금속 스탬핑 다이 만들기: 원시 강철에서 첫 번째 히트까지

금속 스탬핑 다이 제작이 실제로 의미하는 것

에 대한 정보를 검색하시면금속 스탬핑 다이 만들기, 당신은 일반적으로 두 가지 극단 중 하나에 도달합니다. 얇은 판금에 구멍을 뚫는 애호가 또는 방정식으로 가득 찬 빽빽한 교과서 장입니다. 이 기사는 이러한 세계 사이의 격차를 메우고 원시 강철부터 첫 번째 생산 성공까지 전문적인 금형 제작이 실제로 어떤 모습인지 안내합니다.

스탬핑 다이란 무엇이며 제작에는 무엇이 포함됩니까?

그렇다면 제조에서 다이란 무엇입니까? 기본적으로 스탬핑 다이는 가압력에 따라 판금을 절단, 굽힘 또는 완성된 모양으로 형성하는 두 개의 결합 반쪽으로 구성된 정밀 도구입니다. 위쪽과 아래쪽 절반에는 재료를 찾고, 작업을 수행하고, 완성된 부품을 릴리스하기 위해 함께 작동하는 펀치, 다이 캐비티, 스트리퍼, 파일럿 및 가이드 구성 요소가 들어 있습니다. 간단한 스탬핑 정의: 생산 속도에 맞춰 평평한 시트를 3차원 구성 요소로 변환하는 높은-힘 공정입니다.-

그러나 여기에는 대부분의 콘텐츠가 간과하는 차이점이 있습니다. 스탬핑 다이를 작동한다는 것은 이를 프레스와 작동 부품에 로드하는 것을 의미합니다. 하나를 만든다는 것은 공구강 블록의 모든 구성요소를 엔지니어링하고, 미크론{2}}수준의 공차로 가공하고, 강화하고, 생산에 들어가기 전에 허용 가능한 부품을 생산한다는 것을 증명하는 것을 의미합니다. 적절하게 제작된 다이가 없는 스탬핑 프레스란 무엇입니까? 아무데도 쓸모가 없는 그냥 톤수입니다.

이 기사의 범위는 전적으로 건설 측면, 즉 설계, 가공, 열처리, 검사 및 검증에 중점을 둡니다. 다이가 무엇이고 어떻게 제작되는지 묻는다면 올바른 위치에 있습니다.

왜 죽는가-정밀도가 부품 품질을 결정합니다

스탬핑 부품의 모든 치수는 스탬핑 다이가 제조된 방식을 직접적으로 추적합니다. 펀치-~-다이 간격으로 버 높이를 제어합니다. 캐비티 형상은 재료 흐름을 결정합니다. 성형 강철의 표면 마감에 따라 부품이 깨끗하게 분리될지, 흠집이 나고 들러붙을지 여부가 결정됩니다. 공차가 1/1000인치만 변동해도 불량률이 올라가고, 프레스 가동 중지 시간이 늘어나고, 적중당 비용도 늘어납니다.

다이는 각인된 부품의 DNA입니다. 모든 표면 마감 결함, 치수 오류 또는 버는 다이 제작 방법으로 거슬러 올라갑니다.

실제 수준에서 금속 스탬핑이 무엇인지 이해한다는 것은 금속 스탬핑 다이가 일반적인 도구가 아니라는 것을 인식한다는 것을 의미합니다. 이는 각각의 설계 선택, 재료 선택 및 가공 작업이 생산하는 모든 부품의 품질, 수명 및 경제성에 영향을 미치는 맞춤형{1}}장비입니다. 앞의 섹션에서는 칩 절단 이전의 디지털 엔지니어링 단계부터 시작하여 이러한 일이 어떻게 발생하는지 정확하게 분석합니다.

CAD 모델링에서 CAM 프로그래밍까지의 다이 설계 워크플로우

공구강이 절단되기 전에 스탬핑 다이는 전적으로 디지털 형상으로 존재합니다. 프런트{1}}엔드 엔지니어링 단계는 비용, 정확성 및 생산 성능이 크게 결정되는 단계이지만, 다이 제작에 관해 논의되는 대부분의 단계는 생략됩니다.현대적인 스탬핑 다이 디자인모든 구성 요소를 정의하는 3D CAD 모델링, 성형 동작을 검증하는 CAE 시뮬레이션, 각 부품을 가공할 도구 경로를 생성하는 CAM 프로그래밍이라는 세 가지 상호 연결된 디지털 분야를 사용합니다. 이 단계를 올바르게 수행하면 트라이아웃 루프, 스크랩 및 재작업이 줄어듭니다. 잘못하면 강철에서의 실수에 대한 대가를 치르게 됩니다.

펀치 및 다이 형상을 위한 3D CAD 모델링

금속 스탬핑 다이 설계는 완성된 스탬핑 부품의 3D 파라메트릭 모델로 시작됩니다. 엔지니어는 일반적으로 STEP 또는 기본 CAD 파일로 부품 형상을 가져오고 최종 형상부터 역방향 작업을 시작하여 다이가 어떻게 형성되어야 하는지 정의합니다. 이러한 역-엔지니어링 접근 방식은 판금 스탬핑 설계가 일반 기계 설계와 다른 점입니다. 단순히 솔리드 구성요소를 모델링하는 것이 아닙니다. 당신은 수백만 번 부품을 생성할 네거티브 공간과 모션을 모델링하고 있습니다.

파라메트릭 모델링은 모든 차원이 관계에 의해 결정된다는 것을 의미합니다. 펀치 반경을 변경하면 결합 다이 캐비티, 스트리퍼 개구부 및 백킹 플레이트 포켓이 모두 자동으로 업데이트됩니다. 이러한 연관성은 조립 중에 간섭을 일으키는 불일치를 방지합니다. 펀치는 절단 프로파일, 랜드 길이 및 전단 각도를 사용하여 모델링됩니다. 다이 블록은 스탬핑되는 특정 재료 및 두께에 대해 적절한 간격을 가진 캐비티 형상을 받습니다. 스트리퍼, 파일럿, 가이드 핀 및 힐 블록은 모두 동일한 어셈블리 모델 내에서 형태를 취하므로 모든 구성 요소가 조화로운 시스템으로 작동합니다.

스트립 레이아웃은 이 모델링 단계에서 중요한 부분입니다. 설계자는 플랫 스트립이 중첩되는 방식, 부품 사이에 배치되는 재료의 양, 캐리어 탭이 연결되는 위치, 스테이션을 분리하는 피치 거리를 결정합니다. 잘 계획된-스트립 레이아웃은 재료 활용과 성형력 분포 및 공급 안정성의 균형을 유지합니다. 불쌍한 중첩은 재료를 낭비합니다. 잘못된 순서는 다이를 고르지 않게 마모시키는 불균형한 힘을 생성합니다.

성형 거동을 예측하기 위한 CAE 시뮬레이션

고강도 강철로 복잡한 형상을 프레스할 때 드로우 월이 균열 지점까지 얇아졌는데 다이 캐비티를 이미 가공한 후에야 발견했다고 상상해 보세요. 그 시나리오는 일반적이었습니다. 오늘날 CAE 시뮬레이션은 물리적 도구가 존재하기 전에 이러한 오류를 예측하므로 금형 엔지니어가 사용할 수 있는 가장 가치 있는 금속 스탬핑 기술 중 하나입니다.

