Тайни на прогресивното проектиране на матрици: Постигане на толеранси от ±0,01 mm в прецизни медни клеми

Прецизните медни клеми, изискващи толеранс на размерите ±0,01 mm, зависят по-малко от крайната проверка, отколкото от прогресивната архитектура на матрицата, контрола на материала и -наблюдението на процеса. За високо-обемно прецизно прогресивно щамповане, хлабината на матрицата, геометрията на карбидния поансон, много{4}}етапното огъване, насочването на лентата и обратната връзка от сензора трябва да бъдат проектирани като една контролирана система.

 

За клеми на акумулатори за електромобили, конектори за захранваща-електроника, релейни компоненти и електрически контакти за висок-ток, отклонението на размерите може да увеличи контактното съпротивление, да наруши силата на сглобяване или да създаде несъответствие по време на автоматизирано вмъкване. Поради това високо-прецизният OEM за щамповане на мед трябва да контролира процеса на формоване в матрицата, вместо да се опитва да коригира отклонението след щамповане.

 

 

 

Прогресивна матрица преобразува бобината в завършена клема чрез последователни операции по пробиване, изрязване, коване, формоване, огъване и-отрязване. При толеранс ±0,01 mm, всяка станция допринася за крайния стек с размери-.

 

Дизайнът на матрицата трябва да установи фиксирана базова система, преди да бъде разработена геометрията на индивидуалната станция. Функционалните размери трябва да се отнасят до една и съща база данни на лентата, когато е възможно, вместо да натрупват допуски от предходни завои или отвори.

 

IATF 16949 еталонен контрол за щамповане на терминала ±0,01 mm

 

Практична архитектура на данни разделя терминала на три контролни групи:

Основна точка: носеща лента или функция за локализиране, контролираща стъпката на лентата.
Вторична база данни: пилотен отвор или прецизно-пробит елемент, контролиращ надлъжната позиция.
Функционални данни: клемен контакт, монтажен отвор или повърхност за свързване, контролирани спрямо изискванията за сглобяване.

За високо{0}}прецизно щамповане на мед типичните цели на процеса включват:

 

Параметър	Инженерна цел	Първичен контрол
Завършено критично измерение	±0,01 мм	Геометрия на матрицата + CMM
Стъпка на лентата	±0,01–0,02 мм	Пилотна система
Диаметър на отвора	±0,01 мм	Твърдосплавен поансон/матрица
Височина на борда	Конкретен-процес	Перфориран ръб + луфт
Ъгъл на огъване	±0,5 градуса или по-плътно	Много{0}}етапно формоване
Дебелина на материала	Спецификация на доставчика	Входяща проверка
Подравняване на матрицата	Контрол на процеса на-микронно ниво	Поддръжка на матрицата + направляваща система
Окончателна проверка на размерите	CMM	Документация за ниво 3 на PPAP

 

Критичният момент е, че ±0,01 mm не трябва да се третира само като крайна спецификация за проверка. Ако възможностите на процеса не могат да поддържат размерите по време на непрекъснато производство, сортирането на готовите части не представлява контрол на процеса.

 

Поведение на материала C1100 и C2680 под контрола на IATF 16949

Медните клеми са чувствителни както към дебелината на материала, така и към механичните свойства. Чистата мед C1100 предлага висока електрическа проводимост, докато месингът C2680 осигурява по-голяма здравина и различно поведение при формоване.

 

Собственост	C1100 чиста мед	C2680 Месинг
Основно предимство	Висока електропроводимост	По-висока механична якост
Типично приложение	Силно{0}}токови клеми, интерфейси на шини	Съединителни клеми, структурни контакти
Формиране на поведение	Висока пластичност; деформацията може да увеличи вариацията на пружинното връщане	По-висока якост; по-голяма формираща сила
Проводимост	До приблизително 100% IACS в зависимост от състоянието	По-ниска от чистата мед
Съображение за инструментална екипировка	Контрол на адхезията и надраскването	По-високо натоварване при формоване
Изискване за повърхност	Приложенията с електрически контакт може да изискват покритие	Обикновено се използва покритие от калай/никел

 

Сертифицирането на материала трябва да бъде свързано с партидата на намотките, температурата, дебелината и посоката на щамповане. Замяна на материал, която изглежда като размери еквивалентна на чертеж, може да промени силата на формоване и пружинното връщане.

