدگی برای تغییر شکل پلاستیکی ماده در ضخامت کامل آن، و به طور موثر بازیابی الاستیک را حذف می‌کند. سکه گذاری به تناژ بیشتری نیاز دارد اما تحمل زاویه ای محکم تری ایجاد می کند.
• خم شدن پله ای- تجزیه یک -خم زاویه بزرگ به چندین افزایش زاویه-در ایستگاه های متوالی، افزایش نسبت تغییر شکل پلاستیک و کاهش بازیابی الاستیک خالص.

طراحیایستگاه ها نوار را به داخل یک حفره می کشند تا فنجان ها، فرورفتگی ها یا پوسته ها را تشکیل دهند. شکل‌پذیری فولاد میزان عمق کشش در هر ایستگاه را محدود می‌کند - بیش از نسبت کشش تقریباً 40 تا 50 درصد در یک ضربه، خطر نازک شدن یا شکستگی را در پی دارد. کشش های عمیق با افزایش تدریجی عمق در چندین ایستگاه تقسیم می شوند.

نقش برجستهبا جابجایی مواد به صورت موضعی بدون برش، ویژگی‌های کم عمق برجسته یا فرورفته - دنده‌ها، آرم‌ها، مهره‌های سفت‌کننده - ایجاد می‌کند.اکسترود کردنمواد را از طریق یک دهانه کوچکتر می راند تا بالها یا یقه ها را تشکیل دهد، که اغلب برای ایجاد ویژگی های نصب رزوه ای در یک حرکت قالب استفاده می شود.

منطق توالی ایستگاه برای قطعات فولادی

چرا دستور عملیات اینقدر اهمیت دارد؟ سه اصل بر توالی ایستگاه مرگ مترقی حاکم است:

سوراخ کردن قبل از تشکیل استزیرا نوار مسطح محل سوراخ های دقیق تری را ایجاد می کند. هنگامی که نوار خم می شود، هندسه تغییر شکل یافته، سوراخ کردن سوراخ ها در موقعیت نهایی صحیح را تقریبا غیرممکن می کند. سوراخ هایی که باید در نواحی تشکیل شده ظاهر شوند، در حالی که نوار هنوز صاف است سوراخ می شوند، سپس با عملیات شکل دهی بعدی به موقعیت خود منتقل می شوند.

ابعاد بحرانی پس از تکمیل شکل گیری ایجاد می شود.اگر یک بعد ویژگی از یک سطح شکل‌گرفته شده ارجاع داده شود، شکل‌دهی باید ابتدا اتفاق بیفتد - در غیر این صورت برگشت فنری و جریان مواد، ویژگی را از حالت تحمل خارج می‌کند. به نظر می‌رسد که این با اصل اول در تضاد است، و این تنش دقیقاً به همین دلیل است که طراحی قالب پیشرونده نیاز به تجزیه و تحلیل دقیق توالی دارد. راه حل اغلب این است که سوراخ های خلبان و غیر بحرانی را زودتر سوراخ کنید، قسمت را تشکیل دهید، سپس در ایستگاه های بعدی سوراخکاری دقیق یا کالیبراسیون انجام دهید.

سوراخ های خلبان ثبت نام را در سراسر حفظ می کنند.از ایستگاه یک به جلو، پین های خلبان در هر ضربه با نوار درگیر می شوند. تمام عملیات‌های بعدی به این سوراخ‌های پیلوت اشاره می‌کنند، که به این معنی است که دقت قرارگیری آنها، دقت تجمعی کل قطعه را تعیین می‌کند. خلبان‌ها همیشه در اولین ایستگاه ممکن - اغلب در اولین - سوراخ می‌شوند و لنگر موقعیتی برای تمام اجزای قالب مهر زنی پس از آن باقی می‌مانند.

در اینجا یک توالی ایستگاه معمولی برای یک براکت نصب فولادی با دو سوراخ، یک فلنج خم شده و یک دنده سفت کننده آورده شده است:

1. سوراخ های خلبان را در نوار حامل سوراخ کنید
2. سوراخ های کاربردی را سوراخ کنید (شکاف های نصب، شکاف های تسکین دهنده)
3. لبه های نوار بریدگی برای تعیین طرح کلی قسمت
4. در حالی که نوار هنوز صاف است، دنده سفت کننده را برجسته کنید
5. ایستگاه بیکار (تسکین استرس، تثبیت نوار)
6. فلنج را به زاویه هدف به علاوه جبران خمش بیش از حد خم کنید
7. فلنج سکه یا بازدارنده تا تلرانس زاویه ای نهایی
8. برش نهایی - قسمت تمام شده را از نوار حامل جدا کنید

این دنباله یک قانون کلی را منعکس می کند: ابزارهای پانچ فلز و عملیات برش در جلوی قالب قرار می گیرند، عملیات شکل دهی ایستگاه های میانی و عقب را پر می کند، و جداسازی نهایی همیشه آخرین است. هر جا که نوار نیاز به تنفس بین مراحل شکل‌دهی سنگین داشته باشد، ایستگاه‌های بیکار ظاهر می‌شوند - مخصوصاً برای فولادهای با کارکرد بالا{2}}نرخ سخت‌شدگی که در آن ایجاد تنش پسماند شکل‌پذیری پایین دست را تهدید می‌کند.

ابزار هر ایستگاه بسته به کاری که انجام می دهد و میزان سختی فولاد به عقب رانده می شود، با نرخ متفاوتی فرسوده می شود. ایستگاه های برش از طریق سایش پانچ ساینده تخریب می شوند. ایستگاه های شکل دهی از تهوع و خستگی رنج می برند. این الگوی سایش - و نحوه مدیریت آن - است که در نهایت تعیین می‌کند که آیا یک قالب برای 100000 ضربه اجرا می‌شود یا 10 میلیون.

نگهداری قالب و عمر ابزار هنگام مهر زنی فولاد

یک دای مترقی یکباره شکست نمی خورد. به تدریج کاهش می‌یابد - لبه‌های پانچ مات می‌شود، شعاع‌هایی زبر ایجاد می‌کند، فاصله‌ها باز می‌شوند - و کیفیت قطعه همراه با آن تغییر می‌کند. فولاد به دلیل استحکام برشی بالاتر، رفتار سخت کاری{4}}و اکسیدهای سطحی، این تخریب را بیشتر از مواد نرم تسریع می کند. تفاوت بین مجموعه قالب مهر زنی که به طور قابل اعتماد برای میلیون ها چرخه کار می کند و مجموعه ای که نیاز به مداخله مداوم دارد به سه عامل مربوط می شود: درک چگونگی ایجاد سایش، حفظ ابزار بر اساس برنامه به جای پس از شکست، و انتخاب مواد ابزار مناسب برای نیازهای خاص هر ایستگاه.