유한 요소 분석은 블랭크 홀더 접촉, 펀치 이동, 공동으로의 재료 흐름 및 그에 따른 탄성 회복 등 전체 성형 공정을 모델링합니다. 시뮬레이션은 지지되지 않는 영역의 주름, 좁은 반경의 얇아짐, 변형이 재료 한계를 초과하는 균열을 식별합니다. 또한 가압력이 제거되면 성형된 금속이 부분적으로 모양을 회복하는 경향인 스프링백을 예측합니다. 고강도 강철의 경우-스프링백이 부품의 공차를 완전히 벗어날 정도로 심각할 수 있습니다.고급 시뮬레이션 도구이제 전체 부품 표면에 걸쳐 스프링백 크기를 계산하므로 엔지니어는 시험 중에 수정 사항을 쫓는 대신 사전에 다이 형상을 보정할 수 있습니다.

이러한 보상은 다이 페이스를 의도적으로 수정하여 부품이 올바른 최종 형상으로 되돌아가도록 하는 방식으로 작동합니다. 시뮬레이션 없이 엔지니어들은 물리적인 시행-및-오류에 의존하여 추측에 지나치게 의존하고 비용이 많이 드는 다이 재컷을 반복했습니다. 스탬핑 기술은 하드 툴링을 시작하기 전에 금속 스탬핑 프로토타입을 디지털 방식으로 검증할 수 있는 지점까지 발전하여 개발 일정을 몇 주 단축하고 전체 물리적 샘플링 라운드를 제거했습니다.

CAM 프로그래밍 및 도구 경로 전략

형상이 잠기고 시뮬레이션이 검증되면 CAM 프로그래밍은 설계를 기계 지침으로 변환합니다. 모든 다이 구성 요소의 모든 윤곽, 포켓 및 프로파일에는 표면 마감, 치수 정확도 및 사이클 시간의 균형을 맞추는 도구 경로가 필요합니다. 이는 스탬핑 설계 결정이 제조 현실과 만나는 지점입니다.

CAM 프로그래머는 벌크 재료를 신속하게 제거하여 준마무리 및 마감 처리를 위한 재고를 남겨두는 황삭 전략을 정의합니다. 그들은 윤곽이 있는 캐비티를 위한 볼{2}}노즈 엔드밀, 평면 표면을 위한 플랫 엔드밀, 좁은 코너를 위한 작은{3}}직경 공구 등 특정 기능에 맞는 커터 형상을 선택합니다. 일정한 칩 부하를 갖는 고속-가공과 같은 공구 경로 전략은 절삭력을 줄이고 공구 수명을 연장합니다. 이는 열처리 후 60+ HRC에서 경화 공구강을 가공할 때 중요합니다.

복합 곡선과 언더컷이 있는 복잡한 다이 프로파일의 경우 5축 동시 프로그래밍이 커터 방향을 표면에 최적으로 유지하여 스캘럽 높이를 줄이고 수작업 연마를 최소화합니다. 더 간단한 평면 형상에는 3축 작업만 필요할 수 있습니다. 프로그래머는 형상의 복잡성과 공차 요구사항을 기반으로 구성요소별로 이러한 결정을 내립니다.

컨셉부터 기계 준비 프로그램까지의 일반적인 금속 스탬핑 설계 워크플로는{0}}정의된 순서를 따릅니다.

1. 부품 형상 가져오기 및 타당성 검토
2. 스트립 레이아웃, 중첩 및 작업 순서
3. 완전한 파라메트릭 연관성을 갖춘 다이 구성요소 모델링
4. 성형 시뮬레이션, 스프링백 예측 및 다이 페이스 보상
5. CNC용 공구 경로 생성, 시뮬레이션 검증 및{0}}후처리

각 단계는 다음 단계에 영향을 미칩니다. 시간을 절약하기 위해 시뮬레이션을 건너뛰는 경우 거의 항상 재작업 비용이 더 많이 듭니다. 성급하게 CAM을 프로그래밍하면 표면 마감이 좋지 않아 과도한 수작업이 필요합니다. 디지털 단계에서는 규율이 배당금을 지급하는 단계입니다. 일단 강철 절단을 시작하면 변경 비용이 기하급수적으로 더 커지기 때문입니다. 디지털 모델에서 실제 금속으로의 전환, 즉 다이 구성 요소의 실제 가공은 구성의 복잡성이 가장 명확하게 드러나는 곳입니다.

스탬핑 다이의 유형과 구성의 차이점

모든 스탬핑 다이가 동일한 방식으로 제작되는 것은 아니며 구성 복잡성은 유형에 따라 크게 다릅니다. 단일-스테이션 블랭킹 다이에는 몇 주간의 가공이 필요할 수 있습니다. 자동차 스탬핑 다이 애플리케이션을 위한 20개 스테이션 프로그레시브 다이는 수십 개의 상호 연관된 구성 요소에 걸쳐 수개월의 정밀 작업이 필요할 수 있습니다. 스탬핑 다이의 유형을 이해하면 빌드 전략, 공차 및 비용이 프로젝트마다 크게 다른 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다.

단일-스테이션 다이와 컴파운드 다이 비교

단일{0}}스테이션 다이는 판금 스탬핑 다이의 가장 간단한 범주를 나타냅니다. 각 프레스 스트로크는 블랭크, 피어싱 또는 단일 형태 등 하나의 작업을 수행합니다. 하나의 정렬 문제로 하나의 결합 도구 세트를 구축하기 때문에 구축은 상대적으로 간단합니다. 간단한 다이는 와셔 절단 또는 브래킷의 장착 구멍 뚫기와 같은 기본 작업을 처리합니다.

복합 다이는 복잡성을 한 단계 높입니다. 단일 스테이션에서 단일 스트로크로 여러 절단 작업을 수행합니다. 일반적인 복합 다이는 외부 프로파일을 비우고 동시에 내부 구멍을 뚫을 수 있습니다. 여기서 건설 과제는 동심도입니다. 모든 펀치와 다이 개구부는 모두 동시에 재료와 맞물리기 때문에 정확하게 정렬되어야 합니다. 공차가 엄격해지며 다이 메이커는 동시 절삭력에 따른 편향을 고려해야 합니다.

콤비네이션 다이는 절단과 성형을 한 번의 스트로크로 혼합하여 한 단계 더 발전합니다. 단일 프레스 주기로 모양을 비우고 컵에 그릴 수 있습니다. 이를 구축하려면 금형 제조업체가 동일한 도구 내에서 전단 간격과 성형 반경을 모두 관리해야 하며, 이는 결합 작업 중에 재료가 어떻게 흐르는지에 대한 세심한 주의가 필요합니다. 그러나 이들 모두는 단일-스테이션 도구입니다. 여러 스테이션을 통해 스트립을 처리하는 스테이지 툴링으로 이동할 때 빌드 복잡성이 실제로 증가합니다.

프로그레시브 다이 구성 및 스테이션 시퀀싱

프로그레시브 다이는 대용량 스탬핑의 핵심입니다.- 이들은 각 프레스 스트로크마다 여러 스테이션에서 일련의 작업을 수행하여 점차적으로 금속 스트립을 완성된 부품으로 변환합니다. MetalForming Magazine이 설명하는 것처럼 프로그레시브 다이는 두 개 이상의 스테이션에서 동시에 기본 판금 작업을 수행하며 스트립은 자동화된 공급 시스템을 통해 각 스트로크 동안 미리 정해진 거리만큼 이동합니다.

원칙적으로는 간단하게 들립니다. 실제로 하나를 만드는 것은 도구 및 금형 제조에서 가장 까다로운 작업 중 하나입니다. 이유는 다음과 같습니다.

