Прямой ответ: Штамповка металла режет и формует листовой металл на прессе. Процесс следует за деталью, а не наоборот — плоские детали со многими элементами идут на последовательный штамп, более крупные или глубокие формы — на переносной, гладкие кромки среза — на чистую вырубку, а закрытый бесшовный корпус — на глубокую вытяжку. Оснастка обычно самая крупная единичная затрата и самая длинная позиция в графике, и классы допусков (ST1–ST11 для плоских деталей, FT1–FT10 для формованных по GB/T13914-2002) определяют значительную её долю. Эта страница — рабочая версия того, что мы рассказываем покупателям до того, как они пришлют чертёж.
Что делает штамповка и где её границы
Штамповка охватывает вырубку, пробивку, гибку, формовку, чеканку, выдавливание, нарезание резьбы и обрезку. Общее у этих операций то, что материал начинается как лист или рулон и никогда не превращается в другой вид заготовки. Штамповочный пресс работает оснасткой, которая режет и формует на одной или нескольких позициях, а цена детали падает с ростом объёма, потому что стоимость оснастки распределяется на большее число деталей.
Она останавливается в трёх местах. Закрытый бесшовный корпус глубже примерно половины собственного диаметра — это не штамповка, а глубокая вытяжка, и для неё нужны вытяжной штамп, прижим заготовки и часто несколько переходов вытяжки с отжигом между ними. Деталь, геометрия которой получена точением или растачиванием из прутка, — это механическая обработка. А деталь с гладкой, полностью срезанной кромкой толще нескольких миллиметров — это чистая вырубка, где используется другой пресс и V-образное кольцо вместо обычного штампа.
Какой процесс подходит вашей детали
Пять семейств охватывают почти всё, что мы котируем. Решение зависит от того, сколько элементов несёт деталь, насколько сильно должен течь материал и за сколько деталей в год должна окупиться оснастка.
| Процесс | Что происходит в прессе | Где выигрывает | Где не подходит |
|---|---|---|---|
| Совмещённый штамп | Вырубка и пробивка за один ход | Плоские детали, большой объём, жёсткие требования к плоскостности | Без формовки, без гибки, без вытяжки |
| Прогрессивный штамп | Рулон подаётся по позициям; каждый ход добавляет элементы | Плоские и формованные детали со многими элементами, средний и большой объём | Длинная раскладка полосы; поздние правки в конструкции дороги |
| Переносной штамп | Отдельные позиции, детали переносятся между ними | Более крупные детали и более глубокая формовка, чем выдерживает полоса | Медленнее последовательного штампа; требует больше площади |
| Чистая вырубка | Вырубка под высоким давлением с V-образным кольцом и контрпуансоном | Гладкие кромки среза, жёсткая плоскостность, толстый материал | Только детали контурной формы; стоимость оснастки выше |
| Глубокая вытяжка | Заготовка вытягивается в матрицу, образуя бесшовный стакан или корпус | Корпуса датчиков, корпуса электромагнитных клапанов, корпуса двигателей | Не подходит для острых углов и квадратных профилей |
Там, где детали нужны и вытянутый корпус, и штампованные элементы, обе операции идут в одном штампе или на одной линии — именно это и описывает термин «штамповка с глубокой вытяжкой». Там, где варианты близки, мы котируем оба маршрута, чтобы вы видели точку перехода по объёму.
Оснастка — это и есть проект
Оснастка — это то, где проект выигрывается или проигрывается, потому что она задаёт и цену детали, и дату появления первой годной детали. Шесть вещей двигают стоимость оснастки:
- Число позиций. Каждая дополнительная позиция добавляет блок матрицы, комплект пуансонов и ещё один шанс на сбой подачи полосы.
- Насколько далеко должен течь материал. Переход вытяжки, которому нужно три ступени вместо одной, стоит примерно втрое дороже формовочных позиций и обычно требует отжига между ними.
- Материал. Аустенитная нержавеющая сталь наклёпывается и требует больших радиусов и более осторожных переходов, чем мягкая сталь; пружинная сталь 65Mn требует собственного запаса на пружинение.
