Изготовление штампов, матриц и пуансонов по чертежу заказчика

Что делаем

Штамповая оснастка это не одна деталь, а комплект: плиты, направляющие, рабочие части и мелочь вроде упоров и съёмников. Мы делаем и штамп целиком, и отдельные позиции, если у вас уже есть корпус, а износились пуансоны. Изготовление штампов на заказ ведём по чертежу, по образцу готовой детали и по бумажному эскизу с размерами.

Смежные работы по той же детали смотрите на страницах изготовление оснастки и детали из листового металла.

Виды штампов и что они делают с листом

Все штампы холодной штамповки делят по характеру деформации. Разделительные режут металл, формоизменяющие меняют его форму без разрушения. Это принципиально разные конструкции, и путать их нельзя: у разделительного штампа всё держится на зазоре и остроте кромок, у формоизменяющего на радиусах и прижиме.

• Вырубной штамп. Отделяет по замкнутому контуру саму деталь, отход остаётся в полосе. Изготовление вырубного штампа всегда начинается с матрицы: она задаёт размер детали, а пуансон делают меньше на величину зазора.
• Пробивной штамп. Тот же принцип, но деталью считается лист, а в отход уходит высечка. Здесь наоборот: размер задаёт пуансон, матрица больше на зазор.
• Гибочный штамп. Пуансон вдавливает заготовку в паз матрицы. Главные параметры это радиус пуансона, ширина ручья и величина пружинения, которую закладывают в конструкцию заранее.
• Вытяжной штамп. Превращает плоскую заготовку в полое тело. Работает только с прижимом, иначе по фланцу пойдут складки, а на переходе разрыв.
• Совмещённый штамп. За один ход ползуна выполняет несколько операций на одной позиции, обычно вырубку с одновременной пробивкой отверстий. Даёт максимальную точность взаимного расположения отверстий и контура.
• Штамп последовательного действия. Лента проходит несколько позиций, на каждой выполняется своя операция, готовая деталь отделяется на последней. Самый дорогой в изготовлении и самый выгодный на больших сериях.

Из чего состоит штамп

Корпусная часть у большинства штампов типовая, и именно она определяет, будет ли оснастка ходить ровно. Рабочие части можно переточить и заменить, а разбитый блок с перекошенными колонками проще выбросить.

Отверстия в плитах под колонки и матричные вставки растачиваем в одну установку, чтобы не накапливать погрешность: подробнее про это на странице расточные работы.

Стали для пуансонов и матриц

Выбор стали для пуансонов это всегда компромисс между твёрдостью и вязкостью. Чем твёрже рабочая часть, тем дольше держится кромка, но тем легче она скалывается от удара и перекоса. Поэтому на вырубку и на гибку ставят разные марки, и это не прихоть технолога.

Нижний предел твёрдости берут там, где важнее не расколоться, верхний там, где важнее не сесть. На тонком остром пуансоне 62 HRC это риск скола при первом же перекосе, а на широкой матрице по нержавейке та же твёрдость даёт основной ресурс. Закалку, отпуск и правку ведём у себя: см. детали с термообработкой.

Зазор между пуансоном и матрицей

Зазор между пуансоном и матрицей это главный параметр разделительного штампа. Он считается на сторону, то есть полная разница диаметров вдвое больше. Слишком маленький зазор перегружает пресс и выкрашивает кромки, слишком большой затягивает металл и даёт крупный заусенец.

• Зазор уменьшают, когда нужен чистый ровный торец и минимальный заусенец, и готовы к большему усилию и меньшей стойкости.
• Зазор увеличивают, когда важнее ресурс оснастки и снижение нагрузки на пресс, а заусенец потом снимается зачисткой.
• Равномерность зазора по контуру важнее его абсолютной величины. Перекошенный на 0,02 мм пуансон даст брак при формально правильном расчёте.

Качество среза и типичные дефекты

Торец после вырубки никогда не бывает полностью гладким. Нормальный срез состоит из четырёх зон: скругление на входе, блестящий поясок среза, матовая зона скола и заусенец на выходе. По их соотношению на детали сразу видно, что не так со штампом.

• Заусенец растёт. Кромки притупились или зазор велик. Первый признак, что штамп пора перетачивать.
• Заусенец только с одной стороны контура. Зазор неравномерен, пуансон смещён относительно матрицы. Причина обычно в износе колонок и втулок, а не в самих рабочих частях.
• Скол кромки пуансона. Слишком высокая твёрдость под ударную работу, слишком малый зазор или попадание высечки обратно в матрицу.
• Вырыв металла, рваный торец. Зазор велик для этого материала, либо лист тоньше расчётного и его затягивает в щель.
• Двойной поясок среза. Классический признак слишком малого зазора: трещины от пуансона и от матрицы не встретились и пошли параллельно.
• Коробление детали. Нет прижима или съёмник жёсткий там, где нужен подпружиненный.
• Задиры на поверхности вытяжки. Мал радиус матрицы, нет смазки, шероховатость рабочей поверхности выше нужной.

Первые детали после приладки смотрят под лупой именно на срез. Размер может уложиться в допуск, а картина среза уже покажет, что зазор выбран неверно.

Электроэрозия и шлифовка рабочих частей

Сложный контур матрицы нельзя просто отфрезеровать: после закалки деталь ведёт, а фреза не влезает во внутренние углы. Поэтому порядок такой: черновая механообработка, термообработка, затем чистовые операции по калёному металлу.