• 역-간-정렬:모든 스테이션은 미크론 내에서 다른 모든 스테이션에 상대적인 위치를 유지해야 합니다. 10개 스테이션에 걸쳐 누적 이동량이 0.01mm라도 허용 오차 범위를 벗어나는 부품이 생산됩니다. 다이 메이커는 공통 데이텀의 모든 스테이션 기능을 가공하고 전체 다이 세트에 걸쳐 정렬을 확인합니다.
• 피치 제어:피치는 스트로크 사이에서 스트립이 전진하는 고정된 거리입니다. 모든 스테이션의 모든 기능은 정확한 피치 배수로 간격을 두어야 합니다. 스테이션 3의 피어싱 펀치가 스테이션 8의 폼 툴링에서 0.02mm 떨어진 피치에 위치하면 해당 기능은 완성된 부품에 정렬되지 않습니다.
• 스트립 가이드 및 리프팅:스트립은 형성된 형상에 걸리거나 리프터 사이에서 늘어짐 없이 모든 스테이션을 통해 원활하게 공급되어야 합니다. 바 리프터, 스톡 가이드 및 스테이션 사이의 릴리프 포켓은 모두 수평 이송 평면을 유지하기 위해 정밀 가공이 필요합니다.
• 간{0}}역 시간:조종사는 각 작업이 시작되기 전에 스트립 위치를 등록하기 위해 이전에 뚫린 구멍에 들어갑니다. 이 조종사는 스트리퍼 및 리프터와 협력하여 진입 및 후퇴해야 합니다. 타이밍 오류로 인해 스트립이 손상되거나 등록이 누락될 수 있습니다.

판금 스탬핑 다이에 네거티브 및 포지티브 바이패스 노치를 사용하는 것도 프로그레시브 다이 구성에서 중요한 역할을 합니다. 스트립 가장자리의 이러한 노치는 피치 위치에 대한 물리적 기준점을 제공하고 센서가 손상을 일으키기 전에 짧거나 긴 피드를 감지할 수 있도록 합니다. 올바른 형상과 위치로 노칭 스테이션을 구축하는 것은 다이의 첫 번째 정렬-중요한 작업 중 하나입니다.

진보적인 응용 분야를 위한 강철 스탬핑 다이를 제작하려면 부품 제조에서도 탁월한 일관성이 필요합니다. 모든 펀치, 다이 인서트 및 백킹 플레이트는 평평하고 평행하게 연삭되어야 합니다. 가이드 핀과 부싱은 동적 프레스 하중 하에서 상부 슈와 하부 슈를 정렬 상태로 유지해야 합니다. 프로그레시브 다이는 단순한 스테이션 모음이 아닙니다. 이는 각 구성 요소가 다른 모든 구성 요소의 성능에 영향을 미치는 조정된 기계 시스템입니다.

대형 또는 깊은 -인발 부품용 트랜스퍼 다이

트랜스퍼 스탬핑은 다른 접근 방식을 취합니다. 부품을 캐리어 스트립에 부착한 상태로 유지하는 대신, 개별 블랭크는 첫 번째 스테이션에서 자유롭게 절단되고 그리퍼 또는 셔틀 메커니즘을 통해 후속 스테이션 간에 기계적으로 전달됩니다. 이 방법은 성형 중에 스트립에 연결된 상태를 유지할 수 없는 대형 부품, 깊게 그려진 쉘 및 형상에 적합합니다.

트랜스퍼 다이를 제작하면 그 자체로 복잡성이 발생합니다. 각 스테이션은 독립적인 도구로 기능하지만 모두 환승 시스템과 정확한 정렬을 공유해야 합니다. 그리퍼 위치, 부품 방향 및 스테이션-간-간격은 기계적 전달 메커니즘과 정확히 일치해야 합니다. 구조적 차체 패널, 도어 내부 및 딥드로잉 하우징용 자동차 스탬핑 다이는 부품 크기와 드로우 깊이가 프로그레시브 스트립이 수용할 수 있는 수준을 초과하기 때문에 일반적으로 트랜스퍼 구성을 사용합니다.

아래 표에서는 이러한 유형의 스탬핑 다이에 따라 구성 요구 사항이 어떻게 다른지 비교합니다.

단일 역에서 진보적 건설 또는 환승 건설로의 도약은 단지 역을 추가하는 문제가 아닙니다. 이는 다이를 계획하고 가공하고 검증하는 방법에 있어서 근본적인 변화입니다. 스테이션이 추가될 때마다 중요한 치수의 수,-미크론 미만의 정확도가 필요한 구성 요소의 수, 함께 작동해야 하는 상호 작용의 수가 증가합니다. 정밀성 요구 사항의 증가로 인해 금형 제조업체는 각 구성 요소의 중추를 형성할 공구강을 선택할 때 재료 선택에 직면하게 됩니다.

스탬핑 대상에 따라 공구강 선택

다이는 그것이 만들어지는 강철만큼만 내구성이 있으며 올바른 등급은 거의 전적으로 스탬핑할 판금에 따라 달라집니다. 연강, 스테인리스, 알루미늄 및 고강도-강도 합금은 각각 툴링에 서로 다른 응력을 가합니다. 일부는 마모를 통해 가장자리가 점차적으로 마모됩니다. 다른 것들은 부서지기 쉬운 강철을 깨뜨리는 날카로운 충격 하중을 전달합니다. 스탬핑 재료를 고려하지 않고 펀치, 다이 블록 및 성형 인서트용 금속 스탬핑 재료를 선택하는 것은 노면을 모르고 타이어를 선택하는 것과 같습니다.

공구강 등급 및 스탬핑 용도

5가지 재료 범주는 생산 스탬핑에 사용되는 대부분의 다이 구성 요소를 포괄합니다. 각각은 경도-인성 스펙트럼에서 서로 다른 위치를 차지하고 각각 특정 실패 모드에 적합합니다.

D2 공구강연마 마모로 인해 공구 수명이 제한되는 경우 기본 선택입니다. 높은 크롬 카바이드 함량으로 인해 장기간 생산 중에도 날카로운 절삭날이 유지됩니다. 스탬핑 강철 및 코팅 재료의 대량 블랭킹 ​​및 피어싱의 경우 D2는 최고의 가장자리 유지력을 제공합니다. 그러나 강한 충격을 견딜 수 있는 인성이 부족하므로 충격 하중이 지배적인 두꺼운 게이지 성형 스테이션에는 적합하지 않습니다.

A2 공구강단일 실패 모드가 명확하게 지배적이지 않을 때 가장 잘 작동합니다. 적당한 충격을 처리할 수 있는 충분한 인성과 내마모성의 균형을 유지하므로 여러 스테이션에서 마모, 하중 및 주기적 충격이 혼합된 조건을 경험하는 프로그레시브 다이에 실용적인 선택이 됩니다. 조회수가 1,000,000회 미만인 중간 규모-생산의 경우 A2가 가장 비용 효과적인 성능을 제공하는 경우가 많습니다.{7}}

S7 공구강무엇보다 강인함을 우선시합니다. 특히 무거운-게이지 스탬핑이나 공격적인 피어싱 하중이 있는 스테이션에서 반복적인 충격으로 펀치에 칩이나 균열이 발생하는 경우 S7은 더 높은-초경 등급을 파손시키는 주기적 응력을 흡수합니다. 이는 더 낮은 경도(56-58 HRC)에서 작동하지만 D2 또는 M2보다 피로 균열에 훨씬 더 잘 견딥니다.

M2 고속-강마모와 압축 하중이 모두 파손에 영향을 미치는 간격을 채웁니다. 높은 지속 압력 하에서 가장자리 형상을 유지해야 하는 펀치는 M2의 경도(60-65 HRC)와 압축 강도 조합의 이점을 누릴 수 있습니다. D2에 비해 변형에 더 잘 견딥니다. S7에 비해 더 날카로운 모서리를 더 오래 유지합니다.

텅스텐 카바이드인서트는 기존 공구강보다 최대 30배 더 뛰어난 내마모성을 제공합니다. 이 제품은 수백만 주기에 걸쳐 치수 정확도를 유지하므로 초-고용량-용적 응용 분야나 마모성이 높은 재료를 스탬핑할 때 유일한 실용적인 옵션이 됩니다. 단점: 초경은 부서지기 쉽고 가격이 비싸며 성형을 위해서는 특수 연삭이나 EDM이 필요합니다. 치명적인 파손 위험 없이는 무거운 측면 하중이나 충격을 흡수할 수 없습니다.