الگوهای سایش و حالت های شکست در قالب های مهر زنی فولادی

هنگامی که فولاد را با سرعت تولید از طریق قالب پیشرونده عبور می دهید، پنج مکانیسم شکست متمایز برای از بین بردن ابزار شما با هم رقابت می کنند. هر کدام بسته به عیار فولادی که مهر زنی می شود، به طور متفاوتی توسعه می یابد و هر کدام به اقدامات متقابل متفاوتی نیاز دارند. تحقیق ازAHSS Insightsاین حالت‌های اصلی را به‌عنوان سایش (ساینده و چسب)، تغییر شکل پلاستیک، براده‌شدن، ترک‌خوردگی، و داغ شدن شناسایی می‌کند.

سایش سایندهرایج ترین حالت تخریب در قالب های مهر زنی فولادی است. ذرات سخت - مقیاس آسیاب بر روی-فولاد نورد گرم، کاربیدهای-در درجه‌های مقاومت بالا، یا بقایای کار{4}}سخت شده از برش‌های قبلی - مانند چرخ‌های خردکننده میکروسکوپی در برابر سطوح پانچ و قالب عمل می‌کنند. هر ضربه مقدار کمی از مواد ابزار را حذف می کند، به تدریج فاصله ها را بزرگ می کند و ارتفاع سوراخ ها را افزایش می دهد. هرچه فولاد قطعه کار سخت تر باشد، سایش ساینده سریعتر پیشرفت می کند. فولادهای HSLA و{9} دوفاز با استحکام کششی بالاتر از 590 مگاپاسکال می‌توانند پانچ‌ها را با سرعتی چهار تا پنج برابر سریع‌تر از فولاد ملایم بپوشانند.

ساییدگی چسب و داغ شدنچالش متفاوتی را ارائه می دهد، به ویژه با مهر زنی مترقی فولاد ضد زنگ. اصطکاک و گرمای ایجاد شده به عنوان لغزش های ضد زنگ آستنیتی در سطوح ابزار، جوش های ریز- بین ورق و قالب ایجاد می کند. وقتی این پیوندها می شکند، مواد از یک سطح به سطح دیگر - معمولاً از سطح نرم تر به سطح سخت تر منتقل می شود. این انباشته شدن (گال زدن) قسمت های بعدی را خراش می دهد و چسبندگی بیشتر را در یک چرخه خودتقویت کننده تسریع می کند. همانطور کهفابریکاتورتوجه داشته باشید، صیقل دادن سطوح ابزار قبل و بعد از پوشش کمک می‌کند تا خراشیدگی کاهش یابد، در حالی که روان کننده‌های فشار شدید برای مدیریت فشارهای تماس بالا ضروری هستند.

براده برداریناشی از تنش‌های چرخه‌ای بیش از استحکام خستگی مواد ابزار، معمولاً در لبه‌های برش تیز است. ریزترک ها هسته می شوند، با بارگذاری مکرر منتشر می شوند و در نهایت باعث می شوند که قطعات کوچک از لبه های پانچ یا قالب جدا شوند. مقاومت برشی بالاتر فولاد ضربه ضربه را در هنگام شکست در حین سوراخ کردن تقویت می کند و باعث می شود که براده برداری در ایستگاه های برشی که درجه های ضخیم تر یا قوی تر را پردازش می کنند رایج تر شود.

ترک خوردنزمانی اتفاق می افتد که تنش ها از چقرمگی شکست فولاد ابزار بیشتر شود. متمرکزکننده‌های تنش - علائم سنگ‌زنی، گوشه‌های داخلی تیز، یا ویژگی‌های طراحی با شعاع ناکافی - باعث ایجاد ترک‌هایی می‌شوند که به‌طور فاجعه‌باری منتشر می‌شوند. یک مطالعه موردی شکستن فولاد ابزار D2 را تنها پس از 5000-7000 چرخه بار در هنگام تشکیل فولاد فریت-بینیت 580 مگاپاسکال، در مقایسه با عمر معمول 50000 چرخه که همان ابزارسازی با گریدهای معمولی به دست می‌آید، مستند کرد.

تغییر شکل پلاستیکزمانی اتفاق می افتد که فشار تماس از مقاومت فشاری مواد ابزار بیشتر شود. فولادهای با استحکام بیشتر- بار بیشتری را روی نواحی تماس کوچکتر متمرکز می‌کنند - به‌ویژه در شعاع‌های کشش و ایستگاه‌های سکه‌ای - که باعث قارچ یا فرورفتگی سطح قالب می‌شود. هنگامی که تغییر شکل شروع می شود، هندسه تغییر یافته تنش محلی حتی بالاتری ایجاد می کند و آسیب بیشتر را تسریع می کند.

این حالت های خرابی به ندرت به صورت مجزا ظاهر می شوند. سایش چسب، تکه‌های ناهمواری را ایجاد می‌کند که به افزایش استرس تبدیل می‌شوند و شروع به خرد شدن می‌کنند. لبه های برش خورده بارهای برشی ناهموار ایجاد می کنند که باعث تسریع ترک خوردن می شود. تشخیص اینکه کدام حالت در هر ایستگاه - غالب است و ارتباط آن با تامین کننده فولاد ابزار شما - پایه و اساس هر استراتژی تعمیر و نگهداری قالب مهر زنی موثر است.

برنامه ریزی نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه و فواصل تیز کردن

انتظار تا زمانی که قطعات برای سرویس دهی بد به نظر برسند، گرانترین استراتژی نگهداری موجود است. تا زمانی که فرزها با چشم غیر مسلح قابل مشاهده باشند، سایش پانچ قبلاً به خوبی از نقطه بهینه تراش - گذشته است، به این معنی که مواد بیشتری باید در حین سنگ زنی مجدد حذف شوند، که عمر کلی ابزار را کوتاه می کند و فرکانس تعویض را افزایش می دهد.

نگهداری پیشگیرانه موثر با اندازه گیری عینی به جای قضاوت بصری شروع می شود. ارتفاع سوراخ نشانگر اصلی است: اکثر عملیات مهر زنی دقیق زمانی که فرزها از 10% ضخامت مواد فراتر می روند باعث تیز شدن مجدد می شوند. برای یک نوار فولادی 1 میلی‌متری، این آستانه فقط 0.1 میلی‌متر - است که به سختی بدون بزرگ‌نمایی قابل درک است، اما به وضوح با یک سنج سوراخ یا مقایسه‌کننده نوری قابل اندازه‌گیری است.

