Детали для прецизионной штамповки металла, являющиеся основными компонентами современных промышленных систем, широко используются в таких ключевых областях, как автомобилестроение, новая энергетика, бытовая электроника, медицинское оборудование, базовые станции связи и аэрокосмическая промышленность. Учитывая глобальную тенденцию модернизации производства в сторону более высокой точности, легкости, интеллекта и высокой надежности, последующие заказчики постоянно повышают свои требования к точности штампованных деталей, постепенно ужесточая стандарты с традиционных ± 0,1 мм до ± 0,05 мм, ± 0,02 мм и даже более высоких стандартов. Некоторые детали микро-прецизионной точности требуют даже контроля допуска на уровне микрометра.
Достижение таких строгих требований к точности — это не просто вопрос модернизации оборудования или оптимизации методов тестирования; его фундаментальный источник лежит в систематическом прорыве во всем процессе штамповки. От выбора материала и предварительной обработки, проектирования и изготовления пресс-форм, контроля параметров процесса штамповки до оптимизации формовочного механизма, контроля напряжений и деформаций, окончательной обработки после-обработки и замкнутого-управления качеством в режиме онлайн — инновации в каждом звене процесса коллективно привели к тому, что прецизионная штамповка металла достигла качественного скачка в точности.
Прежде чем обсуждать, как технологические прорывы могут повысить точность, сначала необходимо прояснить значение точности в деталях для точной штамповки металлов. В отрасли точность обычно подразделяется на четыре основных типа: точность размеров, геометрическая точность, точность сечения и точность консистенции. Вместе они составляют основные критерии приемки штампованных деталей заказчиками, а также являются основными целями оптимизации процесса.
Точность размеров относится к диапазону отклонений между фактическими геометрическими размерами штампованной детали и ее теоретическим расчетным значением, включая такие ключевые параметры, как длина, ширина, диаметр отверстия, толщина, глубина и расстояние. Допуск обычных штампованных деталей обычно превышает ±0,1 мм, тогда как допуск прецизионных штампованных деталей можно стабильно контролировать в пределах ±0,05 мм. Высокоточные-медицинские и электронные соединители могут достигать значений ±0,01–±0,005 мм.
Геометрическая точность включает в себя плоскостность, перпендикулярность, параллельность, соосность, округлость, прямолинейность и точность позиционирования.
Точность единообразия относится к диапазону отклонений размеров отдельных деталей в условиях массового производства. При производстве миллионов-штучных изделий отклонения размеров должны контролироваться в пределах 0,03 мм, чтобы обеспечить крупномасштабное-промышленное применение. Традиционные процессы штамповки с трудом могут одновременно удовлетворить эти многочисленные требования к точности. Современные процессы точной штамповки, благодаря прорывам и технологическим инновациям по всей цепочке-материалов, форм, формовки, напряжения и контроля-, совершили скачок от «квалифицированного производства» к «высоко-точному производству».
Материал является носителем штамповки, а однородность, стабильность и формуемость свойств материала непосредственно определяют верхний предел точности штампованных деталей. Раньше в промышленности обычно использовалась обычная холоднокатаная стальная полоса, у которой были такие проблемы, как большие колебания толщины, неравномерная металлографическая структура, высокое внутреннее напряжение и трудности с контролем упругого возврата, что приводило к серьезному смещению размеров после формовки. В последние годы прорывы в области-технологий, связанных с материалами, заложили основу для повышения точности исходных данных. Прецизионная штамповка металла. В специальной стальной полосе применяется высокоточная холодная прокатка + непрерывный отжиг + обработка и выравнивание композитного процесса, заменяющего традиционный метод прокатки. Благодаря прецизионной прокатке на 20-валковом стане Сендзимира допуск на толщину стальной полосы сокращается с традиционного ±0,05 мм до ±0,005 мм, обеспечивая равномерную толщину по всему рулону и длине. Система онлайн-лазерного измерения толщины с замкнутым контуром управления используется для компенсации давления прокатки в реальном времени, обеспечивая, чтобы разница толщины в направлении ширины была меньше или равна 0,003 мм, что позволяет избежать отклонений размеров после формования из-за неравномерной толщины материала. Стабильная толщина материала позволяет точно согласовывать параметры процесса, такие как заготовочный зазор, радиус изгиба и глубину вытяжки, существенно снижая ошибки точности, вызванные колебаниями материала.