스탬핑 재료가 다이 설계 선택을 변경하는 방법

다이를 통과하는 판금은 어떤 등급이 어떤 위치에 속하는지 나타냅니다. 세 가지 일반적인 시나리오를 고려해보세요.

스테인레스 스틸 스탬핑이중적인 도전을 제시합니다. 304 및 316과 같은 오스테나이트 등급은 마모성이 있고 접착 마모(마모)가 발생하기 쉽습니다. 재료 가공은-성형 중에 빠르게 경화되어 절삭력이 증가하고 모서리 품질 저하가 가속화됩니다. 스테인레스 스탬핑에는 높은-경도의 툴링(일반적으로 D2 또는 절단 스테이션의 카바이드 인서트)이 필요하며, 광택 표면 및 -골링 방지 코팅이 결합되어 철강 성형 시 재료 픽업을 방지합니다.

알루미늄 스탬핑재질이 부드러워서 공구 작업이 쉬울 것 같습니다. 실제로 알루미늄 스탬핑 공정은 자체적인 문제를 야기합니다. 알루미늄은 강철 도구 표면에 달라붙는 경향이 강하여 부품 품질이 저하될 때까지 펀치 면과 다이 반경에 쌓입니다. 스탬핑된 알루미늄 판금으로 작업할 때 금형 설계자는 원시 경도보다 표면 마감 및 코팅 선택을 우선시합니다. DLC 또는 TiN-코팅된 A2 인서트는 알루미늄이 이용하는 접착 마모 메커니즘에 저항하기 때문에 더 단단한 비코팅 강철보다 성능이 뛰어난 경우가 많습니다.

고강도-강철(인장 590MPa 이상)은 경도와 인성을 동시에 요구합니다. 이 소재의 높은 성형력은 압축 시 툴링 구성 요소에 스트레스를 가하는 반면, 스프링백 경향은 더 엄격한 다이 형상을 요구합니다. M2 또는 카바이드-팁 펀치는 절단 스테이션에서 마모 부하를 처리하는 반면, S7은 충격이 지배적인 성형 스테이션에서 더 잘 작동할 수 있습니다.

초경 인서트가 경화 공구강에 비해 프리미엄 비용을 정당화하는 경우는 언제인가요?- 결정은 일반적으로 부피와 재료의 마모성에 따라 결정됩니다. 백만 개 이상의 부품을 생산하는 경우 또는 D2 모서리를 빠르게 소비하는 스테인레스 또는 고강도 합금을 스탬핑하는 경우 초경의 총 소유 비용은 여러 번의 재연마 주기 및 관련 가동 중지 시간을 없애기 때문에 강철의 총 소유 비용보다 낮습니다. 부품 수가 100,000개 미만이거나 스탬핑 작업을 위해 더 부드러운 금속을 스탬핑하는 경우 -경화 공구강이 여전히 경제적인 선택입니다.

재료 선택은 무대를 설정하지만 적절한 가공과 열처리를 통해 재료 특성이 활성화된 후에만 전체 가치를 제공합니다. 건설의 다음 단계는 신중하게 일련의 CNC 가공 작업을 통해 이러한 원시 공구강 블록을 정밀 다이 구성 요소로 변환하는 것입니다.

모든 다이 구성요소를 형성하는 CNC 가공 공정

팔레트에 있는 D2 또는 M2 블록은 순수한 잠재력입니다. 이를 작동하는 다이 구성 요소로 바꾸려면 각각 특정한 이유로 특정 단계에서 수행되는 신중한 CNC 가공 작업 순서가 필요합니다. 순서는 작업 자체만큼 중요합니다. 너무 공격적으로 거칠면 열처리 중에 부품이 휘어지는 내부 응력이 발생합니다. 경화 전에 마무리하면 담금질 중에 강철이 움직일 때 정밀도가 떨어집니다. 모든 금속 스탬핑 도구 및 다이 공장은 한 가지 원칙에 기반한 가공 논리를 따릅니다. 즉, 강철이 부드러울 때 벌크를 제거하고 강화한 다음 단단할 때 최종 크기로 가져옵니다.

열처리 전 거친 밀링 및 반가공-

다이 구성요소의 가공 수명은 어닐링 또는 사전 경화된 상태에서 시작됩니다.{0}}일반적으로 약 20~30HRC입니다. 이 부드러움에서는 재료가 쉽게 절단되고, 도구의 수명이 길어지며, 재료 제거율이 높게 유지됩니다. 황삭 작업에서는 잉여 재고의 대부분이 소진되어 이후 작업을 위한 "마감 여유"로 모든 중요한 표면에 0.5~1.0mm의 재료가 남습니다.

왜 그 수당을 남겨두나요? 두 가지 이유. 첫째, 열처리는 치수 이동을 일으킨다. 진공-으로 경화된 공구강도 담금질 중에 결정 구조가 변형되면서 약간 이동합니다. 둘째, 황삭 공정 자체에서 절삭력과 국부적인 열로 인해 잔류 응력이 발생합니다. 이 단계에서 최종 크기로 가공하면 경화 후 치수가 바뀌는 것을 볼 수 있습니다.

황삭과 열처리 사이에 섭씨 약 600도-650도에서 응력-완화 사이클을 수행하면 공격적인 절삭으로 인해 생성된 내부 응력이 완화됩니다. 준-단계를 거쳐 표면을 최종 치수(일반적으로 0.2-0.3mm)에 더 가깝게 만드는 동시에 후속 경화 주기 동안 균일한 열 침투를 보장하는 균일한 스톡 상태를 유지합니다. CNC 터닝은 이 단계에서 가이드 핀, 부싱, 원형 펀치와 같은 원형 부품을 처리하여 강철이 변형되기 전에 그물 모양에 가까운 형상을 생성합니다.

경화 후 마무리 연삭 및 고속-하드 밀링

열처리를 통해 부품의 작업 경도가 58-65 HRC가 되면 재료는 커터 아래에서 완전히 다르게 작동합니다. 이제는 전통적인 기계 가공에 저항하는 연마 요새입니다. 이 문제를 해결하는 두 가지 마무리 전략, 즉 정밀 연삭과 고속 하드 밀링이 있습니다.

표면 연삭은 다이 플레이트, 백킹 플레이트, 마모 스트립과 같은 평면 부품을 +/- 0.005 mm 이상의 평탄도 공차로 최종 두께로 만듭니다. 원통형 연삭은 부품을 미크론 내의 직경 공차로 마무리합니다. 연삭은 접근 가능한 표면에 기하학적 완벽함을 생성하는 데 탁월합니다. 처럼정밀 가공 전문가 노트, 설계에 +/- 0.002 mm 이내의 평탄도 또는 평행도가 필요한 경우 연삭이 유일한 논리적 선택이며 Ra 0.1 마이크로미터까지 표면 마감을 제공합니다.

고속-경질 밀링이 연삭의 강력한 보완재로 등장했습니다. 높은 스핀들 속도에서 카바이드 또는 PCBN 툴링을 사용하는 이 프로세스는 단열 전단을 활용합니다. 즉, 툴 접촉 시간이 너무 짧아 대부분의 열이 가공물이 아닌 칩으로 전달됩니다. 그 결과 부품 표면에 열 손상을 주지 않고 경화강에서 재료를 효율적으로 제거할 수 있습니다. 하드 밀링은 ​​표면에 압축 잔류 응력을 생성하면서 연삭보다 최대 5배 빠르게 재료를 제거할 수 있으며, 이는 실제로 반복 하중을 받는 스탬핑 툴링의 피로 수명에 도움이 됩니다.

