Matryca (produkcja)

Matryca to wyspecjalizowana obrabiarka używana w przemyśle wytwórczym do cięcia i/lub formowania materiału do pożądanego kształtu lub profilu. Matryce , są używane z prasą , w przeciwieństwie do matryc ciągnących (używanych do produkcji drutu) i matryc odlewniczych (używanych do formowania ) które nie są. Podobnie jak formy, matryce są zazwyczaj dostosowywane do przedmiotu, do którego są używane.

Produkty wykonane za pomocą wykrojników obejmują zarówno proste spinacze do papieru, jak i złożone elementy stosowane w zaawansowanej technologii. Cięcie laserowe z ciągłym podawaniem może wyprzeć analogiczny proces matrycowy m.in. w przemyśle motoryzacyjnym.

Tłoczenie matrycowe

Progresywna matryca z paskiem złomu i wytłoczkami. Matryce takie stosowane są w tłoczeniu progresywnym .

Wykrawanie i przebijanie to dwie operacje wykrawania , a gięcie jest przykładem operacji formowania matrycowego.

Formowanie matrycowe

Operacje formowania polegają na odkształcaniu materiałów, takich jak blacha lub tworzywo sztuczne, przy użyciu siły ( ściskania , rozciągania lub obu) i opierają się na właściwościach mechanicznych materiału . Matryce formujące są zazwyczaj wykonywane przez wytwórców narzędzi i matryc i wprowadzane do produkcji po zamontowaniu w prasie .

Różnice między materiałami

Do formowania próżniowego arkuszy z tworzywa sztucznego stosuje się tylko jedną formę, zwykle do formowania przezroczystych pojemników z tworzywa sztucznego (zwanych opakowaniami typu blister ) na towary. Formowanie próżniowe jest uważane za prosty formowania termicznego , ale wykorzystuje te same zasady, co formowanie matrycowe.

Do formowania blach, takich jak części karoserii samochodowej , można zastosować dwie części: jedna, zwana stemplem , wykonuje operację rozciągania, gięcia i / lub wykrawania, podczas gdy druga część, zwana blokiem matrycy, bezpiecznie zaciska obrabiany przedmiot i zapewnia podobną operację rozciągania, zginania i/lub wykrawania. Przedmiot obrabiany może przejść przez kilka etapów przy użyciu różnych narzędzi lub operacji, aby uzyskać ostateczną formę. W przypadku elementu samochodowego po wykonaniu głównego formowania zwykle przeprowadza się operację ścinania. Można wykonać dodatkowe operacje zaciskania lub zwijania, aby upewnić się, że wszystkie ostre krawędzie są ukryte i/lub zwiększyć sztywność panelu.

Elementy matrycy

Główne elementy zestawu matryc (w tym mocowanie prasy) są następujące. Zauważ, że ponieważ nazewnictwo różni się w zależności od źródła, alternatywne nazwy podano w nawiasach:

Stopki matrycy (uchwyty) – zestaw płaskich, równoległych płytek, które służą jako podstawa do mocowania elementów matrycy.
Kołki prowadzące (kolumny) – wraz z tulejami prowadzącymi, kołki precyzyjnie ustawiają stopki matrycy podczas każdego skoku prasy.
Zestaw matryc (talerzy). Uwaga: umieszczenie można odwrócić w zależności od operacji, takiej jak użycie nokautu:
- Blok wykrojnika – dolna (dolna) połowa wykrojnika. Obrabiane w celu dopasowania do pożądanego kształtu obrabianego przedmiotu, który jest formowany lub cięty.
- Płyta dziurkacza – górna (górna) połowa zestawu matryc. Utrzymuje i wspiera różne stemple w miejscu.
Stempel – męska część matrycy, która przebija blachę do odpowiedniej (żeńskiej) części bloku matrycy. Dokładniej:
- Wykrojnik – wykonuje operację dwufunkcyjną, w której wycina się wyprofilowany wlewek, zwany wykrojem i wykorzystuje do dalszej obróbki, lub gdy gotowy element jest odcinany od blachy.
- Dziurkacz – wycina żądany kształt (okrągły, wielokątny itp.) z przedmiotu obrabianego. Ślimak jest odrzucany.
Płyta zgarniająca (podkładka) – sprężynowa płyta, która oddziela (tj. zdziera) przedmiot obrabiany od wycofującego stempla po każdym skoku prasy.
Pilot – Pomoże to dokładnie ułożyć arkusz do następnego etapu operacji.
Prowadnica kolby – zapewnia, że obrabiany materiał zawsze znajduje się w tym samym położeniu w matrycy, co ostatni.
Blok nastawczy (stop) – Ta część służy do kontrolowania głębokości, na jaką stempel wchodzi w matrycę.
Chwyt – mocuje płytkę stempla do prasy. Powinien być wyrównany i umieszczony w środku ciężkości płyty.