ردیابی تعداد بازدید چارچوب زمان بندی را فراهم می کند. هر مجموعه قالب مهر زنی باید یک خط پایه مستند داشته باشد: تعداد ضرباتی که یک ایستگاه خاص معمولاً قبل از رسیدن ارتفاع سوراخ به آستانه نگهداری انجام می دهد. این فواصل بر اساس نوع ایستگاه و درجه فولاد به طور چشمگیری متفاوت است:

• ایستگاه های سوراخ در فولاد نرم (1008-1010)- اغلب 150000 تا 250000 ضربه بین تیز کردن
• ایستگاه های سوراخ کردن در فولاد ضد زنگ (304، 316)- اغلب 50000 تا 100000 ضربه به دلیل ساییدگی چسب و تهوع
• ایستگاه های سوراخ در فولاد HSLA (590+ مگاپاسکال)- گاهی اوقات به 30000 تا 80000 ضربه بسته به ضخامت و پوشش
• ایستگاه های شکل دهی- در فواصل مشابه بازرسی می‌شود، اما بر اساس وضعیت سطح به جای وضوح لبه، سرویس می‌شود

مبادله هزینه- بین تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده و خرابی برنامه ریزی نشده بسیار شدید است. تیز کردن برنامه ریزی شده قالب را برای ساعت ها آفلاین می کند و مقدار کنترل شده ای از مواد ابزار را حذف می کند (معمولاً 0.05-0.15 میلی متر در هر آسیاب). یک خرابی برنامه‌ریزی نشده - یک پانچ شکسته، یک بخش قالب شکسته، یا یک ایستگاه شکل‌دهی داغ - می‌تواند تولید را برای روزها متوقف کند، در حالی که اجزای جایگزین ساخته، سخت شده و نصب می‌شوند. فراتر از هزینه‌های مستقیم خرابی، خرابی‌های فاجعه‌بار اغلب به ایستگاه‌های مجاور آسیب می‌رسانند و یک تعمیر-تک قطعه را به بازسازی چند ایستگاهی تبدیل می‌کنند.

کوبیدن قالب - اجزای فنری- را که نوار را بین ضربات بالا می‌برند تا بتواند آزادانه پیشروی کند - نیز نیاز به بازرسی برنامه‌ریزی شده دارد. بالابرهای فرسوده یا شکسته به نوار اجازه می دهد تا در طول تغذیه از سطوح پایینی قالب بکشد، و باعث ایجاد خراش، حوادث تغذیه نادرست، و سایش سریع در ایستگاه های پایین دست شود. خستگی فنر بالابر مخصوصاً در-عملیات با سرعت بالا که میلیون ها چرخه به سرعت جمع می شوند، رایج است. گنجاندن بازرسی بالابر در هر پنجره تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده از عبور این خرابی های ثانویه از طریق قالب جلوگیری می کند.

قالب‌های پیشرونده که دارای مهر زنی فولادی با حجم بالا هستند، به طور فزاینده‌ای داده‌های تعمیر و نگهداری را به صورت دیجیتالی - تعداد ضربه‌های ثبت شده، تاریخ تیز کردن، حذف مواد در هر آسیاب، و اندازه‌گیری‌های سوراخ‌های تعمیر و نگهداری را دنبال می‌کنند. با گذشت زمان، این داده‌ها روند نرخ سایش را نشان می‌دهند که امکان برنامه‌ریزی پیش‌بینی‌کننده را فراهم می‌کند: سرویس‌دهی قالب درست قبل از تغییر کیفیت به جای پس از آن که قبلاً تغییر کرده است.

انتخاب مواد ابزار برای طول عمر قالب

فولاد ابزار داخل قالب شما سقف آن را تعیین می کند - هیچ برنامه نگهداری نمی تواند بر عدم تطابق مواد اساسی بین ابزار و قطعه کار غلبه کند. انتخاب مواد ابزار مناسب برای حالت خرابی خاص هر ایستگاه، تنها تاثیرگذارترین تصمیم برای افزایش طول عمر قالب‌های کاربید پیشرونده و قطعات فولادی ابزار معمولی است.

سه دسته از مواد ابزار بر ساخت قالب مترقی برای مهر زنی فولادی غالب است:

فولادهای ابزار معمولی- D2، A2، M2 و S7 - خط مبنا را تشکیل می‌دهند. D2 (فولاد کار با-کروم بالا،-سرد کربن بالا-) برای چندین دهه به دلیل مقاومت در برابر سایش بالا و عملیات حرارتی ساده، استاندارد صنعتی بوده است. A2 چقرمگی بهتری را در مقاومت به سایش اندکی کمتر ارائه می‌کند و آن را برای ایستگاه‌هایی که در معرض بارگذاری ضربه هستند مناسب می‌کند. M2 (یک فولاد سریع{14}) سختی گرم عالی را برای عملیاتی که اصطکاک{15}}گرمای تولید شده نگران کننده است، فراهم می کند. S7 بالاترین مقاومت در برابر ضربه را برای پوشش سنگین از طریق فولاد ضخیم ارائه می دهد.

فولادهای ابزار متالورژی پودر (PM).نشان دهنده سطح بعدی فرآیند ساخت آنها - اتمیزه کردن فلز مذاب به پودری که به سرعت جامد می‌شود، سپس یکپارچه‌سازی از طریق پرس ایزواستاتیک داغ - یک ریزساختار یکنواخت با کاربیدهای کوچک و به طور مساوی توزیع می‌کند. نتیجه چقرمگی قابل توجهی بالاتر در سختی معادل در مقایسه با فولادهای ریخته گری شمش{4}} معمولی است. در یک مورد مستند، جابجایی از D2 به یک قالب فولادی ابزار PM بازیابی شده از 5000-7000 چرخه به 40000-50000 چرخه مورد انتظار هنگام تشکیل یک درجه AHSS 580 مگاپاسکال - بهبودی تقریباً 10 برابری بدون تغییر فرآیند دیگر.

درج کاربید- معمولاً گریدهای کاربید تنگستن - مقاومت نهایی در برابر سایش را برای ایستگاه‌های برش چرخه بالا- ارائه می‌دهند. کاربید پایداری ابعادی را در طول دوره های تولید طولانی حفظ می کند و در برابر سایش بسیار بهتر از هر فولاد ابزار مقاومت می کند. مشکل-شکنندگی است: درج های کاربید باید به خوبی-حمایت شده و از بارهای جانبی محافظت شوند. آنها معمولاً به‌عنوان ماژول‌های قابل تعویض در ایستگاه‌های سوراخ‌کاری، موقعیت‌های برش باریک-و هر ایستگاهی که فولادهای ضد زنگ یا HSLA را با حجم بالا پردازش می‌کند، نصب می‌شوند.