이러한 방법들 사이의 실질적인 구분은 간단합니다. 연삭에서는 평평한 데이텀, 평행 표면 및 단순한 원통형 프로파일을 처리합니다. 하드 밀링은 ​​연삭 휠이 물리적으로 도달할 수 없는 3D 윤곽, 포켓 형상 및 복잡한 캐비티 프로파일을 처리합니다. 대부분의 다이 구성 요소에는 조립 맞춤을 위한 접지 기준 표면과 형상 형성을 위한 하드{4}}밀링 윤곽이 모두 필요합니다. 각 프로세스는 다른 프로세스가 처리할 수 없는 형상을 다루기 때문에 이러한 하이브리드 접근 방식은 금속 스탬핑 툴링 생산의 표준 관행입니다.

복잡한 다이 프로파일을 위한 5축 CNC

모든 다이 구성 요소를 3축 작업으로 마무리할 수 있는 것은 아닙니다. 성형 펀치에 복합 곡선이 있거나 다이 캐비티에 구배된 표면과 좁은 반경이 있는 깊은 벽이 있는 경우 3축 밀링 힘이 저하됩니다. 공구는 위에서만 접근할 수 있으므로 하중이 가해질 때 휘어지는 더 긴 커터가 필요하고 과도한 손 연마가 필요한 각진 표면에 가리비 자국이 남습니다.

5축 가공은 공구나 가공물을 기울여서 커터가 절단되는 표면에 대해 최적의 방향을 유지할 수 있도록 하여 이 문제를 해결합니다. 에 따르면가공능력 비교, 5축 밀은 표면 마감이 Ra 0.4마이크로미터까지인 +/- 0.0005인치의 공차를 달성하고 3축 기계에서 여러 번의 위치 조정이 필요한 복잡한 3D 표면을 단일 설정으로 가공합니다.

도구 및 다이 스탬핑 응용 분야의 경우 다음과 같은 상황에서 5축 기능이 가장 중요합니다.

• 딥 드로우 다이 캐비티표면에 수직 방향으로 짧고 견고한 툴링이 필요한 복합{0}}곡선 벽이 있는 경우
• 프로그레시브 다이 성형 스테이션수직 접근 방식으로는 접근할 수 없는 각진 형상이 있는 경우
• 복잡한 펀치 프로파일여러 언더컷 형상을 다시 고정하지 않고 가공해야 하는 경우-

그러나 모든 구성요소가 5-축 시간을 정당화하는 것은 아닙니다. 간단한 플랫 다이 플레이트, 백킹 플레이트 및 직선-벽 인서트가 3-축 장비에서 더 낮은 시간당 속도로 효율적으로 가공됩니다. 결정은 형상에 따라 내려집니다. 기능이 3축 기계에서 재배치 또는 장거리 툴링이 필요한 경우 일반적으로 5축은 더 높은 기계 속도에도 불구하고 더 낮은 총 비용으로 더 나은 정확도를 제공합니다. 고속 금속 스탬핑 기계용 금형을 제작할 때 5축 마무리를 통해 달성할 수 있는 치수 정밀도는 부품 공차를 더 엄격하게 만들고 유지 관리 간격을 더 길게 만듭니다.

원시 블록부터 조립 준비가 완료된 광택 인서트까지 일반적인 다이 구성 요소의 전체 가공 순서는 다음과 같습니다.

1. 모든 기능을 연질(어닐링) 상태로 황삭 밀링하여 중요한 표면에 0.5-1.0mm 스톡을 남깁니다.
2. 섭씨 600-650도에서 응력을 완화하여 가공으로 인한 잔류 응력을 해제합니다.
3. 균일한 스톡 여유를 사용하여 최종 치수의 0.2-0.3mm 이내로 준{0}}마감 처리
4. 목표 경도에 맞게 진공 경화 및 템퍼링을 위한 열처리로 보냅니다.
5. 기준면과 하드밀 복잡한 윤곽을 최종 치수로 마무리 연삭합니다.
6. 재료 흐름 및 부품 방출에 필요한 Ra 값으로 표면을 형성하는 최종 광택

각 단계는 다음 단계로 이어집니다. 열처리 전에 응력 완화를 건너뛰면 변형이 발생합니다. 후{2}}열처리-처리 치수를 확인하기 전에 하드 밀링을 하면 복구 가능한 한계를 넘어섰을 수 있는 부품에 기계 시간이 낭비됩니다. 이 순서의 규율은 재작업을 통해 문제를 추적하는 작업장과 전문 금속 도구 및 금형 제작 작업을 구분하는 것입니다.

정밀 연삭 및 하드 밀링은 ​​대부분의 다이 형상을 처리하지만 특정 기능은 회전 커터나 연마 휠이 달성할 수 있는 것 이상을 제공합니다. 날카로운 내부 모서리, 좁은 슬롯, 복잡한 -프로파일에는 기계적 힘이 아닌 전기 스파크를 사용하여 절단하는 완전히 다른 제거 메커니즘이 필요합니다.

복잡한 다이 형상을 위한 와이어 EDM 및 싱커 EDM

밀링 커터는 직경이 아무리 작더라도 모든 내부 모서리에 자체 크기와 동일한 반경을 남깁니다. 연삭 휠은 좁은 슬롯 내부에 들어갈 수 없습니다. 이러한 물리적 제한으로 인해 특정 스탬핑 다이 구성 요소, 특히 복잡한 판금 펀치 및 다이에는 근본적으로 다른 재료 제거 프로세스가 필요합니다. 방전 가공은 기계적 절삭력이 아닌 제어된 스파크 침식을 통해 금속을 제거하여 회전 공구가 복제할 수 없는 형상을 생성합니다.

정밀 펀치 및 다이 프로파일용 와이어 EDM

와이어 EDM은 일반적으로 직경 0.1~0.3mm의 얇은 황동 또는 코팅 와이어를 CNC- 프로그래밍 경로를 따라 공작물을 절단하는 전극으로 사용합니다. 와이어는 절대로 재료와 접촉하지 않습니다. 대신, 급속한 전기 방전으로 미세한 입자가 기화되고 탈이온수는 잔해물을 씻어내고 절단 영역을 냉각시킵니다. 와이어가 공작물을 완전히 통과하기 때문에와이어 EDM은{0}}와이어 직경 자체만큼 작은 내부 반경을 갖는 관통형 프로파일을 생성합니다., 어떤 밀링 커터보다 훨씬 더 날카롭습니다.

판금 스탬핑 다이의 경우 와이어 EDM은{0}}열 처리 후 펀치 프로파일, 다이 개구부 및 틈새 구멍을 절단하는 공정입니다. 이것이 중요하다는 것을 알게 될 것입니다. 60+ HRC에서 경화된 공구강을 절단하는 것은 재료 경도가 스파크 침식에 최소한의 영향을 미치기 때문에 와이어 EDM에서는 일상적인 작업입니다. D2, M2, 심지어 초경까지 쉽게 가공할 수 있습니다. 펀치와 다이 개구부 사이의 긴밀한 여유 관계(때로는 측면당 재료 두께의 5-8% 정도)를 요구하는 다이 스탬프 프로파일은 제어된 조건에서 +/- 0.005 mm 범위의 공차를 유지하는 와이어 EDM의 능력에 의존합니다.

여러 번의 스킴 패스를 통해 정확도와 표면 마감이 점차 개선됩니다. 대략적인 절단을 통해 재료의 대부분을 제거한 다음 2~4개의 마무리 패스를 통해 한 번에 미크론씩 삭감하여 각 패스마다 치수 정밀도와 표면 품질을 모두 향상시킵니다. 따라서 와이어 EDM은 펀치-와-다이의 맞춤이 모든 스탬핑 부품의 버 높이를 결정하는 스탬핑 다이 구성 요소의 결합 프로파일을 절단하는 데 이상적입니다.

