Изготовление матрицы штампа на ЧПУ

Матрица штампа на ЧПУ: рабочее окно, режущая кромка и точный зазор

Матрица - вторая половина пары, в которой пуансон продавливает заготовку. Её рабочее окно задаёт контур вырубаемой или формуемой детали, а режущая кромка принимает на себя износ. От матрицы зависят три вещи: геометрия получаемой детали, качество среза и срок службы штампа до переточки. Поэтому окно должно быть выполнено точно по профилю, стенки окна перпендикулярны плоскости, а зазор между матрицей и пуансоном равномерен по всему периметру.

Мы изготавливаем матрицы штампов 3D фрезерованием на обрабатывающих центрах с ЧПУ по чертежу и 3D-модели: для вырубки, пробивки, гибки и вытяжки. Работаем с закалёнными заготовками до 60 HRC прямой скоростной обработкой, что исключает деформацию после закалки. Принимаем как единичные позиции, так и комплекты матриц и пуансонов.

Технические возможности по этой позиции

Это возможности оборудования. Зазор между матрицей и пуансоном определяется толщиной и материалом штампуемой заготовки и задаётся конструктором. Мы обрабатываем размеры строго по чертежу и фиксируем результат в протоколе.

Материалы для матриц штампов

Матрица работает на износ и удар, поэтому материал должен быть твёрдым. Марку определяет конструктор штампа, мы принимаем давальческий материал.

Инструментальные стали

У8А и Р6М5 - распространённые материалы для матриц: после закалки они имеют высокую твёрдость и держат кромку. Р6М5 быстрорежущая и подходит для интенсивной работы. Мы обрабатываем заготовки как в отожжённом, так и в закалённом состоянии до 60 HRC.

Конструкционные стали

Сталь 45, 40Х и 30ХГСА используются для матриц малых серий и для корпусных частей штампа, где твёрдость рабочей кромки не критична. Они дешевле инструментальных и проще в обработке, но изнашиваются быстрее.

Алюминиевые сплавы

Д16Т и 6061 подходят для прототипных матриц, когда нужно проверить изделие на нескольких десятках штамповок. Алюминий мягкий, поэтому такая матрица быстро изнашивается, зато изготавливается в разы быстрее стальной.

Какие матрицы делаем

Тип матрицы определяет, какие поверхности работают.

• Вырубные - окно задаёт контур вырубаемой детали, критична перпендикулярность стенок и острота кромки.
• Пробивные - небольшие окна под пробивку отверстий, критичны диаметр и положение.
• Гибочные - рабочий радиус и угол, критичен профиль.
• Вытяжные - полость с радиусом входа, критичны радиус и шероховатость.
• Комбинированные - несколько операций в одном штампе, много элементов и жёсткие требования к взаимному положению.

Как изготавливается матрица: маршрут по операциям

Матрица - деталь с высокими требованиями к рабочим поверхностям, поэтому последним проходом идёт чистовая обработка окна.

• Анализ чертежа и модели - проверяем радиусы внутренних углов окна, уклоны стенок и доступность для фрезы.
• Программа в Mastercam или PowerMill - траектории для контура окна и рабочих поверхностей с постоянной нагрузкой.
• Заготовка - плита из выбранной стали, при необходимости закалённая, назначаются базы.
• Черновая выборка окна - снимаем основной объём, оставляя припуск на стенках.
• Получистовой проход - выравниваем припуск по контуру.
• Чистовая обработка окна и кромки - на высоких оборотах шпинделя малым шагом, получаем стенки с Ra от 0,4 мкм.
• Отверстия, зачистка и контроль - выполняем крепёжные и штифтовые отверстия, снимаем заусенцы, замеряем контур, зазоры и положение на КИМ Zeiss.

Внутренние углы окна фреза оставляет скруглёнными с радиусом, равным радиусу инструмента. Если конструкция требует острого угла, это решается на стадии чертежа: вставкой или радиусом, допустимым для вашей детали.

Точность матрицы: что мы держим и как проверяем

Для матрицы критичны контур окна, перпендикулярность стенок и положение окна относительно базовых отверстий. Контур задаёт форму штампуемой детали. Перпендикулярность определяет равномерность зазора по глубине. Положение окна определяет, попадёт ли пуансон в матрицу при сборке штампа.

Контур и перпендикулярность мы измеряем на КИМ Zeiss с погрешностью 0,0005 мм, сравнивая с исходной моделью. Положение окна относительно штифтовых отверстий записывается в протокол.

Где применяются матрицы нашего изготовления

Матрицы штампов используются в холодной листовой штамповке:

• Вырубка и пробивка деталей - кронштейны, шайбы, пластины, крепёж.
• Гибка и формовка - профили, уголки, скобы.
• Вытяжка - корпуса и стаканы.
• Опытное производство - прототипные штампы для малых серий.

