Đấm chính xác tốc độ cao và tạo hình vi mô trong khuôn: từ kết nối điện tử đến lõi vi mô
Giới thiệu: Thử thách cực đoan trong thời đại vi mô
Nhiều hàng đầu nối chính xác bên trong điện thoại thông minh, lõi thép silicon siêu mỏng của động cơ dẫn động ô tô năng lượng mới, vỏ chắn tần số vô tuyến của trạm gốc 5G - tất cả các sản phẩm này đều không dựa vào công nghệ dập chính xác tốc độ cao. Tốc độ dập của máy dập tốc độ cao hiện đại có thể đạt hơn 1200 lần mỗi phút, trong khi yêu cầu về độ chính xác chiều của phôi thường trong vòng ±0.01mm hoặc thậm chí ±5μm. Điều này có nghĩa là trong một chu kỳ dập cứ 0,05 giây, vật liệu phải hoàn thành nhiều quy trình như cho ăn, hướng dẫn, dập, uốn, kéo dài, tấn công răng và thậm chí cả đinh tán, và lỗi tích lũy của mỗi quy trình phải được kiểm soát trong dải dung sai cực hẹp.
Bài viết này tập trung vào động lực học của hệ thống thiết bị - khuôn - vật liệu - quá trình dập chính xác tốc độ cao và các công nghệ tích hợp như tạo hình vi mô trong khuôn (tấn công trong khuôn, đinh tán trong khuôn, đinh tán lõi sắt), cung cấp hướng dẫn kỹ thuật để xử lý các bộ phận dập có giá trị gia tăng cao.
Động lực học hệ thống của dập tốc độ cao
1.1 Các chỉ số kỹ thuật chính của máy ép tốc độ cao
Số lần đột quỵ của máy đục lỗ thông thường có thể đạt 600 lần / phút, nhưng máy đục lỗ chính xác tốc độ cao thực sự thường cao hơn 800 lần / phút, tối đa có thể đạt 2500 lần / phút. Các chỉ số cốt lõi bao gồm: đường cong chuyển động trượt (đường cong hình sin so với đường cong hình thang cải tiến), độ chính xác lặp lại động của điểm chết dưới (trong vòng ±0.01mm), độ cứng của khung và thiết kế giảm rung. Công nghệ truyền động trực tiếp servo dần dần thay thế cấu trúc ly hợp bánh đà truyền thống trong lĩnh vực tốc độ cao, có thể thực hiện kiểm soát lập trình tốc độ và hành trình, cực kỳ có lợi cho việc tạo hình vi mô phức tạp.
1.2 Hệ thống cho ăn và hướng dẫn
Khi dập tốc độ cao, độ chính xác cho ăn trực tiếp xác định vị trí dập. Bộ nạp con lăn kết hợp với kẹp khí nén đã dần được thay thế bằng bộ nạp cam điều khiển động cơ servo, lỗi cho ăn có thể được kiểm soát trong vòng ±0.02mm. Cấu hình tiên tiến hơn là hệ thống hướng dẫn quang học: CCD độ phân giải cao được cài đặt tại cổng vào khuôn, phát hiện cạnh dây đeo hoặc lỗ hướng dẫn được chế tạo sẵn trong thời gian thực, động cơ servo cho ăn được điều chỉnh thông qua vòng kín.
1.3 Động lực học khuôn và kiểm soát rung
Ở tốc độ cực cao, khuôn lồi và khuôn lõm của khuôn sẽ tạo ra biến dạng và rung động đàn hồi nhỏ. Cấu trúc và phương pháp buộc chặt của khuôn phải được tối ưu hóa thông qua phân tích phương thức để tránh cộng hưởng. Tấm cố định khuôn lồi nên được làm bằng thép hợp kim cứng cao và được thiết kế nhẹ. Ngoài ra, lò xo nitơ được sử dụng thay vì lò xo kim loại làm nguồn lực dỡ hàng, vì lực động của nó ổn định hơn.