공동 및 복잡한 윤곽을 위한 싱커 EDM

와이어 EDM이 관통 프로파일에 탁월한 반면, 싱커 EDM은 와이어가 물리적으로 생성할 수 없는 막힌 공동, 3D 윤곽 및 텍스처 표면을 처리합니다. 이 공정에서는 일반적으로 흑연이나 구리로 가공된 맞춤형 -형 전극을 사용하며 스파크 침식을 통해 공작물 속으로 "가라앉습니다". 전극의 모양은 필요한 캐비티 형상과 직접적으로 일치하며 프로세스가 진행됨에 따라 초당 수천 개의 마이크로{5}}스파크가 재료를 정밀하게 제거하는 동시에 탄화수소 오일 유전체가 열과 잔해를 관리합니다.

금속 스탬핑 다이 구조에서 싱커 EDM은 편향 없이 밀링 커터가 도달할 수 없는 복잡한 3D 표면, 코이닝 세부 사항 및 엠보싱 기능을 갖춘 캐비티를 형성하는 역할을 합니다. 또한 제어된 거칠기가 성형 중 재료 흐름을 돕는 다이 스탬프 면에 텍스처 표면을 생성합니다. 이 공정에서는 공작물에 기계적 힘이 발생하지 않습니다. 즉, 가공 중에 얇은 다이 섹션과 섬세한 형상이 왜곡되지 않은 상태로 유지됩니다.

단점은 속도와 툴링 비용입니다. 각 전극은 원하는 캐비티에 맞게 맞춤 가공되어야 하며-사용 중에 전극이 마모되어 단일 기능에 대해 여러 복사본이 필요한 경우도 있습니다. 동일한 자재량에 대해 사이클 시간은 와이어 EDM보다 느리게 실행됩니다. 그러나 경화강의 블라인드 캐비티의 경우 싱커 EDM이 유일한 실용적인 옵션으로 남아 있습니다.

표면 품질을 위한 래핑 및 폴리싱

EDM은 가공된 표면에 특징적인 재주조 층을 남깁니다. 이는 모강보다 더 단단하고 부서지기 쉬운 재응고된 재료의 얇은 영역입니다. 펀치 및 다이 개구부와 같은 부품을 절단하는 경우 이 레이어는 일반적으로 허용 가능하거나 유익할 수도 있습니다. 판금이 압력 하에서 원활하게 흘러야 하는 표면을 형성하려면 제거가 필요합니다.

래핑은 평면 또는 윤곽이 있는 랩에 미세한 연마제를 사용하여 미크론 미만 수준에서 재료를 제거하여 연삭만으로는 따라올 수 없는 평탄도와 표면 마감을 생성합니다. 이는 판금 다이의 중요한 결합 표면을 프레스 하중 하에서 균일한 접촉에 필요한 기하학적 완벽함으로 가져오는 표준 방법입니다.

연마는 표면을 구체적으로 형성하는 문제를 해결합니다. 경험이 풍부한 다이 메이커로서제작사 노트, 금속 흐름 방향으로 연마하면 마찰이 줄어들고 판금이 마모 없이 드로우 및 성형 스테이션을 통해 이동하는 데 도움이 됩니다. 그러나 모든 표면이 거울 마감 처리로 이점을 얻는 것은 아닙니다. 더 거친 인발-품질의 강철은 마이크로-곡선이 윤활유를 가두기 때문에 약간 질감이 있는 공구에 대해 실제로 더 나은 성능을 발휘합니다. 판금 스탬핑 다이에서 연마할 위치와 제어된 질감을 남길 위치에 대한 결정은 스탬핑되는 특정 재료와 각 스테이션의 성형 작업 유형에 따라 달라집니다.

EDM과 표면 마감을 함께 사용하면 금형 제조업체는 CNC 가공만으로는 제공할 수 없는 형상과 표면 상태를 제어할 수 있습니다. 이러한 공정은 금형 제작의 성형 단계를 완료합니다. 그러나 원시 형상과 표면 마감은 스탬핑 다이 구성 요소가 생산 부하에서 성능을 발휘하도록 하는 요소의 일부일 뿐입니다. 강철 자체는 생산 스탬핑에 필요한 수백만 번의 충격, 마모 주기 및 열 현상을 견디기 위해 열처리 및 보호 코팅을 통해 변형되어야 합니다.

다이 수명을 연장하는 열처리 및 표면 코팅

가공은 다이 구성 요소에 모양을 부여합니다. 열처리는 생산에 견딜 수 있는 기계적 특성을 제공합니다. 적절한 경화 및 템퍼링이 없으면 가장 정밀하게 가공된 D2 펀치라도 수천 번의 타격 내에서 스탬핑 하중으로 변형될 수 있습니다. 그리고 보호 코팅이 없으면 접착 마모로 인해 마모가 제한 요인이 되기 훨씬 전에 성형 표면이 파괴됩니다. 이 두 가지 후-가공 단계인 열처리와 코팅은 금형 수명이 승패를 좌우하는 단계입니다.

진공 경화 및 템퍼링 순서

진공 경화는 저압 챔버 내부에서 공구강을 오스테나이트화 온도까지 가열한 다음 고압의 불활성 가스를 사용하여 담금질합니다.- 진공 환경은 산화 및 탈탄을 방지하여 마무리 가공 중에 공들여 만든 표면 무결성을 보존합니다. 부품은 대기- 기반 방법에 비해 왜곡이 최소화되어 깨끗하고 치수가 안정적으로 나옵니다.

단일 담금질 사이클이 결코 전체 이야기가 아닙니다. 템퍼링은 경화 후에 이루어지며, 일반적으로 점진적으로 감소하는 온도에서 2~3주기를 거칩니다. 각 템퍼는 잔류 오스테나이트를 안정된 마르텐사이트로 변형시키고 담금질로 인한 내부 응력을 완화하며 경도와 인성 사이의 최종 균형을 조정합니다. 템퍼링 사이클을 건너뛰면 생산 중에 치수가 바뀔 수 있는 불안정한 미세 구조가 남게 되어 진단하기 어려운 점진적인 공차 손실이 발생합니다.

극저온 처리는 이러한 변화를 더욱 촉진합니다. 몇 시간에 걸쳐 제어된 하강에서 액체 질소를 사용하여 부품을 약 화씨 영하 300도까지 냉각함으로써 극저온 가공을 통해 표준 템퍼링이 남긴 잔류 오스테나이트를 변환합니다. 에 발표된 연구국제공학저널과학적으로 제어되는 초저온 공정을 통해 여러 도구 응용 분야에서 사용 수명이 200% 이상 증가한다는 사실이 문서화되었습니다.{0} 향상된 탄화물 분포와 완전한 마르텐사이트 변태를 포함한 분자- 수준의 변화는 마찰 계수를 감소시키고 치수 안정성을 영구적으로 향상시킵니다. 수백만 사이클을 실행할 것으로 예상되는 스탬핑 다이의 경우, 재연마가 필요하기 전에 기존의 열처리 후 극저온 처리를 통해 유효 다이 수명을 두 배 또는 세 배로 늘릴 수 있습니다.

마모와 마모를 줄이는 PVD 및 CVD 코팅

열처리는 벌크 재료를 최적화합니다. 코팅은 도구-와-시트의 접촉이 실제로 발생하는 표면을 보호합니다. 물리적 기상 증착(PVD) 및 화학적 기상 증착(CVD)은 일반적으로 두께가 2~5미크론인 얇은 세라믹 층을 적용하여 마찰을 크게 줄이고 스탬핑된 시트에서 다이 표면으로의 재료 이동을 방지합니다.