Proces

Wykrawanie : Wykrojnik wytwarza płaski kawałek materiału poprzez wycięcie pożądanego kształtu w jednej operacji. Gotowa część jest określana jako półfabrykat. Zasadniczo wykrojnik może wycinać tylko zewnętrzny kontur części, często używany do części bez cech wewnętrznych. Trzy korzyści z wykrawania matryc to:

dokładność . Prawidłowo naostrzona matryca, z odpowiednią wielkością prześwitu między stemplem a matrycą, wytworzy część, która zachowuje bliskie tolerancje wymiarowe w stosunku do krawędzi części.
Wygląd . Ponieważ część jest wykrawana w jednej operacji, wykończone krawędzie części zapewniają jednolity wygląd, w przeciwieństwie do różnych stopni polerowania w wielu operacjach.
Płaskość . Dzięki równomiernemu ściskaniu procesu wykrawania, efektem końcowym jest płaska część, która może zachować określony poziom płaskości dla dodatkowych operacji produkcyjnych.

Przeciąganie : proces usuwania materiału za pomocą wielu zębów tnących, przy czym każdy ząb tnie jeden za drugim. Przeciągacz jest często używany do usuwania materiału z części, które są zbyt grube do golenia.
Wybrzuszenie : wybrzuszona matryca rozszerza zamknięty koniec rury dzięki zastosowaniu dwóch rodzajów wypukłych matryc. Podobny do sposobu, w jaki kapelusz szefa kuchni wybrzusza się u góry z cylindrycznej opaski wokół głowy szefa kuchni.

Pękający płyn umiera : Wykorzystuje wodę lub olej jako pojazd do rozszerzania części.
Wypukłe matryce gumowe : Wykorzystuje gumową podkładkę lub blok pod ciśnieniem, aby przesunąć ściankę przedmiotu obrabianego.

Wybijanie : jest podobne do formowania, z tą główną różnicą, że matryca do wybijania może tworzyć zupełnie różne elementy na obu stronach wykroju, przy czym cechy te są przenoszone odpowiednio z powierzchni stempla lub matrycy. Matryca do wybijania monet i stempel przepuszczają metal, ściskając półfabrykat w ograniczonym obszarze, zamiast zginać półfabrykat. Na przykład medal olimpijski, który został uformowany z matrycy do wybijania monet, może mieć płaską powierzchnię z tyłu i wypukłość z przodu. Gdyby medal był uformowany (lub wytłoczony), powierzchnia z tyłu byłaby odwrotnym obrazem z przodu.
Operacje złożone : matryce złożone wykonują wiele operacji na części. Operacja złożona to czynność polegająca na wykonaniu więcej niż jednej operacji podczas prasy .
Matryca złożona : rodzaj matrycy, w której blok matrycy (matryca) jest zamontowany na płycie stempla z perforatorami w górnej matrycy, a wewnętrzny stempel jest zamontowany w dolnym zestawie matrycy. Odwrócony typ wykrojników, który wybija w górę, pozostawiając część na dolnym stemplu (po zrzuceniu z górnej matrycy podczas suwu powrotnego prasy) zamiast wykrawania części. Złożona matryca umożliwia cięcie elementów wewnętrznych i zewnętrznych w jednym skoku prasy.
Zwijanie : Operacja zwijania służy do zwijania materiału w zakrzywiony kształt. Zawias drzwiowy jest przykładem części utworzonej przez wykrojnik.
Odcinanie : matryce odcinające służą do odcinania nadmiaru materiału z gotowego końca części lub do odcinania z góry określonej długości paska materiału do dodatkowych operacji.
Ciągnienie : Operacja ciągnienia jest bardzo podobna do operacji formowania, z tym wyjątkiem, że operacja ciągnienia podlega poważnemu odkształceniu plastycznemu , a materiał części rozciąga się po bokach. Metalowy kubek ze szczegółowym elementem na dole jest przykładem różnicy między uformowanym a narysowanym. Dno kubka zostało uformowane podczas rysowania boków.
Wytłaczanie : Wytłaczanie jest czynnością polegającą na silnym odkształceniu półwyrobów metalowych zwanych ślimakami w gotowe części, takie jak aluminiowa belka dwuteowa . Matryce do wytłaczania wykorzystują bardzo wysokie ciśnienie stempla, aby wycisnąć metal do pożądanej formy. Różnica między formowaniem na zimno a wytłaczaniem polega na tym, że wytłaczane części nie przyjmują kształtu stempla.
Formowanie : Matryce formujące wyginają półfabrykat wzdłuż zakrzywionej powierzchni. Przykładem uformowanej części może być biegun dodatni (+) baterii AA.
Formowanie na zimno (nagłówek na zimno) : Formowanie na zimno jest podobne do wytłaczania, ponieważ ściska surowy materiał, ale formowanie na zimno wykorzystuje stempel i matrycę do stworzenia pożądanej formy, wytłaczanie nie.