پوشش های سطحی با افزودن یک مانع سخت و اصطکاک کم بین ابزار و قطعه کار، عمر هر ماده پایه را افزایش می دهند. رایج ترین گزینه ها برای کاربردهای مهر زنی فولاد:

انتخاب پوشش به مواد قطعه کار بستگی دارد. PVD-TiAlN اعمال شده در برابر گریدهای دوفاز- بدون پوشش و AHSS عملکرد خوبی دارد و لبه‌های تمیزتری را در صدها هزار ضربه ایجاد می‌کند. با این حال، پوشش‌های PVD می‌توانند هنگام مهر زنی فولادهای گالوانیزه - تجمع روی را جمع کنند، در این موارد، پوشش‌های نیتریدینگ یونی یا پوشش‌های CrN مناسب‌تر هستند. یک مقایسه نشان داد که یک ابزار کروم{6}}روکش شده پس از 50000 قطعه از کار می‌افتد، در حالی که یک نسخه یونی-نیترید شده، با CrN{10}}روکش شده از همان فولاد ابزار بیش از 1.2 میلیون قطعه تولید کرد.

یک رویکرد عملی برای قالب‌های پیشرونده بزرگ: کفش‌های قالب و اجزای بدون سایش را از چدن ارزان قیمت یا فولاد کم آلیاژ- بسازید، سپس درج‌های فولادی ابزار درجه بالا یا کاربید را در مکان‌های سایش متمرکز نصب کنید. این امر هزینه را در مقابل عملکرد متعادل می کند، و اجازه ارتقای هدفمند مواد را تنها در جایی که قطعه کار واقعاً به آنها نیاز دارد، می دهد. مکان هایی که در معرض بیشترین فشار تماس قرار دارند - ایستگاه های شکل دهی با شعاع محکم،-منگنه های سوراخ کننده کوچک-و مهره های کششی - مواد درجه یک را دریافت می کنند، در حالی که نواحی تنش کمتر-در درجه های استاندارد باقی می مانند.

ترکیب مناسب مواد پایه، عملیات سطح و برنامه نگهداری، یک اثر ترکیبی ایجاد می کند. فولاد ابزاری که به درستی انتخاب شده و روکش شده است، که بر اساس برنامه شمارش ضربات منظم تیز می شود، می تواند عمر قالب را که در میلیون ها قطعه به جای هزاران قطعه اندازه گیری می شود، ارائه دهد. این طول عمر مستقیماً به هزینه کمتر برای هر-قطعه - تبدیل می‌شود که اقتصاد ابزارهای قالب پیشرونده را در کانون توجه قرار می‌دهد.

عوامل هزینه در قالب پیشرونده برای فولاد

اندازه‌گیری شده در میلیون‌ها ضربه بسیار چشمگیر به نظر می‌رسد -، اما تنها در صورتی مهم است که علم اقتصاد در وهله اول ساخت آن ابزار را توجیه کند. ابزارهای قالب پیشرو یکی از بزرگ‌ترین سرمایه‌گذاری‌های اولیه در برنامه‌های مهر زنی فولادی با حجم بالا را نشان می‌دهد، و درک اینکه چه چیزی باعث ایجاد هزینه (و نحوه استهلاک آن) می‌شود، تصمیمات منبع آگاهانه را از شگفتی‌های گران قیمت جدا می‌کند. چه مهندس تولیدی باشید که اندازه یک برنامه را اندازه‌گیری می‌کند یا یک متخصص تدارکات در مقایسه مظنه‌ها، ریاضیات پشت ابزار پیشرونده تعیین می‌کند که آیا این فرآیند ارزش ایجاد می‌کند یا صرفاً هزینه‌های اولیه{4}}.

سرمایه گذاری ابزار و آنچه باعث افزایش هزینه می شود

چرا یک قالب پیشرونده بسیار بیشتر از یک-ابزار ایستگاهی هزینه دارد؟ زیرا شما برای هر ایستگاه، هر قطعه زمین دقیق{1}، هر درج کاربید، و هر ساعت مهندسی طراحی که در یک سیستم یکپارچه بسته بندی شده است، پرداخت می کنید. تفاوت هزینه بین مغازه هایی که همان قسمت را نقل می کنند می تواندبیش از 50 درصد- واریانسی که نه به دلیل قیمت‌گذاری دلخواه، بلکه به دلیل تفاوت‌های مشروع در نحوه پردازش هر بخش از فروشگاه ایجاد می‌شود.

9 عامل اصلی بر میزان پرداختی شما برای ساخت قالب پراگ تأثیر می گذارد:

• تعداد ایستگاه ها- ایستگاه‌های بیشتر به معنای زمان طولانی‌تر، اجزای دقیق‌تر و ساعات طراحی بیشتر است. یک قالب براکت 5 ایستگاهه و یک قالب ساختاری خودرو 15 ایستگاه حتی در یک جهان هزینه نیستند.
• هندسه و پیچیدگی بخش- کشش های عمیق، خطوط محکم، خم شدن های چند جهته و ویژگی هایی که نیاز به شبیه سازی یا نمونه سازی دارند، همگی هزینه ابزار را افزایش می دهند. تلورانس‌های تنگ مستلزم کنترل فرآیند سخت‌تر است که به ساخت ابزار گران‌تر تبدیل می‌شود.
• درجه مواد ابزار- یک قالب ساخته شده با فولاد ابزار D2 در سرتاسر هزینه به طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از یک قالب است که به فولادهای ابزار PM و درج‌های کاربید در ایستگاه‌های- سایش بالا نیاز دارد. مواد قطعه کار این انتخاب را دیکته می کند - مهر زنی HSLA یا فولاد ضد زنگ برای دستیابی به عمر قالب قابل قبول به مواد ابزار درجه یک نیاز دارد.
• ثانویه در-ویژگی‌های قالب- در طرح‌بندی‌های-ضربه زدن، درج سخت‌افزار، در-مجموعه قالب، یا چند{3}}بخشی-در-، ایستگاه‌ها و پیچیدگی را اضافه می‌کنند و هزینه را بالاتر می‌برند.
• تلورانس های مورد نیاز- قطعات با نیازهای مسطح بحرانی، فراخوان‌های GD&T یا نیازهای موقعیتی زیر{1}}به ساخت ابزار دقیق‌تر، برازش اجزای بهتر و اغلب ایستگاه‌های بیشتری برای کالیبراسیون و سکه‌سازی نیاز دارند.
• مکان فروشنده، ظرفیت، و جایگاه- نرخ‌های نیروی کار از نظر جغرافیایی متفاوت است، و یک مغازه با ظرفیت بارگیری شده متفاوت از یک مغازه‌ای است که به دنبال کار است. فروشنده ای که جایگاهش با نوع قطعه شما مطابقت دارد، معمولاً تخمین رقابتی تری ارائه می دهد.