 

Поискайте безплатна DFM оценка и оферта

 

 

Материалът за щанцоване влияе пряко върху стабилността на ръбовете, образуването на грапавини, повторяемостта на размерите и интервалите на поддръжка. За медни терминали, изискващи дълги производствени серии, изборът между закален SKD11 и карбид трябва да се основава на натоварването, геометрията, състоянието на материала и очаквания брой ходове.

 

Волфрамов карбид срещу SKD11 за високо{1}}прецизно щамповане

 

Материал на инструмента	Типични характеристики	Прецизно приложение	Основен риск
Волфрамов карбид	Много висока твърдост и устойчивост на износване	Фин пиърсинг, тесни слотове, критични дупки	Чуплив при удар или разместване
SKD11	Висока твърдост, якост, обработваемост	Общи щанци, матрици, формовъчни вложки	Износване на ръбовете при продължително движение
Карбид + SKD11 комбинация	Устойчиво{0}}на износване рязане с по-здрава опора	Прогресивни матрици с голям{0}}обем	Изисква контролиран монтаж
Инструментална стомана с покритие	Намалено триене и подобрено поведение при износване	Високо{0}}скоростно производство	Повреда на покритието, ако основата е нестабилна

 

За фино пробиване на клемите карбидните поансони могат да поддържат по-остър режещ ръб при продължително производство. Карбидът обаче не трябва да се избира само защото е по-твърд.

 

Лошо подравнен карбиден поансон може да се счупи там, където поансонът SKD11 би се деформирал или износил постепенно.

 

1. Хлабината на матрицата контролира височината на резеца и стабилността на размерите

Медта има висока пластичност и може да доведе до нежелано преобръщане, изпъкналост или вторична деформация, когато хлабината е лошо съобразена с дебелината на материала.

Ефективното изчистване зависи от:

Медна сплав и температура
Дебелина на материала
Геометрия на щанца
Скорост на рязане
Необходима височина на борда
Диаметър на отвора
Очакван живот на инструмента

За високо{0}}прецизен терминал хлабината на матрицата трябва да бъде потвърдена експериментално, вместо да се копира от обща процентна таблица.

Производственият опит трябва да корелира:

хлабина → сила на рязане → зона на счупване → височина на борда → отклонение на размерите → износване на инструмента

Това създава измерим процесен прозорец за последваща поддръжка на матрицата.

 

2. Поддържащите структури SKD11 намаляват риска от счупване на карбид

Карбидните вложки трябва да бъдат механично поддържани, вместо да бъдат изложени на неконтролирано странично натоварване. Прецизните прогресивни щанци обикновено съчетават твърдосплавни режещи компоненти със закалени стоманени-държачи на инструменти, направляващи структури и сменяеми вложки.

Целта не е просто максимална твърдост. Целта е контролирано предаване на товара.

 

 

Огъването често е най-големият източник на вариация на размерите след пробиване. Терминалът може да напусне станцията за рязане в рамките на толеранса и все пак да не премине финалната проверка, тъй като еластичното възстановяване променя неговия ъгъл или функционална височина.

 

Springback се влияе от:

Граница на провлачване на материала
Втвърдяване-на работа
Радиус на огъване
Дебелина на материала
Посока на зърното
Формиращ ъгъл
Радиус на инструмента
Брой етапи на формоване
Контактно налягане
Износване на инструмента

Много{0}}етапното формоване намалява ъгловата вариация под контрола на IATF 16949

Прогресивната матрица с висока{0}}прецизност трябва да избягва принудителното огъване в една станция, когато крайната геометрия е чувствителна към отскок.