Stojak do formowania rolek

Formowanie rolkowe : ciągła operacja gięcia, w której blacha lub taśma metalowa jest stopniowo formowana w tandemowych zestawach rolek, aż do uzyskania pożądanej konfiguracji przekroju poprzecznego. Formowanie rolkowe jest idealne do produkcji części o dużej długości lub w dużych ilościach.
Rogowanie : Matryca do rogów zapewnia altanę lub róg, w którym umieszczane są części do operacji drugorzędnych.
Hydroformowanie : Formowanie części rurowej z prostszych rur przy wysokim ciśnieniu wody.
Wykrojnik do naleśników : Wykrojnik do naleśników to prosty rodzaj wykrojnika, który wykonuje wykrawanie i/lub przebijanie. Podczas gdy wiele matryc wykonuje złożone procedury jednocześnie, matryca do naleśników może wykonać tylko jedną prostą procedurę z ręcznym usunięciem gotowego produktu.
Przebijanie : Operacja przebijania służy do przebijania otworów w wytłoczkach.
Matryca transferowa : Matryce transferowe zapewniają różne stacje do wykonywania operacji. Powszechną praktyką jest przesuwanie materiału przez matrycę, aby był on stopniowo modyfikowany na każdym stanowisku, aż do ostatecznego wyrzucenia gotowej części.
Progresywna matryca : Blacha jest podawana jako taśma cewki, a inna operacja (taka jak wykrawanie, wykrawanie i nacinanie) jest wykonywana na tym samym stanowisku maszyny z każdym uderzeniem serii stempli.
Wykrawanie :
Golenie : Operacja golenia usuwa niewielką ilość materiału z krawędzi części, aby poprawić wykończenie krawędzi lub dokładność części. (Porównaj z Przycinanie ).
Matryca krzywki bocznej : krzywki boczne przekształcają ruch pionowy z siłownika prasy w ruch poziomy lub kątowy.
Operacje z prasą podrzędną : prasa podrzędna jest pusta i / lub tworzy małe części do zegarków, zegarów i instrumentów.
Kształtowanie : Kształtowanie (przewężenie) to proces „przewężenia” elementu na części. Kształtowanie jest przeciwieństwem wybrzuszenia, ponieważ zmniejsza rozmiar części. Przykładem kształtowania jest koniec łuski , który przechwytuje pocisk.
Przycinanie : Matryce do przycinania odcinają nadmiar lub niechciane nieregularne elementy z części, zwykle są ostatnią wykonywaną operacją.
Zestaw filarów : Zestaw filarów służy do wyrównania matryc w ruchu prasy.