- Допуск. Элемент, выдерживаемый по допуску механической обработки, приходится так и изготавливать, подшлифовывать и обслуживать весь срок службы оснастки.
- Работа с клиньями. Боковые отверстия, поднутрения и обратные фланцы требуют клиновых ползунов — самой требовательной к обслуживанию части любого штампа.
- Операции внутри штампа. Нарезание резьбы, чеканка или запрессовка внутри штампа убирает вторичную операцию, но добавляет оснастку и отладку.
Мы проектируем и изготавливаем оснастку сами, в том же цехе, где стоят прессы. Это важно по практической причине: когда после отладки нужно изменить раскладку полосы или позицию, люди, которые её проектировали, подходят к прессу и меняют её. Оснастка, сделанная на стороне, уезжает обратно на грузовике. Подробнее о собственном проектировании и изготовлении оснастки.
Материалы, которые мы обрабатываем каждую неделю
Список ниже — это то, что действительно проходит через наши прессы, а не каталог всего существующего:
| Семейство | Марки | Примечания |
|---|---|---|
| Углеродистая сталь | DC01, DC04 (EN 10130); холоднокатаная и горячекатаная 1008–1020 | DC04 — обычный выбор для вытянутых корпусов; горячекатаная дешевле, но оставляет более грубую поверхность |
| Нержавеющая сталь | 301, 304, 304 DDQ, 305, 309, 310, 316 / 316L, 430 | 304 — эталонная марка; 430 магнитна и требует более пологих переходов вытяжки |
| Пружинная сталь | 65Mn | Пружинные чашки и зажимы; пружинение нужно закладывать в оснастку |
| Медные сплавы | Латунь C2600 / CDA 655, медь | Тепловые и электрические детали; CDA 655 применяется в морских условиях |
| Алюминий | 1100-O, 3003-O, 6061-O | Примерно треть модуля упругости стали; нужны другие смазки и большие радиусы |
| Никелевые сплавы | Inconel 625, 718 | Только там, где этого требуют температура или коррозия; оба быстро наклёпываются |
Опубликованные конфигурации корпусов датчиков у нас охватывают толщины стенки от 0,25 мм до 1,00 мм, причём 0,50 мм встречается чаще всего. Какую бы марку вы ни указали, полезный шаг один и тот же: расскажите, какую функцию должна выполнять деталь, и позвольте нам подтвердить марку, потому что более дешёвая марка, требующая ещё одного перехода вытяжки, дешевле не становится.
Правила конструирования, которые определяют цену детали
Это то, что мы проверяем в первую очередь по новому чертежу. Ничего экзотического; всё это влияет на цену.
- Расстояние от отверстия до края. Держите его не меньше одной толщины материала, лучше две, иначе край выпучивается, а пуансон вырывает металл.
- Радиус гибки. Половина толщины выполнима для мягкой стали; аустенитная нержавейка требует полной толщины, так как наклёпывается по внешней стороне гиба.
- Расстояние от линии гиба. Отверстия и пазы ближе примерно 1,5 толщины к линии гиба требуют разгрузочной канавки, иначе элемент деформируется.
- Назначение допусков. Назначайте допуск на функцию, а не на чертёж. Декоративная и уплотнительная поверхности не нуждаются в одном и том же числе.
- Количество марок. Каждая дополнительная марка и толщина в одном заказе добавляет переналадку и запас, и цена это отражает.
- Асимметрия. Деталь, несимметричная относительно осевой линии полосы, может разворачиваться в штампе; добавление несущего элемента обычно дешевле, чем брак, который оно предотвращает.
Допуски, которые выдерживает штамповка
Для плоских штампованных деталей GB/T13914-2002 определяет одиннадцать классов, от ST1 до ST11, от самого точного к самому свободному. Формованные детали используют десять классов, FT1–FT10. На практике формованный элемент небольшой детали регулярно выдерживается около ±0,1 мм; всё более точное приходится обрабатывать после формовки, и чертёж должен это указывать, потому что допуск, который нужно выдержать механической обработкой, не следует требовать от пресса. Полные таблицы классов и то, где можно ослабить значение без потери функции, приведены на странице таблицы допусков штамповки.