• Проволочная вырезка даёт контур любой сложности без влияния твёрдости на обработку и позволяет резать пуансон и матрицу с расчётной разницей на зазор за одну программу.
• Прошивка электродом применяется для глухих полостей вытяжных и формовочных вставок, куда не заходит проволока.
• Плоское шлифование выводит опорные и рабочие торцы в параллель, от этого напрямую зависит равномерность зазора.
• Профильное шлифование нужно там, где после эрозии требуется шероховатость лучше Ra 0,4 и острая кромка без дефектного слоя.
• Доводка и притирка рабочей кромки убирает микрозаусенцы, из-за которых первые сотни ударов идут с плохим срезом.

Ножи для штампов и отдельные режущие вставки делаем по той же схеме: см. изготовление ножей.

Точность и посадки направляющих колонок

Точность штампа складывается не из точности пуансона, а из того, как верх садится на низ. Колонка с втулкой это единственное, что удерживает зазор одинаковым по всему контуру при каждом ходе пресса.

• Посадка колонки в плиту обычно прессовая, чтобы её нельзя было сдвинуть ударом.
• Пара колонка и втулка работает по скользящей посадке с зазором в единицы микрон либо через шариковый сепаратор на точных и быстроходных штампах.
• Соосность отверстий в верхней и нижней плитах обеспечивается расточкой в сборе, плиты сверлят и растачивают сложенными вместе.
• Две, три или четыре колонки. Две дешевле и достаточны для симметричной детали, четыре обязательны для крупных штампов и несимметричной нагрузки.
• Диагональное расположение колонок применяют, когда нужно подавать полосу с двух сторон.
• Закрытая высота штампа должна попадать в диапазон регулировки конкретного пресса, иначе оснастку физически не поставить.

Когда штамп выгоднее лазера, а когда нет

Вопрос задают почти в каждой заявке. Ответ зависит от трёх цифр: годовая программа, толщина листа и то, насколько стабильна геометрия детали.

Частый рабочий вариант это комбинация: контур режут лазером, а гибку и формовку делают в штампе. Так первую партию запускают быстро, а вырубной штамп заказывают позже, когда чертёж окончательно устоялся. Резку и гибку по такой схеме мы тоже закрываем: изготовление деталей на заказ.

Ремонт штампов: переточка, наплавка, вставки

Ремонт штампов почти всегда дешевле нового комплекта, если цела корпусная часть. Решение принимают по остаточной высоте рабочих частей и по состоянию блока.

• Переточка пуансона и матрицы. Снимают 0,1-0,3 мм с рабочего торца на плоскошлифовальном станке и восстанавливают острую кромку. Одна и та же пара выдерживает обычно 5-10 переточек, дальше упирается в допустимое укорочение пуансона и высоту матрицы.
• Компенсация после переточки. Укоротившийся пуансон подкладывают прокладкой или заменяют держатель, иначе штамп перестаёт добирать ход.
• Наплавка кромки. Локальный скол заваривают подходящим электродом с последующим отпуском и шлифовкой. Работает на крупных матрицах и ножах, на тонком профиле смысла нет.
• Восстановление матрицы вставкой. Изношенный участок вырезают и запрессовывают новую калёную вставку. Это стандартный ремонт для матриц последовательных штампов: меняют одну позицию, а не весь блок.
• Замена колонок и втулок. Разбитую пару выпрессовывают, отверстия при необходимости растачивают под ремонтный размер.
• Изготовление пуансона по образцу. Привозят сломанный, делаем новый с теми же посадочными размерами и правильным зазором к существующей матрице.

Если рабочие части изношены так, что после переточки не остаётся тела, дешевле заказать новый комплект рабочих частей в старый блок. Штамповая оснастка на этом и построена: корпус живёт годами, а пуансон и матрица считаются расходными.

Эксплуатация и стойкость штампа

Стойкость меряют в тысячах ударов до переточки. Цифры ниже это диапазон, а не гарантия: разброс от смазки и жёсткости пресса бывает двукратным.

• Смазка полосы продлевает жизнь кромки заметнее, чем любая замена марки стали.
• Отвод высечки. Застрявшая в матрице высечка это самая частая причина внезапного скола.
• Не штамповать толще расчёта. Лист на 0,5 мм толще проектного убивает штамп быстрее, чем сотня тысяч нормальных ударов.
• Хранение. Штамп ставят на подставку в закрытом положении, рабочие части консервируют от коррозии.
• Перетачивать по графику, а не по факту брака. Затупленная кромка выкрашивается, и вместо 0,15 мм приходится снимать полмиллиметра.

Сроки, стоимость и что прислать для расчёта

Цены ориентировочные, для рабочих частей из Х12МФ. Точная цифра зависит от габарита плит, сложности контура и числа позиций.

Для расчёта пришлите: чертёж детали с допусками или её образец, толщину и марку листа, требуемую партию и годовую программу, модель пресса с усилием, закрытой высотой и размером стола, а также фото старого штампа, если речь о ремонте или замене рабочих частей. Если чертежа нет, достаточно эскиза с размерами, развёртку посчитаем сами.

Отвечаем на заявку в течение двух часов. Производство в Москве, Казани и Набережных Челнах, отправка по России. Телефон +7 (953) 491-07-51, почта katanametall@yandex.ru.

Вопросы и ответы