Завод по производству штампов для штамповки листового металла

Когда слышишь про штамповочные пресс-формы, многие представляют просто кусок стали с вырезанным контуром. На деле же — это сложнейшая система, где каждый градус угла заточки или микрон зазора решает, получится деталь или уйдёт в брак. В ООО ХУАЙИ Прецизионный Металл мы через это прошли: с 2012 года делаем оснастку для холодной штамповки, и каждый новый заказ — это новые грабли.

Конструкция штампа: что обычно упускают из виду

Самый частый промах — экономия на направляющих колонках. Видел случаи, когда ставили дешёвые аналоги без закалки, через 500 циклов появлялся люфт, и матрица начинала 'гулять'. Результат — облои на кромках, которые потом приходилось счищать вручную. В HY Metals мы перешли на цельнокатаные колонки с твердостью 58-60 HRC, но и это не панацея: при неправильной смазке задиры появляются даже на них.

Зазоры между пуансоном и матрицей — отдельная тема. Для нержавейки 1,5 мм мы держим 12-13% от толщины, но если металл с пластиковым покрытием — добавляем ещё 0,02 мм на усадку. Как-то раз клиент принёс образец алюминиевой ленты с тефлоновым слоем, мы сделали по стандартным расчётам — при вырубке покрытие отслаивалось плёнкой. Пришлось переделывать весь комплект, уменьшив зазор до 9%.

Система удаления отхода — та ещё головная боль. Для мелких деталей типа клеммных колодок используем провальные отверстия с углом 1,5-2°, но если пресс старый и стол имеет перекосы — отход начинает застревать. Однажды на заводе в Электростали пришлось экстренно ставить пневмоподдув, потому что штампованные полосы стали наматываться на пуансоны.

Материалы: от чего зависит стойкость инструмента

Х12МФ для матриц — классика, но при штамповке оцинкованной стали с защитным слоем цинка свыше 25 мкм её хватает на 80-90 тыс. циклов, потом кромка начинает выкрашиваться. Перешли на импортный аналог — DC53, стойкость выросла до 120 тыс., но и цена подскочила на 40%. Для клиента считаешь — иногда выгоднее сделать два штампа из дешёвой стали, чем один из дорогой.

Термообработка — вот где кроются главные сюрпризы. Закаливали матрицу для вырубки электротехнической стали, вроде бы всё по ГОСТ 5950-73: нагрев до 1020°C, охлаждение в масле. После шлифовки появились микротрещины — оказалось, в печи был локальный перегрев до 1080°C. Пришлось срочно запускать новый комплект, а этот пустили на технологические подкладки.

Сейчас экспериментируем с лазерной наплавкой на кромки изношенных пуансонов. На заводе по производству штампов для штамповки листового металла в Подольске видел, как таким методом восстанавливают оснастку для автомобильных порогов — после наплавки твёрдостью 58-60 HRC пуансоны отрабатывают ещё 50% ресурса. Мы пока пробуем на пробных образцах, но уже есть проблемы с отслоением наплавленного слоя при ударных нагрузках.

Технологические процессы: тонкости, которые не найти в учебниках

При проектировании штампов последовательность операций — это 70% успеха. Для сложных профилей типа кронштейнов кузова используем 5-6 позиционные автоматы, но если ошибиться с углом подачи ленты — при пробивке отверстий возникает поперечная нагрузка. Был случай, когда лента толщиной 2,0 мм начала смещаться на 0,3 мм после третьей операции, пришлось добавлять прижимные планки с пружинами повышенной жёсткости.

Смазочно-охлаждающие жидкости — отдельная головная боль. Для алюминиевых сплавов используем водосмешиваемые эмульсии, но при скорости штамповки свыше 120 ходов/мин они не успевают равномерно распределиться. Пришлось разрабатывать систему форсунок с подогревом до 40°C — вязкость снижается, покрытие становится равномернее.

На сайте HY Metals мы не пишем про такие нюансы — клиентам это неинтересно. Но именно эти мелочи определяют, будет штамп работать 100 тысяч циклов или 500 тысяч.

Ошибки проектирования: как мы учились на косяках

Самая дорогая ошибка — неправильный расчёт усилия снятия детали с пуансона. Для штамповки нержавеющей стали 0,8 мм с отбортовкой мы поставили пружины с усилием 2,5 тонны — вроде бы с запасом. Но при первом же тесте деталь осталась на матрице, деформировав кромку. Оказалось, из-за высокого упругого восстановления нержавейки нужно было 3,8 тонны. Пришлось переделывать весь узел снятия, увеличивать окна в плитах.

Ещё один прокол — неучёт температурного расширения. Делали штамп для медных шин, летом в цехе было +35°C, а зимой опускалось до +15. За зиму зазоры уменьшились на 0,015 мм, и весной штамп начал закусывать. Теперь для прецизионных деталей всегда указываем температурный режим цеха в техзадании.

С фрезерованными деталями для оснастки тоже бывают казусы. Как-то заказали направляющие втулки у стороннего производителя — вроде бы по чертежу, но посадочные места оказались с конусностью 0,02 мм. Пришлось самим доводить развёртками, сейчас все критические элементы делаем только на своём оборудовании.

Практические кейсы: от теории к конкретике

Для автопроизводителя делали штамп для дверных усилителей — сложный профиль с зигами и отверстиями под заклёпки. После 30 тыс. циклов появился износ на гибочных кромках. Разобрались — материал детали имел абразивные включения карбидов вольфрама. Пришлось менять материал матрицы на порошковую сталь с содержанием ванадия.

При штамповке листового металла для электрощитов столкнулись с проблемой коробления. Тонкая оцинковка 0,7 мм после вырубки изгибалась 'пропеллером'. Добавили каландрирующие участки в последней позиции штампа — не помогло. Помогло увеличение прижимного усилия в 1,8 раз и установка резиновых демпферов.

Сейчас в ООО ХУАЙИ Прецизионный Металл для сложных профилей всегда делаем пробную партию на 50-100 деталей, чтобы отследить все нюансы. Даже если заказчик торопит — лучше потратить лишний день на доводку, чем потом переделывать весь штамп.

Перспективы и тупиковые ветки

Пробовали внедрить систему ЧПУ для автоматической замены пуансонов — в теории здорово, на практике оказалось, что точность позиционирования ±0,01 мм недостаточна для прецизионных деталей. Для токарных станков с ЧПУ такая погрешность приемлема, но для штамповки электротехнических пластин — нет. Отложили до появления более точных систем.

Была идея использовать полиуретановые вставки для гибки тонкостенных профилей — меньше царапин на поверхности. Но при серийном производстве полиуретан выкрашивается через 10-15 тыс. циклов, менять дороже, чем полировать стальные гибы после каждой смены.

Сейчас смотрим в сторону адаптивных систем с датчиками контроля усилия — чтобы пресс останавливался при отклонениях более 15%. Для штамповки листового металла в массовом производстве это могло бы сократить брак на 3-5%, но пока стоимость датчиков съедает всю экономию.

В итоге понимаешь, что штамп — это не просто инструмент, а живой организм, который нужно чувствовать. И каждый новый материал или конфигурация детали — это новый вызов, где готовых решений нет в принципе. На сайте hymetals.ru мы пишем про стандартные решения, но настоящая работа происходит здесь, в цеху, с маслом под ногтями и постоянными экспериментами.