 

Типична последователност може да използва:

Предварително-оформяне: установете първоначалната геометрия на огъване.
Междинно формоване: увеличете ъгъла на огъване, докато разпределяте пластичната деформация.
Формиране на калибриране: установете крайния функционален ъгъл.
Коване или повторно изрязване: стабилизирайте критични повърхности, където е необходимо.
Окончателна проверка: проверете функционалната база с помощта на CMM или специални измервателни уреди.

 

Формиране на стратегия	Springback Control	Натоварване на инструмента	Повторяемост на размерите
Едностепенно-огъване	Ограничен	Високо локално натоварване	По-ниска
Дву{0}}етапно огъване	Подобрено	Разпределен	Подобрено
Три{0}}етапно формоване	Висок контрол	Разпределен	високо
Формиране + повторен удар	Много високо за избрани функции	По-високо крайно натоварване	високо
Сечене на монети	Силен локален контрол на деформацията	високо	Високо за контролирани функции

 

Броят на станциите трябва да се определя от поведението на материала и геометрията, а не от фиксиран инструментален шаблон.

 

Компенсацията на огъване трябва да бъде вградена в матрицата

Ако даден терминал изисква краен ъгъл от 90 градуса, формовъчният поансон не трябва непременно да бъде проектиран около номинална 90-градусова позиция на инструмента.

Действителният процес може да изисква свръх{0}}оформяне, последвано от контролирано еластично възстановяване.

 

За валидиране на производството инженерният екип трябва да запише:

Ъгъл на инструмента
Действителен щампован ъгъл
Пружинен ъгъл
Материал партида
Посока на лентата
Ход на инструмента
Брой производствени удари

Това създава проследима връзка между геометрията на инструмента и готовата-вариация на детайла.
 

 

 

Прогресивна матрица, работеща с висока честота на хода, не може да зависи изцяло от проверката в края-на-линията. Повреден поансон, липсващ компонент, грешка при подаване или двойна лента могат да произведат стотици дефектни части, преди операторът да открие проблема.

 

В -матричните сензори преобразуват избрани условия на процеса в незабавни производствени сигнали.

 

Сензорно{0}}контролирано прогресивно щамповане под PPAP ниво 3

 

Общите точки за наблюдение включват:

Материално присъствие
Позиция на лентата
Ангажиране на пилот
Наличие на част
Откриване на неправилно подаване
Двойно откриване на материала
Счупване на перфоратора
Потвърждение за изтласкване
Претоварване на матрицата
Формиране на позиция

 

Сензорна функция	Откриваемо състояние	Производствен риск, ако е неконтролиран
Лентов сензор	Липсва материал	Празен удар
Пилотен сензор	Неправилна позиция на лентата	Неправилно подравняване на дупка/огъване
Сензор за части	Частта не е извадена	Запушване на матрицата
Наблюдение на перфоратора	Щети от удар	Бърз или повреда в размерите
Мониторинг на натоварването	Ненормална формираща сила	Повреда на инструмента
Мониторинг на фуража	Неправилна височина	Неправилна регистрация на станцията
Откриване на двоен{0}}лист	Материално припокриване	Ударна фрактура

 

За ниво 3 на PPAP сензорната стратегия трябва да бъде свързана с процеса FMEA, контролен план, MSA дейности и валидиране на размери.

Самият сензор не е системата за качество. Стойността му идва от свързването на сигнала с определен план за реакция.

 

Възможностите на процеса трябва да придружават спецификациите от ±0,01 mm

За критичен размер на терминала, Cp и Cpk трябва да се изчисляват от производствени данни, а не да се приемат от прототип.

 

където:

USL=горна граница на спецификацията
LSL=долна граница на спецификацията
μ=процес средно
σ=стандартно отклонение

 

Ако спецификацията е ±0,01 мм, общата ширина на толеранса е само 0,02 мм. Следователно малки промени в дебелината на материала, износването на инструмента, подравняването на лентата или силата на формоване могат да заемат значителна част от наличния прозорец на процеса.