Нюансы заказа матрицы штампа

Зазор и толщина заготовки

Зазор между матрицей и пуансоном составляет долю толщины штампуемого материала и зависит от его типа. Слишком малый зазор увеличивает усилие и износ, слишком большой даёт заусенец. Значение определяет конструктор штампа. Укажите его в чертеже явно: мы выдерживаем размер окна, а размер пуансона задаётся отдельно.

Провальное отверстие и угол ухода

Под рабочим пояском окна обычно делают расширение для провала вырубленной детали. Его геометрию мы выполняем по чертежу. Если расширение в чертеже не указано, но оно необходимо для работы, мы напомним об этом при анализе модели.

Переточка и ресурс

Матрица изнашивается и периодически затачивается, при этом высота рабочего пояска уменьшается. Запас на переточку закладывает конструктор. При заказе укажите, сколько переточек вы планируете, чтобы мы учли высоту заготовки.

Крепление матрицы и опорная плита

Матрица крепится к плите винтами и фиксируется штифтами, а под неё часто ставят закалённую опорную пластину, чтобы матрица не продавливалась в плиту. Положение винтовых и штифтовых отверстий мы выдерживаем по координатам. Укажите в чертеже диаметры штифтов и класс посадки, иначе придётся угадывать по сборочному чертежу.

Отвод отхода и забивание окна

Вырубленная деталь или отход должны свободно уходить вниз. Если окно сужается или имеет неровные стенки, отход заклинивает, а штамп останавливается. Поэтому провальное расширение под окном выполняется с уклоном и чистыми стенками. При необходимости укажите угол провала, мы выдержим его по чертежу.

Запас на износ и переточку рабочей поверхности

Режущая кромка матрицы изнашивается, и её периодически затачивают шлифованием торца. Каждая переточка снимает слой металла и уменьшает высоту матрицы, поэтому в чертеже закладывается запас по высоте. Сообщите, сколько переточек вы планируете, и мы подтвердим, что выбранная толщина плиты это позволяет.

Матрица для малой серии и для массового выпуска

Для нескольких сотен штамповок хватает матрицы из конструкционной стали или даже алюминия, для сотен тысяч нужна закалённая инструментальная. Укажите ожидаемый тираж: мы подскажем, какой материал и твёрдость имеет смысл заложить, чтобы не переплачивать за ресурс, который вы не используете, и не получить матрицу, выбывающую после первой партии.

Партии, сроки и что влияет на стоимость

Стоимость матрицы считаем по чертежу или модели за один рабочий день. Влияют:

• Размер и сложность окна - сложный контур с мелкими радиусами обрабатывается долго.
• Материал и твёрдость заготовки - закалённая сталь обрабатывается медленнее отожжённой.
• Требования к шероховатости стенок - Ra 0,4 мкм достигается мелким шагом.
• Число окон - каждое отдельная операция.
• Комплектность - матрица в паре с пуансоном дешевле на изделие.

Прототип принимаем от 1 шт, серию от 10 шт. От 100 шт предусмотрена скидка 15-20 %, постоянные заказчики могут оформить рамочный договор. Срок изготовления от 3 дней.

Что прислать для расчёта

Нужны чертёж в PDF и 3D-модель в STEP или IGES. Укажите материал и твёрдость заготовки, зазор между матрицей и пуансоном, шероховатость стенок. Если матрица нужна по образцу, мы снимем размеры на КИМ. Подробнее - что прислать для расчёта детали. Простые плиты и обоймы дешевле заказать как обработку 2D фрезерованием.

Документы на партию и гарантия

К партии прикладываем паспорт изделия, акт ОТК, протокол КИМ и сертификат на материал. Документы хранятся 5 лет, повторный заказ запускается по готовой программе. Гарантия соответствия чертежу - 30 дней.

Частые вопросы

Да, скоростная обработка позволяет фрезеровать закалённые стали до 60 HRC напрямую. Это исключает деформацию, которая появляется при закалке уже готовой детали.

Фреза даёт радиус, равный радиусу инструмента. Острый угол решается конструкцией: составной матрицей или допустимым радиусом. Мы сообщим об этом при анализе модели.

Да, комплект матрицы и пуансона заказывается вместе. Зазор между ними задаётся чертежом.

Только для прототипов и очень малых серий. Для рабочего штампа нужна инструментальная сталь.

Да, мы снимем размеры на КИМ. Износ кромки на образце учтём при согласовании номинала.

Фрезерованием получается Ra от 0,4 мкм. Более гладкая поверхность доводится отдельной операцией.