Документация, которую можно подшить
Balford работает по процессам ISO 9001:2015. Для серийных программ команда качества выпускает отчёты о контроле первого изделия и документацию по PPAP, а для автомобильных номеров деталей предоставляет данные IMDS. Размерные и геометрические проверки выполняются в нашей собственной измерительной лаборатории; там, где требуется официальный отчёт CMM, измерение организуется через партнёрскую лабораторию и оговаривается до котировки. Прослеживаемость материала обеспечивается сертификатами завода-изготовителя, хранимыми по партии.
Что делается у нас, а что нет
У нас: проектирование и изготовление оснастки, штамповка, глубокая вытяжка, обработка на ЧПУ, гибка и навивка труб, сборка. На стороне: обработка поверхности (гальваника, покрытие, пассивация) и термообработка. Мы называем переданные на сторону операции прямо в котировке, а не оставляем их на потом, потому что покупателю, планирующему аудит, нужно знать, какие операции происходят под чужой крышей.
Как проходит проект с нами
- Чертёж. 2D-PDF с допусками плюс 3D-модель, если она есть, а также материал, годовой объём и отделку.
- Анализ технологичности (DFM). Коэффициент вытяжки, размер заготовки, число позиций, утонение материала и драйверы стоимости проверяются по чертежу. Большинство заключений возвращается в течение 24 часов.
- Котировка. Стоимость оснастки и цена детали — отдельно, со ступенями по объёму, чтобы было видно, где оснастка окупается.
- Изготовление оснастки и отладка. Контроль первого изделия до запуска оснастки в производство, отчёт направляется вам.
- Производство. Плановые запуски с контролем в процессе и документацией по PPAP там, где она нужна программе.
Частые вопросы
В чём разница между штамповкой и глубокой вытяжкой?
Штамповка режет и формует лист в оснастке; глубокая вытяжка втягивает плоскую заготовку в матрицу, образуя бесшовный стакан или корпус. В производстве эти две операции обычно объединяют в одном штампе, поэтому и существует выражение «штамповка с глубокой вытяжкой». Коммерчески важное различие в том, что вытяжка требует прижима заготовки и часто нескольких переходов, поэтому оснастки у неё больше, чем у плоской штамповки того же размера.
Сколько стоит штамп?
Это зависит от шести факторов выше, и честный ответ таков: одну и ту же деталь можно оснастить за очень разные суммы в зависимости от числа позиций, числа переходов вытяжки и допусков. Поэтому мы котируем оснастку и цену детали отдельно: так вы видите, сколько экономит более свободный допуск или упрощённый элемент, вместо спора вокруг одного числа.
Какой объём оправдывает последовательный штамп?
Когда годовой объём окупает оснастку в рамках той программы, которая перед вами. Ниже этого порога совмещённый штамп, переносной штамп или мягкая оснастка для этапа прототипа обычно обходятся дешевле в целом. Если вы пришлёте годовой и общий объём вместе с чертежом, котировка покажет точку перехода.
Можно ли получить детали до изготовления оснастки?
Да, для проверки посадки и функции. Прототипы можно вырезать лазером, обработать на ЧПУ или отформовать на мягкой оснастке, и мы скажем, какой маршрут подходит геометрии. Прототипные детали не заменяют детали первого изделия с производственной оснастки, и в котировке это указано.
Какие допуски указывать на чертеже?
Назначайте допуск на те поверхности, которые что-то делают: уплотнительные, посадочные под подшипник, сопрягаемые элементы. Для всего остального используйте самый свободный класс, который ещё сохраняет функцию — классы ST или FT из GB/T13914-2002 дают шкалу для выбора, и они перечислены на странице таблиц допусков. Чертёж, где всё жёстко, — самый дорогой чертёж, который мы видим.
Куда дальше
- Услуги штамповки металла — что мы производим и на каком оборудовании
- Глубокая вытяжка — процесс, оснастка и ограничения
- Штамповка прогрессивными штампами — раскладка полосы, позиции и стойкость оснастки
- Прецизионная штамповка и чистая вырубка — гладкие кромки среза
- Таблицы допусков — классы ST и FT полностью
- Калькулятор усилия вытяжки — проверьте тоннаж, необходимый вашей детали