II. Triết lý thiết kế của khuôn tiến bộ cacbua
2.1 Cấu trúc khuôn và sắp xếp bước làm việc
Số bước làm việc của khuôn tiến bộ chính xác thường đạt 20 ~ 40, thứ tự sắp xếp theo sau: lỗ chính, lỗ thô, lỗ bên trong, hình dạng uốn cong và tạo thành tách biệt. Đối với các bộ phận nhỏ, cần phải tách hoàn toàn ở bước cuối cùng để tránh một bộ phận nhỏ bị mắc kẹt trong khuôn. Việc thiết lập các bước trống (trạm làm việc trống) là rất quan trọng trong khuôn tốc độ cao, để lại chỗ cho việc thay đổi khuôn hoặc thêm cảm biến trong tương lai.
2.2 Khoảng cách xả và kiểm soát gờ
Khoảng cách xả (khoảng cách một bên giữa khuôn lồi và khuôn lõm) ảnh hưởng đến chiều cao gờ và chất lượng mặt cắt. Đối với vật liệu mỏng có độ dày 0,1 ~ 0,5mm, khoảng cách xả chính xác thường là 3% ~ 6% độ dày vật liệu. Nhưng khi độ dày vật liệu nhỏ hơn 0,2mm, biến động khoảng cách tương đối do xử lý cạnh cắt khuôn lõm và độ lệch tâm lắp ráp sẽ tăng lên đáng kể, phải sử dụng tia lửa điện siêu nhỏ để cắt một lần để tạo thành miếng chèn khuôn lõm.
Tiêu chuẩn công nghiệp về chiều cao gờ: lớp đầu nối yêu cầu ít hơn 10% độ dày vật liệu và không quá 0,02mm. Chiến lược đối phó: Sử dụng cấu trúc Fine Blanking - tấm ép với vòng răng hình chữ V, nhưng bị giới hạn bởi kích thước khuôn và chi phí, chỉ áp dụng cục bộ ở các trạm làm việc chính.
2.3 Làm mát và chống dính
Dập liên tục tốc độ cao sẽ tạo ra nhiệt ma sát, dẫn đến nhiệt độ khuôn lồi tăng lên và vật liệu dễ dính. Giải pháp: Tích hợp kênh làm mát nhỏ bên trong khuôn hoặc sử dụng kết hợp cacbua + lớp phủ và tăng lượng phun nhiên liệu để làm mát cưỡng bức.
Bộ sưu tập công nghệ tạo hình vi mô trong khuôn
3.1 Tấn công trong khuôn và đinh tán trong khuôn
Sau khi dập truyền thống cần máy khai thác để xử lý từng sợi một, hiệu quả thấp và tăng doanh thu. Máy khai thác trong khuôn thông qua đầu máy khai thác được lắp đặt ở khuôn dưới, sử dụng chuyển động thanh trượt của máy đục lỗ để điều khiển vòi quay, hoàn thành khai thác trên dây đeo, độ chính xác có thể đạt 6H, tốc độ được đồng bộ hóa với nhịp dập.
Nối trong khuôn đề cập đến việc hoàn thành việc lắp ráp các bộ phận dập và đai ốc, đinh tán hoặc các bộ phận dập khác trong cùng một khuôn. Các bộ phận đinh tán được đưa vào khuôn thông qua cơ chế cho ăn và hoàn thành ép đinh tán hoặc lật khi thanh trượt đi xuống.
3.2 Công nghệ tự động xếp chồng lõi sắt động cơ
Lõi stator và rôto của động cơ được làm bằng hàng trăm miếng thép silicon có hình dạng giống nhau. Quá trình truyền thống là dán hoặc hàn riêng sau khi dập. Công nghệ xếp chồng tự động sử dụng khuôn lồi đặc biệt của khuôn tiến bộ để đục lỗ hình vòng (điểm khóa đinh tán) trên mỗi miếng, khi miếng tiếp theo được xếp chồng lên nhau, điểm lồi được ép vào hố của lớp trước để tạo thành kết nối nhiễu. Kiểm soát mỗi miếng xoay một góc nhất định có thể loại bỏ lỗi hướng độ dày và đồng thời cải thiện hiệu suất từ tính.
Công nghệ này yêu cầu kiểm soát độ dày xếp chồng có độ chính xác cực cao (dung sai độ dày trên mỗi miếng ±0.002mm) và tự động phát hiện số lượng cán trong quá trình dập, tự động xả lõi sắt sau khi đạt đến số lượng miếng được xác định trước.