قالب‌های مهر زنی پیشرفته جهانی از تقریباً 10,000 دلار برای ابزارهای ساده‌تر تا 350,000 دلار برای قالب‌های چند ایستگاهی پیچیده متغیر است. این گسترش منعکس کننده تنوع بسیار زیاد در پیچیدگی قطعات، تقاضای مواد و الزامات تولید است. یک قالب شستشوی ساده و یک اتصال دهنده خودرو با 20 ایستگاه هر دو واجد شرایط "پیشرو" هستند - اما در ساختار هزینه تقریباً هیچ اشتراکی ندارند.

دلیل اصلی این است که ابزارهای مترقی بیش از جایگزین های ساده تر هزینه می کنند: شما در حال سرمایه گذاری در سرعت هستید. یک قالب -دستی{3}}تغذیه شده با یک ایستگاه ممکن است کسری از قیمت تمام شود، اما کسری از خروجی را تولید می کند. رویکرد ابزار و قالب مترقی، پنج یا ده عملیات جداگانه را ادغام می‌کند - که هرکدام به ابزار، راه‌اندازی، عملگر و مرحله مدیریت خود نیاز دارند - در یک سیستم یکپارچه واحد که در هر ضربه یک قطعه تمام شده تولید می‌کند. این تجمیع قیمتی دارد، اما قیمتی است که سود سهام را در حجم پرداخت می کند.

به ازای هر-قطعات اقتصادی و کاهش حجم-حتی

مشخصه اقتصادی تعیین کننده قالب پیشرونده و مهر زنی کاهش شدید هزینه در مقیاس است. این سرمایه‌گذاری گران‌قیمت ابزارسازی در تمام قسمت‌هایی که قالب تولید می‌کند تقسیم می‌شود و از آنجایی که قالب‌های پیشرونده به خوبی حفظ می‌شوند میلیون‌ها چرخه طول می‌کشند، سهم ابزارسازی در هر قطعه در طول زمان به صفر نزدیک می‌شود.

یک مثال ساده را در نظر بگیرید. یک قالب 25000 دلاری به ازای هر قطعه 1.00 دلار در 25000 قطعه اضافه می کند. با 250000 قطعه، فقط 0.10 دلار اضافه می کند. با 2.5 میلیون قطعه - در طول عمر قالبی که به درستی نگهداری می شود - سهم ابزار به یک پنی در هر قطعه کاهش می یابد. هزینه مواد، زمان پرس و نیروی کار تقریباً برای هر قطعه ثابت باقی می‌ماند، اما منحنی استهلاک ابزار به شدت به سمت پایین خم می‌شود که حجم انباشته می‌شود.

چه زمانی یک قالب مترقی مقرون به صرفه تر از روش های ساده تر می شود؟ آستانه به پیچیدگی قطعه و جایگزینی که با آن مقایسه می کنید بستگی دارد:

• در مقابل ساخت ورق فلزی (لیزر + شکل دهی ترمز)- قالب‌های پیشرونده معمولاً بین 5000 تا 25000 قطعه در سال شکسته می‌شوند. هزینه های قطعه ساخت بدون توجه به حجم نسبتاً ثابت می ماند زیرا نیروی کار یک هزینه ثابت برای هر-قطع باقی می ماند. با افزایش حجم، هزینه های قطعه مهر زنی به شدت کاهش می یابد، زیرا نیروی کار به ازای هر قطعه در کسری از سنت اندازه گیری می شود.
• درمقابل تک-مهر زدن ایستگاه با چندین تنظیم- اگر قطعه شما به چندین عملیات در قالب‌های جداگانه با جابجایی بین هر یک نیاز دارد، یک قالب پیشرونده اغلب حتی در حجم‌های پایین‌تر هم خراب می‌شود، زیرا مدیریت بین{1}}عملیات را حذف می‌کند، موجودی WIP را کاهش می‌دهد و کار را کاهش می‌دهد. شکست-حتی ممکن است به 10,000 تا 50,000 قطعه کاهش یابد، بسته به تعداد تنظیماتی که قالب پیشرونده جایگزین می‌شود.
• در مقابل مهر زنی قالب انتقالی- قالب‌های انتقالی به قطعاتی که نمی‌توانند روی نوار باقی بمانند، می‌پوشند و هزینه قطعات آنها به تدریج نزدیک‌تر است. انتخاب در اینجا معمولاً بر اساس هندسه بخشی است تا اقتصاد خالص.

اشتباهی که بسیاری از خریداران مرتکب می شوند این است که فقط آیتم خط ابزار را مقایسه می کنند بدون اینکه در نظر بگیرند بعد از پرداخت آن ابزار چه اتفاقی می افتد. یک قالب پیشرونده که دومین، سومین یا چهارمین سال تولید خود را اجرا می‌کند، قطعات را با مواد اولیه-به علاوه{2}}فشار-هزینه زمانی تحویل می‌دهد. هر سال طراحی ثابت می ماند و تقاضا ادامه می یابد، هزینه ابزار موثر برای هر قطعه همچنان کاهش می یابد.

کل هزینه مالکیت شامل تعمیر و نگهداری و عملیات ثانویه

قیمت خرید ابزار تنها فصل اول داستان هزینه است. هزینه کل مالکیت (TCO) برای یک برنامه قالب مترقی شامل همه هزینه‌ها از طراحی قالب تا پایان--عمر - می‌شود و نادیده گرفتن هزینه‌های پایین دستی منجر به تصمیم‌گیری نادرست منبع می‌شود. مهندسان و خریدارانی که خدمات مهر زنی مترقی را ارزیابی می کنند باید تصویر کامل را در نظر بگیرند:

• طراحی و ساخت قالب اولیه- سرمایه‌گذاری اولیه شامل مهندسی CAD/CAM، شبیه‌سازی FEA، تهیه فولاد ابزار، ماشین‌کاری CNC، عملیات حرارتی، سنگ‌زنی، مونتاژ و آزمایش.
• آزمون و صلاحیت- اولین-بازرسی مقاله، اعتبارسنجی ابعادی، مطالعات قابلیت فرآیند (Cpk) و هرگونه تغییر مهندسی مورد نیاز قبل از تأیید تولید.
• نگهداری و تیز کردن برنامه ریزی شده- تیز کردن دوره‌ای ایستگاه‌های برش، پرداخت سطوح شکل‌دهی، تعویض فنرها و بالابرهای فرسوده. فرکانس به درجه و حجم فولاد بستگی دارد، اما بودجه 2-4 سرویس برنامه ریزی شده در هر 100000 قطعه برای فولادهای HSLA است.
• اجزای جایگزین- منگنه‌های تکی، دکمه‌های قالب، پیلوت‌ها و درج‌های شکل‌دهنده فرسوده می‌شوند و در طول عمر قالب نیاز به تعویض دارند. درج های کاربید برای جایگزینی گران تر هستند اما به دفعات کمتری نیاز به تعویض دارند.
• زمان و انرژی را فشار دهید- نرخ پرس ساعتی بر اساس تناژ، سرعت و امکانات متفاوت است. پرس‌های با تناژ بالاتر مورد نیاز برای فولادهای قوی‌تر، نرخ ساعتی بالاتری دارند.
• هزینه مواد و ضایعات- هزینه کلاف فولاد خام به اضافه ارزش اسکلت قراضه. استفاده بهتر از چیدمان نوار به طور مستقیم ضایعات مواد را کاهش می دهد. ضایعات فولاد دارای ارزش بازیابی است که تا حدی این هزینه را جبران می کند.
• عملیات ثانویه- سوراخ‌زدایی، غلت زدن، عملیات حرارتی، آبکاری، رنگ‌آمیزی، ضربه زدن یا درج سخت‌افزار پس از مهر زنی انجام می‌شود. هر قطعه به ازای-هزینه و حمل اضافه می‌کند. برخی از عملیات (مانند ضربه زدن با قالب) را می توان در قالب پیشرونده گنجاند تا یک مرحله جداگانه - را با هزینه ابزار اولیه بالاتر اما هزینه قطعه در حال انجام کمتر حذف کرد.
• بازرسی کیفیت و SPC- کار اندازه‌گیری، سرمایه‌گذاری گیج، زمان CMM و هرگونه آزمایش مخرب مورد نیاز.
• بسته بندی و تدارکات- بسته بندی سفارشی، تعداد قطعات، و پیکربندی حمل و نقل با نیازهای مشتری نهایی شما مرتبط است.
• تغییرات مهندسی- هر گونه تجدید نظر در طراحی پس از ساخت ابزار نیاز به اصلاح یا بازسازی ایستگاه های آسیب دیده دارد. تغییرات در اواخر چرخه عمر برنامه به طور قابل توجهی گران تر از تغییرات ایجاد شده در طراحی اولیه است.

یک رویکرد عملی برای تجزیه و تحلیل TCO: درخواست کنید که ابزار پیشرو و تامین کننده قالب شما نه تنها ساخت اولیه، بلکه بودجه تعمیر و نگهداری سالانه تخمینی را بر اساس حجم پیش بینی شده و درجه مواد ارائه دهد. تامین کنندگان با تجربه در درجه فولاد خاص شما می توانند فواصل تعمیر و نگهداری واقعی و پیش بینی قطعات جایگزین را ارائه دهند. برای تیم‌هایی که برای قطعات فولادی با حجم بالا- مهر زنی مترقی را تامین می‌کنند،YICHENیکی از تامین کنندگانی است که از مهندسین تولید و تیم های تدارکات در طول چرخه عمر کامل - از طراحی قالب اولیه تا تولید انبوه مقیاس پذیر - پشتیبانی می کند و به کمیت هزینه کل برنامه قبل از تعهد ابزار کمک می کند.

تصویر هزینه کل همچنین نشان می دهد که فرصت های کاهش هزینه در کجا پنهان می شوند. سرمایه‌گذاری بیشتر در کیفیت اولیه ابزارآلات - فولادهای ابزار بهتر، پوشش‌های PVD، طراحی مستحکم‌تر - اغلب با افزایش فواصل تعمیر و نگهداری و حذف زمان توقف برنامه‌ریزی نشده، TCO را کاهش می‌دهد. قالبی که در ابتدا 20 درصد بیشتر هزینه دارد، اما بین تیز کردن ها 3 برابر طول می کشد، هزینه کل برنامه را به طور چشمگیری در طول عمر خود کاهش می دهد.

درک ساختار هزینه کامل، تصمیم‌گیری-را بهتر می‌سازد. اما تجزیه و تحلیل هزینه در خلاء اتفاق می افتد مگر اینکه بدانید چگونه تامین کنندگانی را که آن اعداد را نقل می کنند ارزیابی کنید - و چگونه تأیید کنید که قابلیت های آنها واقعاً با مواد، تحمل و نیازهای حجم پروژه شما مطابقت دارد.

تامین منابع یک شریک قالب پیشرو برای مهر زنی فولادی

پیش بینی های هزینه فقط به اندازه تامین کننده پشت سر آنها قابل اعتماد است. یک قالب پیشرونده خوب طراحی‌شده روی کاغذ، در صورتی که مغازه‌ای که در آن کار می‌کند فاقد تخصص مواد فولادی، زیرساخت‌های کیفی، یا قابلیت تعمیر و نگهداری برای ارائه نتایج ثابت در میلیون‌ها چرخه نباشد، به یک بدهی تولید تبدیل می‌شود. برای مهندسان تولید و تیم‌های تدارکاتی که سازندگان قالب‌های مترقی را ارزیابی می‌کنند، یک چارچوب ارزیابی ساخت‌یافته، برداشت‌های ذهنی را به مقایسه‌های عینی تبدیل می‌کند - و از تعویض‌های گران قیمت میانه- تأمین‌کننده برنامه جلوگیری می‌کند.