이것이 왜 중요합니까? 스테인레스 스틸을 스탬핑할 때 재료는 경화-되고 마모되는 경향이 있어 다이 표면에 접착제가 쌓여 부품 품질이 빠르게 저하됩니다. Ford Motor Company의 스탬핑 공장에서의 시험,디킨 대학교 연구진이 보고한 내용, 마모되기 쉬운 재료를 스탬핑할 때 TiCN- 코팅 다이가 코팅되지 않은 광택 표면에 비해 다이 수명을 20배 이상 증가시키는 것으로 나타났습니다. 코팅은 시험의 20,000주기 테스트 창 내에서 중요한 재료{4}}전달 단계를 무기한 연기했습니다.

각 코팅 유형은 특정 마모 메커니즘을 목표로 합니다.

• TiN(질화티타늄):경도가 약 2000-2500HV인 범용-마모 방지 기능. 적당한 속도와 양으로 혼합 재료 스탬핑에 비용-효과적입니다.
• TiCN(탄질화티타늄):TiN보다 경도가 높고 마찰이 적습니다. 가공 경화된 표면이 가장자리 마모를 가속화하는 스테인레스 스틸 금속 스탬핑 응용 분야를 포함한 연마성 재료에 탁월합니다.
• TiAlN(티타늄 알루미늄 질화물):열에 의해 보호 산화알루미늄 층을 형성하여 섭씨 800도 이상의 온도를 견딜 수 있습니다. 고속-스탬핑 및 윤활제 분해로 인해 공구 온도가 높아지는 응용 분야에 적합합니다.
• DLC(다이아몬드-Like Carbon):마찰계수가 약 0.1~0.15로 매우 낮아 접착재 픽업을 방지합니다. 다이 표면에 스탬핑된 알루미늄이 마손되는 것이 연마 마모보다는 지배적인 실패 모드인 알루미늄 스탬핑 다이 및 알루미늄 스탬핑 공구에 대한 기본 선택입니다.

코팅 선택은 스탬핑된 재료에 직접 연결됩니다. 마모 및 접착 공격 툴링이 동시에 이루어지는 316 스테인리스강 스탬핑의 경우 TiCN 또는 TiAlN은 성형 스테이션에서 마손을 방지하는 데 필요한 경도와 화학적 불활성을 제공합니다. 알루미늄 금속 스탬핑의 경우 DLC의 매우 낮은 마찰력은 부드러운 재료가 도구 표면에 접착되는 것을 방지하여 부품 표면을 깨끗하게 유지하고 다이 유지 관리 간격을 길게 유지합니다.성능 비교DLC의 마찰 감소로 인해 알루미늄, 구리 등 연질 금속을 가공하거나 성형할 때 절삭 저항이 크게 낮아지고 칩 부착이 방지되는 것을 확인했습니다.

이러한 결정의 복합적인 효과는 상당합니다. 올바른 공구강 등급으로 제작되고, 극저온 처리로 적절하게 진공-경화되고, 적절한 세라믹 층으로 코팅된 금형은 단일 단계가 손상된 금형보다 3~5배 더 오래 작동할 수 있습니다. 이러한 승수는 생산 중단 감소, 적중당 비용 감소, 다이 수명 전체에 걸쳐 보다 일관된 스탬프 부품 품질로 직접적으로 해석됩니다. 그러나 그 성능을 정량화하려면 열처리 후 첫 번째 치수 검사부터 시험 스탬프 부품의 최종 검사에 이르기까지 모든 단계에서 엄격한 측정이 필요합니다.-

첫 번째 절단부터 시험 스탬핑까지 품질 관리

금형은 고급 공구강으로 가공하고 -완벽하게 열처리하고 이상적인 세라믹 층으로 코팅할 수 있지만, 단계 간 치수를 아무도 확인하지 않으면 여전히 생산에 실패합니다. 정밀 다이 스탬핑의 품질 관리는 최종 체크포인트가 아닙니다. 이는 전체 제조 순서에 걸쳐 내장된 일련의 게이트로, 각 게이트는 구성 요소가 발전할 준비가 되었음을 확인합니다. 게이트를 건너뛰면 프레스 바닥에 스크랩 부품으로 표면화될 때까지 모든 후속 작업에서 초기 오류가 복합적으로 발생할 위험이 있습니다.

CMM 검사 및 표면 거칠기 검증

3차원 측정기는 스탬핑 다이 부품의 치수 검증의 중심에 있습니다. CMM 프로브는 중요한 특징을 접촉하거나 스캔하여 XYZ 좌표 데이터를 캡처하고 이를 3D CAD 모델과 비교합니다. 다이 인서트, 펀치 및 캐비티 블록의 경우 CMM은 구멍의 위치 정확도, 윤곽이 있는 표면의 프로파일 적합성, 그리고 조립 중에 결합 부품이 어떻게 맞춰지는지를 결정하는 평면도, 평행도, 직각도와 같은 기하학적 관계를 확인합니다.

이러한 측정은 언제 발생합니까? 마지막에만 그런 게 아닙니다. 거친 가공 후-공정 점검을 통해 응력 제거 및 준마무리 작업 전에 모든 중요한 표면에 충분한 소재가 남아 있는지 확인합니다.- 열처리 후 CMM 재{4}}검사를 통해 경화 중에 치수 이동이 얼마나 발생했는지 확인하고, 이를 통해 마무리 기계 기술자에게 제거할 재료의 양과 위치를 정확히 알 수 있습니다. 사후-마감-연마 검사는 조립을 위해 각 구성 요소를 릴리스하는 최종 적합성 보고서를 생성합니다. Moeller Precision Tool에 대해 자세히 설명하면 정밀 공구 제조업체는 광학 비교기 및 프로파일 측정 시스템과 함께 CMM 장치를 사용하여 모든 단계에서 적합성을 확인함으로써 공차를 0.0002인치까지 엄격하게 유지합니다.

표면 거칠기 측정은 치수 데이터를 보완합니다. 프로파일로미터는 가공되거나 광택 처리된 표면을 추적하고 Ra(산술 평균 거칠기) 및 Rz(평균 피크-~-밸리 높이) 값을 보고합니다. 이것이 금속 스탬핑 공정에 왜 중요한가요? 성형 강철의 표면 마감이 마찰, 재료 흐름 및 부품 방출을 제어하기 때문입니다. 실제로 Ra 0.8을 측정하는 Ra 0.2 마이크로미터로 지정된 성형 펀치는 눈에 띄는 끌림 자국과 일관되지 않은 벽 두께가 있는 부품을 생산합니다. 조립 전에 표면 거칠기를 확인하면 이러한 다운스트림 품질 문제가 프레스에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있습니다.

경도 테스트는 특히 열처리 후에 또 다른 중요한 관문을 형성합니다. 각 구성요소의 여러 위치에서 로크웰 경도를 측정하면 균일한 변형이 확인됩니다. 표면이 60 HRC이지만 베이스가 56 HRC인 펀치는 불완전한 담금질 시간이나 담금질 불일치로 인해 경화가 불완전함을 나타냅니다. 업계 검사 프로토콜에서는 경도 값이 정의된 범위 내에 있어야 한다고 명시합니다. 경도가 너무 낮으면-빠른 마모가 발생하고, 경도가 너무 높으면-스탬핑 하중 하에서 취성 및 파손 위험이 발생하기 때문입니다.