3.3 Quá trình trộn khắc + dập của khung chì
Khung chì mật độ cao (khoảng cách chân dưới 0,3mm) truyền thống sử dụng khắc hóa học, nhưng chu kỳ sản xuất dài và không có lợi cho bảo vệ môi trường. Quá trình trộn dập chính xác + khắc cục bộ đang được áp dụng: trước tiên sử dụng khuôn tiến bộ để dập ra hình dạng và đường viền thô của chân, sau đó sử dụng laser hoặc khắc hóa học để hoàn thiện các khe hở nhỏ giữa các chân, đảm bảo cạnh chân mịn và không có gờ.
Các khiếm khuyết và chẩn đoán phổ biến của dập tốc độ cao
Loại khiếm khuyết Phương pháp chẩn đoán nguyên nhân điển hình
Burr bất thường tăng lên, khuôn lồi bị mòn, khoảng trống tăng lên, cho ăn không đồng bộ, máy quang phổ để quan sát bên trong khuôn, kính hiển vi để đo burr
Lỗ nhỏ chặn chất thải nổi lên, khuôn lõm bị mòn, cảm biến áp suất dính dầu theo dõi, kiểm tra áp suất thổi chất thải
Lõi sắt xếp chồng lên nhau sóng cao tấm thép silicon độ dày sai số tích lũy, lực hấp dẫn không ổn định, đo độ dày laser trực tuyến, cảm biến giám sát độ sâu điểm hấp dẫn
Vòi răng thối trong khuôn bị mòn, lệch thời gian đồng bộ, độ cứng vật liệu cao, theo dõi rung, xử lý ủ hoặc thay thế vòi
V. Giám sát trực tuyến và kiểm soát thích ứng
Dập tốc độ cao phải thực hiện giám sát chất lượng mà không cần thời gian chết. Các chương trình chính bao gồm: hệ thống giám sát trọng tải (dạng sóng áp suất xả của mỗi trạm được so sánh với dạng sóng tiêu chuẩn, độ lệch vượt quá ngưỡng báo động), phát hiện quang điện (số lượng chùm che chắn khi các mảnh nhỏ rơi xuống), và ánh sáng nhấp nháy + camera độ phân giải cao (chụp ảnh tĩnh trong chuyển động tốc độ cao, phát hiện gờ hoặc thiếu vật liệu).
Xưởng dập hàng đầu đã thực hiện kiểm soát vòng kín đầy đủ: hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ dập hoặc lượng bôi trơn theo xu hướng chiều cao gờ, hoặc nhắc nhở mài khuôn lồi.
Xu hướng tương lai: Khuôn dập vi mô và sản xuất phụ gia
Với sự gia tăng nhu cầu về thiết bị đeo, thiết bị y tế vi mô, dập lá kim loại có độ dày dưới 0,05mm đã trở thành hàng đầu. Điều này đòi hỏi khuôn dập vi mô (đường kính khuôn lồi lên đến 0,1mm), được sản xuất bằng quy trình tia lửa điện siêu nhỏ hoặc UV-LIGA. Đồng thời, sản xuất phụ gia (in 3D) được sử dụng để sản xuất các miếng dán khuôn cacbua với các kênh làm mát theo hình dạng, giải quyết hiệu quả vấn đề tản nhiệt của khuôn nhỏ.
Kết luận
Dập chính xác tốc độ cao là đầu kim tự tháp công nghệ trong lĩnh vực dập kim loại, nó tích hợp kiến thức đa ngành như động lực học cơ khí, bộ ba vật liệu, đo lường và kiểm soát chính xác. Được thúc đẩy bởi nhu cầu kép của các phương tiện năng lượng mới và điện tử 3C, các doanh nghiệp có thể đạt được hàng nghìn xung mỗi phút và duy trì độ chính xác ở mức micron chắc chắn sẽ chiếm vị trí cốt lõi của giá trị gia tăng cao trong chuỗi công nghiệp toàn cầu.
BQUQ là nhà sản xuất dập kim loại chuyên nghiệp, xin vui lòng gửi bản vẽ cho chúng tôi, công ty chúng tôi sẽ báo giá cho bạn trong vòng 12 giờ.