معیارهای ارزیابی تامین کننده برای پروژه های قالب پیشرو

هنگامی که یک شرکت مهرسازی مترقی را برای یک برنامه فولاد بررسی می کنید، گواهینامه ها و فهرست های مطبوعاتی تنها بخشی از داستان را بیان می کنند. تفاوت‌های واقعی در نحوه رسیدگی یک تامین‌کننده به جزئیاتی که خدمات مهر زنی پیشرونده قالب فلزی را از نقل‌قول‌های شغلی اولیه- جدا می‌کند، نشان می‌دهد. در اینجا یک چک لیست عملی برای راهنمایی ارزیابی شما وجود دارد:

• قابلیت طراحی و ساخت قالب داخلی-- تأمین‌کنندگانی که قالب‌ها را طراحی، ماشین‌کاری و مونتاژ می‌کنند، نسبت به برون‌سپاری کار در اتاق ابزار، کنترل دقیق‌تری بر کیفیت و زمان تحویل دارند.
• تخصص مواد فولادی- آیا تأمین‌کننده می‌تواند تجربه خود را با درجه خاص شما نشان دهد؟ اجرای HSLA ضد زنگ 304 یا 590 مگاپاسکال به استراتژی‌های ابزارسازی متفاوتی نسبت به فولاد کربنی ملایم نیاز دارد.
• پرس ناوگان و محدوده تناژ- تأیید کنید که ظرفیت پرس موجود هم نیازهای فعلی قطعه و هم مقیاس حجم بالقوه را بدون تغییر ابزار پوشش می‌دهد.
• گواهی مدیریت کیفیت- حداقل ISO 9001. IATF 16949 برای برنامه های خودرو. بررسی کنید که دامنه مهر و ابزار را پوشش می دهد، نه فقط مونتاژ یا عملیات ثانویه.
• اسناد نگهداری پیشگیرانه- نمونه گزارش های نگهداری را درخواست کنید. تامین‌کنندگانی که تعداد ضربه‌ها، فواصل تیز کردن، و اندازه‌گیری سوراخ‌ها را با قالب ردیابی می‌کنند، مراقبت منظم از ابزار را نشان می‌دهند.
• قابلیت همکاری DFM- آیا تأمین‌کننده هندسه قطعه را بررسی می‌کند و قبل از نقل‌قول، بهبودهایی را پیشنهاد می‌کند؟ طراحی اولیه-برای-ورودی قابلیت ساخت از سازنده قالبهزینه ابزارآلات را کاهش می دهد و از انجام مجدد{0}مرحله دیرهنگام جلوگیری می کند.
• پاسخگویی ارتباطی- یک مخاطب مهندسی اختصاصی و به‌روزرسانی‌های منظم پروژه، به جای یک رابطه تراکنشی، نشانگر یک رابطه در سطح شریک است.
• تکرارپذیری چند-ایستگاهی- داده‌های Cpk مستند را در قسمت‌هایی شبیه به شما بخواهید. قابلیت قالب دقیق و مهر زنی بدون اثبات آماری سازگاری فرآیند هیچ معنایی ندارد.

سنجیدن این معیارها بر اساس اولویت های برنامه شما - حساسیت تحمل، مقیاس حجم، دشواری مواد - یک کارت امتیازی عینی ایجاد می کند که حدس و گمان را از روند انتخاب حذف می کند.

تطبیق قابلیت های تامین کننده با نیازهای پروژه

هر مغازه مهر زنی فلزی پیشرونده برای هر پروژه مناسب نیست. عرضه‌کننده‌ای که در مهر زدن{1}}کانکتور سرعت بالا در برنز فسفر برتری دارد، ممکن است با براکت‌های ضخیم HSLA خودرو مشکل داشته باشد. تطبیق بیشتر از شهرت عمومی اهمیت دارد.

با تعریف موارد غیرقابل مذاکره خود شروع کنید: درجه و ضخامت مواد، محدوده حجم سالانه، تحمل‌های بحرانی، و هرگونه عملیات ثانویه (آبکاری، عملیات حرارتی، در ضربه زدن قالب) که باید با مهر زنی ادغام شود. سپس آن الزامات را با نقاط قوت نشان داده شده هر نامزد مقایسه کنید - نه ادعاهای بازاریابی، بلکه سابقه تولید مستند با مواد و هندسه های مشابه.

اهمیت همکاری DFM را نمی توان نادیده گرفت. تأمین‌کنندگانی که در مرحله طراحی - با علامت‌گذاری مسائل جهت دانه، توصیه تنظیمات شعاع، یا پیشنهاد جایگزین‌های چیدمان نواری - درگیر می‌شوند، معمولاً هزینه کل برنامه کمتری را نسبت به کسانی که صرفاً هر طرحی را نقل‌قول می‌کنند، ارائه می‌کنند. این همکاری شرکای مهر زنی و ساخت پیشرو را از مغازه هایی که هر RFQ را به عنوان یک تراکنش یک طرفه در نظر می گیرند متمایز می کند.

برای تیم‌هایی که قالب‌های مهر زنی مترقی را برای قطعات فولادی با حجم بالا-که نیاز به شکل‌دهی کارآمد چند ایستگاه، تکرارپذیری دقیق و تولید انبوه مقیاس‌پذیر دارند، تامین می‌کنند.YICHENاز مهندسین تولید و متخصصان تدارکات در طول چرخه عمر کامل برنامه - از طراحی اولیه قالب تا سطح شیب دار حجمی پشتیبانی می کند. تمرکز آنها بر خدمات مهر زنی پیشرونده برای قطعات فلزی، آنها را به عنوان یک گزینه مرتبط در هر ارزیابی ساختاریافته تأمین‌کننده، به ویژه برای برنامه‌هایی که قابلیت شکل‌دهی چند ایستگاه و مقیاس‌پذیری تولید معیارهای انتخاب اولیه هستند، قرار می‌دهد.

کنترل کیفیت و بازرسی در تولید

سیستم کیفیت تامین کننده تعیین می کند که آیا شما قطعات ثابتی را دریافت می کنید یا گزارش های انحراف مداوم را مدیریت می کنید. فراتر از پلاک گواهینامه نگاه کنید و زیرساخت های بازرسی واقعی و مکانیسم های بازخورد موجود را بررسی کنید.

اولین-بازرسی مقاله (FAI)قبل از رمپ تولید، هر بعد مهم را تأیید می کند. یک FAI کامل موقعیت و قطر سوراخ، زوایای خم، صافی، ارتفاع و جهت سوراخ، و ویژگی-تا-انطباق با داده - را پوشش می‌دهد که همه در یک گزارش رسمی قابل ردیابی به طرح کنترل مستند شده‌اند. سازندگان قالب های مترقی واجد شرایط این فرآیند را بعد از هر گونه تغییر قالب یا رویداد تعمیر و نگهداری تکرار می کنند، نه فقط در راه اندازی اولیه.

کنترل فرآیند آماری (SPC)نبض مداوم را فراهم می کند. نمودارهای X{1}} و R که ابعاد کلیدی را در فواصل زمانی مشخص ردیابی می‌کنند، پیش از خروج قطعات از مشخصات، انحراف را نشان می‌دهند. برای مهر زنی متال قالب پیشرونده، SPC به ویژه ارزشمند است، زیرا ساییدگی تدریجی پانچ و ایجاد تخریب سطح را می گیرد - حالت های شکست آهسته ای که بازرسی بصری تا زمانی که قطعات در حال حاضر از تحمل خارج شوند، از دست می دهد.