 

 

Машината за измерване на координати не трябва да се използва само като инструмент за окончателно приемане. CMM данните могат също така да поддържат изпробване на матрицата, първо-одобрение, превантивна поддръжка и валидиране на инженерни промени.

 

Стратегия за измерване на CMM за клеми ±0,01 mm

Критичните характеристики трябва да бъдат разделени на:

Позиция на отвора
Диаметър на отвора
Обща дължина
Ширина на терминала
Височина на огъване
Ъгъл на огъване
Контактна позиция
Плоскост
Оформен профил

 

Програмата CMM трябва да възпроизвежда функционалната базова структура, дефинирана в инженерния чертеж.

 

Например, измерването на височината на терминал спрямо нестабилен външен ръб може да доведе до технически точно измерване, което не представлява действителното състояние на сглобяване.

 

Следователно методът на проверка трябва да съответства на схемата за функционални данни на продукта.

 

 

 

Съгласуваността на инструментите не е статична. Режещите ръбове се износват, оформящите повърхности се полират, хлабините се променят и водещите компоненти постепенно губят първоначалното си състояние.

 

За високо{0}}производство на медни терминали превантивната поддръжка трябва да се основава на измерими показатели на процеса, а не на произволен календарен интервал.

 

Мониторинг на -живота на инструмента съгласно IATF 16949 контрол на процеса

Проследяване на минимум:

Брой производствени удари
Височина на борда
Критичен диаметър на отвора
Критична позиция на отвора
Ъгъл на огъване
Височина на формиране
Сила на щамповане
Честота на алармата на сензора
История на смяната на перфоратор
Надбавка за смилане

Полезен тригер за поддръжка може да бъде установен, когато индикатор за процес се доближи до своята контролна граница.

Например:

брой ходове → нарастване на грапавиците → отклонение на размерите на отвора → намаляване на Cpk → поддръжка на щанца

Това е по-информативно, отколкото твърдението, че зарът има теоретичен „милион{0}}живот“.

Животът на инструмента зависи от материала, дебелината, геометрията, смазването, честотата на хода, хлабината на матрицата и практиката за поддръжка.

 

Поддръжката на матрицата трябва да запази оригиналната система от данни

След шлайфане или подмяна на поансон, възстановеният компонент трябва да поддържа връзката си с:

Пилотна система
Пътеводител
Вложка за матрица
Лента носач
Съседна формираща станция

Подмяната на единичен износен компонент без проверка на цялата станция може да въведе ново изместване на размерите.

 

 

Следващата матрица обобщава връзката между изискванията към продукта и решенията за инструменти.

 

Изискване към продукта	Препоръчителен инженерен контрол	Проверка
±0,01 мм размер на отвора	Карбиден поансон + контролирана хлабина	CMM
Голям{0}}обемен пиърсинг	Карбидни режещи компоненти	Измерване на неравности
Сложна геометрия на терминала	Много{0}}етапно формоване	Профил/CMM
Чувствителен ъгъл на огъване	Пред-форма + калибриране/повторно зачеркване	Ъгломер/CMM
Висока електропроводимост	C1100 мед	Сертификат за материал + тест за проводимост
По-висока здравина на конструкцията	C2680 месинг	Сертификат за материал + механични данни
Непрекъснато високо{0}}скоростно производство	В-сензори	Валидиране на сензора
Автомобилна доставка от ниво 1	IATF 16949 процесна система	Одит + PPAP
Одобрение за ново оборудване	Пълно размерно валидиране	PPAP ниво 3
Дълъг производствен цикъл	Превантивна поддръжка на инструмента	Рекорди за хода/инструмента-

 

Изтеглете спецификация за дизайн на щамповане

 

 

Проектът за прецизно щамповане трябва да започне с чертежа на детайла и функционалните изисквания, а не със стандартна конфигурация на матрицата.