Металлические материалы создают значительные внутренние напряжения во время прокатки. Прямая штамповка может привести к снятию напряжений после формовки, что приводит к пружинению, скручиванию и деформации, что серьезно ухудшает точность размеров и положения. Крупные прорывы были достигнуты в новых процессах вакуумного непрерывного-отжига со снятием напряжения и изотермического сфероидизирующего отжига. Эти процессы точно контролируют температуру отжига, время выдержки и скорость охлаждения, устраняя остаточное напряжение внутри материала и обеспечивая диапазон колебаний предела текучести менее или равный ± 10 МПа. Они также улучшают металлографическую структуру, что приводит к равномерному распределению зерен по размерам и улучшению пластичности материала и стабильности деформации. Это обеспечивает равномерную деформацию во время сложных процессов формования, таких как изгиб, растяжение и отбортовка, предотвращая локальное утончение, растрескивание или смещение. Дифференцированные кривые отжига используются для различных материалов, таких как нержавеющая сталь, медные сплавы, алюминиевые сплавы и высокопрочная-сталь, чтобы обеспечить однородную твердость материала и избежать образования отклонений, вызванных локализованными различиями в твердости.
Штампы известны как «мать штамповочной промышленности», определяя более 90% точности прецизионных металлических штампованных деталей. Традиционные штампы имеют такие недостатки, как низкая точность обработки, недостаточная жесткость, неравномерный зазор, легкий износ и отсутствие компенсационных функций, что затрудняет выполнение требований высокоточной-штамповки. В последние годы прорывы во всей технологической цепочке проектирования, производства, сборки и обслуживания штампов стали наиболее важной поддержкой для повышения точности. Точность обработки штамповых деталей напрямую определяет точность штампованных деталей; традиционные фрезерные и шлифовальные станки с точностью обработки всего 0,02–0,05 мм больше не могут соответствовать высоким-требованиям точности. Наша компания применяет сверхточный процесс механической обработки при производстве прецизионных металлических штампованных деталей, обеспечивая точность позиционирования ±0,001 мм и повторяемость ±0,0005 мм. Это обеспечивает прецизионное фрезерование полостей пресс-форм, пуансонов и матриц, достигая точности обработки ±0,003 мм. Этот процесс подходит для формирования сложных микро-структур, глубоких полостей и узких канавок, устраняя напряжение резания и обеспечивая точность размеров деталей пресс-формы. Мы также выполняем сверхточную-точную шлифовку направляющих и позиционирующих компонентов ключевой формы, достигая округлости и цилиндричности менее или равной 0,001 мм, обеспечивая равномерный зазор пуансона-матрицы. При обработке микро-пуансонов и режущих кромок неправильной формы точность контура составляет ±0,001 мм, что соответствует требованиям штамповки электронных разъемов и медицинских микро-компонентов. Двусторонний зазор пуансона и матрицы можно точно контролировать в пределах 5–8% толщины материала, при этом погрешность равномерности зазора не превышает 0,002 мм. Штампованная поверхность блестящая, с очень низким уровнем заусенцев, что значительно повышает точность размеров.
Повышенная точность деталей прецизионной штамповки металла в основном обусловлена глубоким пониманием законов, управляющих пластической деформацией металлов, с помощью науки о процессах. От предварительной обработки материала до гомогенизации и сверхточного проектирования и изготовления пресс-форм, до точной вырубки, сервоформовки, контроля пружинения и интегрированных процессов обработки композитов, а также онлайн-обнаружения замкнутого-контура и оптимизации окончательной обработки, каждый технологический прорыв устраняет источники ошибок, контролирует тенденции деформации и стабилизирует выходные данные.