سیستم های تأیید CMM و بیناییحجم کار اندازه گیری را با سرعت تولید مدیریت کنید. ماشین‌های اندازه‌گیری مختصات دقت میکرونی- را برای هندسه‌های سه بعدی پیچیده ارائه می‌کنند، در حالی که سیستم‌های بینایی خودکار ویژگی‌هایی مانند موقعیت سوراخ و وجود سوراخ را با سرعت خط بدون وابستگی به اپراتور بازرسی می‌کنند. همانطور که JV Manufacturing تاکید می کند، ادغام فناوری های اندازه گیری پیشرفته در جریان تولید، سرعت و قابلیت اطمینان بازرسی ها را افزایش می دهد.

ارزش واقعی یک سیستم کیفیت زمانی پدیدار می شود که داده های بازرسی به برنامه ریزی نگهداری قالب باز می گردند. هنگامی که نمودارهای SPC یک بعد را به سمت حد کنترل بالایی خود نشان می‌دهند، آن سیگنال باعث تیز کردن یا تنظیم پیشگیرانه می‌شود، نه یک اقدام اصلاحی پس از رد کردن قطعات. این رویکرد حلقه بسته، نظارت بر کیفیت را مستقیماً به سلامت ابزار مرتبط می‌کند، و تضمین می‌کند که نگهداری قالب بر اساس تخریب اندازه‌گیری شده به جای حدس‌های تقویم انجام می‌شود. تأمین‌کنندگانی که به این روش کار می‌کنند، قطعات منسجم‌تری را با هزینه کل برنامه کمتر ارائه می‌کنند و کنترل کیفیت را از یک عملکرد پلیسی به یک ابزار تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده تبدیل می‌کنند.

سوالات متداول در مورد مهر زنی فولادی با قالب پیشرونده

1. مهر زنی مترقی فولادی قالب چیست و چگونه کار می کند؟

مهر زنی فولادی پیشرونده از یک ابزار چند ایستگاهی استفاده می کند که در یک پرس نصب شده است تا نوار فولادی کویل- تغذیه شده را به قطعات نهایی تبدیل کند. با هر ضربه فشار، نوار یک گام جلو می رود و هر ایستگاه عملیات متفاوتی را به طور همزمان - سوراخ کردن، خم کردن، شکل دادن یا برش را انجام می دهد. یک قطعه تکمیل شده با هر ضربه از ایستگاه نهایی خارج می شود و نرخ تولید 25 تا بیش از 300 قطعه در دقیقه را بدون جابجایی دستی قطعات بین عملیات امکان پذیر می کند.

2. چه گریدهای فولادی برای مهر زنی پیشرونده مناسب هستند؟

فولادهای کم کربن-مثل 1008، 1010 و 1018 به دلیل شکل‌پذیری عالی و رفتار شکل‌دهی قابل پیش‌بینی‌شان، رایج‌ترین انتخاب‌ها هستند{4}}فولادهای زنگ نزن سری (304، 316) برای کاربردهای مقاوم در برابر خوردگی{7}}به‌خوبی کار می‌کنند، اما به دلیل سرعت کار بیشتر{8} به فاصله ایستگاه‌های کاری وسیع‌تر نیاز دارند. فولادهای HSLA نیازهای ساختاری خودرو را برآورده می کنند، اما نیاز به تناژ پرس بیشتر و جبران خسارت فنری دارند. فولادهای فنری (1074، 1095) برای جلوگیری از شکستگی به ایستگاه های بیشتری با افزایش شکل دهی کم عمق نیاز دارند.

3-هزینه ابزار دای پیشرونده چقدر است و چه زمانی یکنواخت می شود؟

ابزار قالب پیشرفته معمولاً از 10000 دلار برای ابزارهای ساده تا 350000 دلار برای قالب‌های چند ایستگاهی پیچیده متغیر است. نقطه شکست-در مقابل ساخت ورق فلزی معمولاً بین 5000 تا 25000 قطعه سالانه است. در مقایسه با مهر زنی تک ایستگاهی با چندین راه اندازی، قالب های پیشرونده می توانند حتی در 10000 تا 50000 قطعه شکسته شوند. سهم ابزارسازی به ازای هر قطعه به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد - یک قالب 25000 دلاری فقط 0.10 دلار به ازای هر قطعه در 250000 قطعه و یک سنت به 2.5 میلیون قطعه اضافه می‌کند.

4. قالب های پیشرونده در زمان مهر زنی فولاد چقدر نیاز به تعمیر و نگهداری دارند؟

فواصل نگهداری به شدت به درجه فولاد در حال پردازش بستگی دارد. ایستگاه های سوراخکاری که از فولاد نرم (1008-1010) استفاده می کنند معمولاً بین 150000 تا 250000 ضربه بین تیز کردن دوام می آورند. فولاد ضد زنگ آن را به 50،000 تا 100،000 ضربه به دلیل گند زدگی کاهش می دهد، در حالی که فولادهای HSLA بالاتر از 590 مگاپاسکال ممکن است هر 30،000 تا 80،000 ضربه نیاز به سرویس داشته باشند. هنگامی که ارتفاع سوراخ از 10 درصد ضخامت مواد بیشتر شود، تیز کردن مجدد آغاز می شود. تامین‌کننده‌هایی مانند YICHEN تعداد بازدیدها و تیز کردن داده‌ها برای فعال کردن زمان‌بندی پیش‌بینی‌کننده به جای تعمیرات واکنشی.

5. تفاوت بین دای پیشرونده و مهر زنی قالب انتقالی چیست؟

در مهر زنی پیشرونده، قطعه کار در تمام ایستگاه ها به یک نوار حامل متصل می ماند و با هر بار فشار به طور خودکار پیش می رود و تولید مداوم با سرعت بالا را برای قطعات کوچک-تا{{2} میسر می سازد. مهر زنی قالب انتقال، قسمت خالی را زودتر از نوار جدا می کند، سپس از انگشتان مکانیکی برای جابجایی قطعات جداگانه بین ایستگاه های مستقل استفاده می کند. قالب‌های انتقال مناسب قطعات بزرگ‌تری هستند که در طول شکل‌دهی نمی‌توانند روی یک نوار بمانند، اما به دلیل مکانیزم‌های{5} رسیدگی مورد نیاز بین ایستگاه‌ها، با سرعت چرخه پایین‌تر کار می‌کنند.