 

По време на прегледа на DFM инженерният екип трябва да провери:

Степен на материала и температура
Дебелина на лентата
Посока на зърното
Минимален радиус на огъване
Разстояние от-до-ръба
Burr посока
Последователност на пиърсинг
Дизайн на носача
Стъпка на лентата
Прогресивно разпределение на станциите
Натоварване при формоване
Евакуация на скрап
Местоположение на сензора
Инспекционни данни
Изисквания за повърхностна обработка

За електрическите компоненти на EV и ESS, електрическите характеристики също трябва да се вземат предвид по време на механичния дизайн.

 

Размерът на клемата, който отговаря на ±0,01 mm, все още може да бъде неподходящ, ако дебелината на обшивката, контактната сила, геометрията на свързване или напречното-носещо-сечение на тока са извън спецификацията.

 

Поради тази причина механичният контрол на размерите и електрическото валидиране трябва да бъдат прегледани заедно.

 

Документацията на ниво 3 на PPAP трябва да свързва инструментите с производствения контрол

Подаването на продукция може да включва:

Диаграма на процеса
PFMEA
Контролен план
MSA
Резултати от измеренията
Сертификати за материали
Изследвания на способностите
Записи за инструменти
Параметри на процеса
Одобрение на външния вид
Резултати от функционални тестове
Примерни части
Гаранция за подаване на част

Целта е да се демонстрира, че производственият процес-не просто избрана партида части-може многократно да отговаря на изискванията на чертежа.

 

 

За високо{0}}електрически клеми прецизното щамповане е контролирано взаимодействие между поведението на материала, геометрията на матрицата, последователността на формоване, инструменталните материали, точността на машината и проверката.

 

Високо{0}}прецизно медно щамповане OEM, насочено към ±0,01 mm, трябва да установи процеса около четири инженерни контрола:

 

Проектиране на инструменти за щамповане на клеми, базирано на функционални бази и контролиран допуск-.
Изборът на твърдосплавни и SKD11 инструменти съответства на натоварването при рязане, износването, геометрията и изискванията за поддръжка.
Много{0}}етапно огъване и калибриране за контролиране на връщането назад, вместо да се разчита на едно-етапно формоване.
В-наблюдение на сензора и инспекция на CMM за откриване на отклонение на процеса, преди големи количества да станат несъответстващи.

 

За автомобилни програми и програми за -съхранение на енергия тези контроли могат след това да бъдат интегрирани с IATF 16949, PPAP ниво 3, проучвания на възможностите на процесите и документирано управление на-живота на инструмента.

 

Резултатът не е просто щампована медна клема, която преминава проверка. Това е процес на щамповане с измерими връзки между материал → инструментална екипировка → формоване → проверка → способност на процеса → повторяемост на производството.

 

 

Как една прогресивна матрица може да поддържа толеранс от ±0,01 mm по време на голям-обемно производство на медни терминали?

Използвайте контролирана базова система, прецизна твърдосплавна инструментална екипировка, валидирана хлабина на матрицата, много-етапно формоване,-сензори в матрицата, превантивна поддръжка и верификация на процеса, базирана на CMM-. Дебелината на материала и температурата също трябва да останат в рамките на одобрената спецификация.

 

Какви инструментални материали се използват за висока-прецизностщамповане на медни терминали?

Волфрамовият карбид обикновено се използва за -износващи се режещи компоненти и критични операции по пробиване, докато SKD11 се използва за щанци, матрици, държачи и компоненти за формоване, където се изискват по-голяма здравина и удобство за обслужване.

 

Може ли доставчик на щамповане на медни терминали да предостави документация за PPAP ниво 3?

да Готовата-програма за производство може да включва отчети за размери, PFMEA, план за контрол, MSA, проучвания на възможностите, сертификати за материали, поток на процеси, записи на инструменти, примерни части и документация за заповед за подаване на части.