Matryca ze stali

Stalowa matryca, znana również jako matryca do ciastek , służy do cięcia blach i miękkich materiałów, takich jak tworzywa sztuczne, drewno, korek , filc , tkaniny i tektura . Powierzchnią tnącą matrycy jest krawędź z utwardzonych stalowych pasków, zwana stalową linijką . Te stalowe reguły są zwykle umieszczane za pomocą piły lub wycinanych laserowo rowków w sklejce . Matryca dopasowująca może być płaskim kawałkiem twardego drewna lub stali, męskim kształtem pasującym do profilu przedmiotu obrabianego lub może mieć pasujący rowek, który umożliwia zagnieżdżenie reguły. Gumowe paski są zaklinowane za pomocą stalowej linijki, aby działać jako płyta zdzierająca; guma ściska się podczas ruchu w dół, a podczas ruchu w górę wypycha obrabiany przedmiot z matrycy. Główną zaletą wykrojników stalowych jest niski koszt ich wykonania w porównaniu z wykrojnikami litymi; nie są jednak tak wytrzymałe jak matryce stałe, dlatego są zwykle używane tylko do krótkich serii produkcyjnych.

Matryca ze stali
Matryca ze stali
Stalowa matryca w prasie

Matryca obrotowa

W najszerszym znaczeniu matryca obrotowa to matryca o kształcie cylindrycznym, która może być stosowana w dowolnej dziedzinie produkcji. Jednak najczęściej odnosi się to do wykrojników o kształcie cylindrycznym, stosowanych do obróbki miękkich materiałów, takich jak papier czy tektura. Stosowane są dwie zasady, zasady cięcia i bigowania. Dotyczy to tektury falistej, której grubość przekracza 2 mm. Matryce obrotowe są szybsze niż matryce płaskie.

Termin ten odnosi się również do matryc stosowanych w procesie formowania rolkowego .

Ciągnięcie drutu

drutu mają otwór w środku. Drut lub pręt ze stali , miedzi , innych metali lub stopu wchodzi z jednej strony i jest smarowany i zmniejszany. Wiodąca końcówka drutu jest zwykle zaostrzona w procesie. Końcówka drutu jest następnie prowadzona do matrycy i nawijana na blok po przeciwnej stronie. Blok zapewnia moc do przeciągania drutu przez matrycę.

Kostka jest podzielona na kilka różnych sekcji. Pierwszy to kąt wejścia, który prowadzi drut do matrycy. Dalej jest kąt natarcia, który doprowadza drut do stalówki, co ułatwia redukcję. Dalej jest łożysko i odciążenie pleców. Smarowanie jest dodawane pod kątem wejścia. Lubrykant może być w postaci mydła w proszku. Jeśli środkiem poślizgowym jest mydło, tarcie podczas ciągnienia drutu podgrzewa mydło do postaci płynnej i pokrywa drut. Drut nigdy nie powinien stykać się z matrycą. Cienka warstwa smaru powinna zapobiegać kontaktowi metalu z metalem.

Do ściągania znacznego pręta do cienkiego drutu stosuje się serię kilku matryc, aby uzyskać stopniowe zmniejszanie średnicy.

Standardowe mierniki drutu odnosiły się do liczby matryc, przez które drut został przeciągnięty. Zatem średnica drutu o wyższym numerze oznaczała cieńszy drut. Typowe telefoniczne miały średnicę 22, podczas gdy główne kable zasilające mogły mieć średnicę 3 lub 4.

Bibliografia

Degarmo, E. Paul; Czarny, JT .; Kohser, Ronald A. (2003), Materiały i procesy w produkcji (wyd. 9), Wiley, ISBN 978-0-471-65653-1 .

Dalsza lektura

Paquin, JR; Crowley, RE (1987). Podstawy projektowania matryc . Nowy Jork, Nowy Jork : Industrial Press Inc. ISBN 0-8311-1172-0 .
Reid, David T. (1991). Podstawy projektowania narzędzi . Dearborn, Michigan : Towarzystwo Inżynierów Produkcji. ISBN 0-87263-412-4 .
Arnold, Jerry (1980). Podręcznik twórców matryc . Nowy Jork, Nowy Jork : Industrial Press Inc. ISBN 0-8311-3132-2 .