기능적 적합성 검사를 통해 -조립 전 검증이 완료됩니다. 펀치 및 해당 다이 개구부와 같은 결합 구성요소는 간격 관계, 가이드 요소의 슬라이딩 끼워 맞춤 및 압입- 세부 사항의 간섭 조건을 확인하기 위해 벤치에 물리적으로 조립됩니다. 광학 비교기는 CMM 포인트 프로빙에서 놓칠 수 있는 미묘한 편차를 포착하기 위해 설계 형상에 확대된 구성 요소 프로파일을 오버레이합니다. 이러한 맞춤 검사는 개별 구성 요소가 다이 세트에 볼트로 고정되면 조정된 시스템으로 작동하는지 확인합니다.

시험 실행 및 첫-기사 부품 측정

조립 검사를 통해 다이가 올바른지 확인합니다. 시험 스탬핑은 그것이 작동한다는 것을 증명합니다. 완성된 다이는 프레스에 장착되고 스트립 재료가 공급되며 첫 번째 부품이 도구에서 나옵니다. CAD 형상부터 가공 및 열처리에 이르기까지 모든 업스트림 결정을 검증하는 순간입니다. 성공적인 시험을 통해 인쇄 치수를 충족하고 가장자리가 깨끗하며 균열, 주름 또는 과도한 스프링백이 없는 형태의 금속 스탬핑 부품이 생산됩니다.

시험 실행은 구조화된 프로토콜을 따릅니다. 다이는 계산된 폐쇄 높이로 설정되고 제어된 속도로 공급되며 작업자가 스트립 진행을 관찰하고 비정상적인 소음을 듣고 처음 몇 개의 부품을 육안으로 검사하는 동안 처음에는 감소된 톤수로 작동됩니다. 스트립 공급 안정성, 파일럿 참여 및 스트리퍼 기능이 모두 실시간으로 모니터링됩니다. 다이가 프로그레시브 유형인 경우 각 스테이션의 작업은 최종 분리 절단 전에 중간 스테이션에서 부분적으로 완성된 부품을 검사하여 독립적으로 평가됩니다.

첫 번째{0}}물품 검사는 다이 구성 요소 자체를 검증한 것과 동일한 CMM 장비를 사용하여 엔지니어링 도면에 대한 테스트 스탬프 부품을 측정합니다. 모든 임계 치수, GD&T 설명선 및 표면 사양이 기록됩니다. 결과 보고서는 적합성을 확인하거나 다이 조정이 필요한 편차를 식별합니다. 일반적인 조정에는 각진 스프링백을 수정하기 위한 폼 스테이션 시밍, 끌림 자국이 보이는 표면 재연마, 과도한 버가 발생하는 스테이션에서 펀치--다이 간격 조정 등이 포함됩니다. 다이 시험 전문가가 강조하는 것처럼 철저한 초도{9}}품목 검사를 통해 자세한 측정 보고서, 실제 시험 샘플, 배송 전에 다이가 생산 준비가 되었는지 확인하는 문서가 제공됩니다.{10}}

생산 프레스를 떠나는 모든 금속 스탬프 부품은 다이에 내장된 품질을 그대로 이어받습니다. 시험 스탬핑은 그 상속이 입증되는 곳입니다. 모든 치수가 공차 내에 있고 모든 표면에 결함이 없는 첫 번째-제품 검사를 통과한 다이는 수십만 또는 수백만 주기에 걸쳐 일관되게 스탬핑된 금속 부품을 생산할 준비가 된 검증된 툴링을 나타냅니다.

첫 번째 칩부터 검증된 생산 도구까지 전체 검사 게이트 순서는 다음과 같은 진행을 따릅니다.

1. 재고 여유를 확인하기 위해 황삭 및 준정삭 가공 후 -공정 중 치수 검사-
2. 후-열-처리 경도 검증 및 치수 이동에 대한 CMM 재{2}}측정
3. 마무리 연삭 및 하드 밀링 후 최종 CMM 보고서는 모든 기능이 공차 내에 있음을 확인합니다.
4. 결합 부품의 조립 적합성 검사, 간격 검증 및 광학 프로파일 비교
5. 제어된 매개변수를 사용하여 생산용 프레스에서{0}}시험 스탬핑
6. 전체 치수 보고를 통해 엔지니어링 인쇄물에 대해 스탬핑된 부품을 측정하는 첫 번째{0}}물품 검사

작업이 진행되기 전에 각 게이트를 통과해야 합니다. 이 원칙은 금형 제작 시 가장 비용이 많이 드는 품질 실패를 방지합니다. 결함이 있는 부품에 대해 모든 다운스트림 작업이 완료된 후 문제를 발견하는 것입니다.

타당성 평가와 CAE 시뮬레이션부터 정밀 가공, 시험 실행, CMM 검사까지 한 지붕 아래에서 전체 수명주기를 다루는 제조업체는 책임이 여러 공급업체에 분산될 때 발생하는 의사소통 격차를 제거합니다.YICHEN의 스탬핑 다이 공정여기에 설명된 모든 단계를 통해 다이를 검증하여 툴링 엔지니어와 소싱 관리자가 각 게이트에서 문서화된 검사 데이터를 바탕으로 생산 준비가 완료된{0}}툴링을 받을 수 있도록 하는 통합 접근 방식의 예시입니다. 연구에서 적극적인 RFQ 개발로 전환하는 팀의 경우, 전체 QC 체인을 소유한 단일{2}}소스 제공업체와 협력하면 위험이 줄어들고 일정이 크게 단축됩니다.

검사 및 검증은 제조 루프를 마무리하지만 스탬핑 다이의 실제 측정은 CAD 형상부터 재료 선택, 가공 순서, 열처리 및 품질 검증에 이르기까지 이러한 모든 개별 결정이 어떻게 장기적인 생산 성능에 결합되는지입니다.-

타당성부터 생산까지 모든 것을 하나로 통합

이제 디지털 설계 및 시뮬레이션, 재료 선택, CNC 가공, EDM 처리, 열처리, 코팅 및 품질 검증 등 금속 스탬핑 다이 제작의 모든 단계를 살펴보았습니다. 각 섹션에서는 격리된 프로세스를 다루었습니다. 실제로 이러한 단계는 독립적으로 작동하지 않습니다. 그들은 복합적이다. CAD의 설계 결정은 재료 선택, 가공 전략을 거쳐 궁극적으로 프레스가 최고 속도로 생산하는 스탬프 부품 품질에 영향을 미칩니다. 이러한 합성이 어떻게 작동하는지 이해하는 것이 500,000번의 안정적인 히트를 제공하는 스탬핑 다이와 10,000번 이후 성능이 저하되는 스탬핑 다이를 구분하는 것입니다.

각 제조 결정이 다이 성능에 미치는 영향

다이 프로세스를 일련의 추가가 아닌 일련의 승수로 생각하십시오. 적절한 공구강 등급을 선택한다고 해서 단순히 내구성이 향상되는 것은 아닙니다. 이는 모든 다운스트림 단계의 이점을 배가시킵니다. 잘 선택된 D2 인서트를-진공 경화-하면 한계 재종을 진공 경화-하는 것보다 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. 적절하게 강화되고 광택 처리된 표면에 TiCN 코팅을 적용하면 마찰-을 완전히 줄일 수 있습니다. 건너뛴 템퍼링 사이클로 인한 잔류 응력이 있는 표면에 동일한 코팅을 적용하면 수천 번의 스트로크 내에 벗겨집니다.

동일한 논리가 반대로 작동합니다. 어떤 단계에서든 지름길은 뒤따르는 모든 것의 성능을 나눕니다. CAE 시뮬레이션을 서두르고 스프링백 예측이 누락되면 가공이 시작되기도 전에 다이 형상이 잘못되었음을 의미합니다. 스테인레스 용도로 공구강을 지정한다는 것은 -코팅이 그 아래의 모재 변형에 맞서 싸워 지는 것을 의미합니다. 열처리 전에 응력 완화를 건너뛰면 마무리 연삭이 완전히 회복될 수 없는 변형이 발생합니다. 타협할 때마다 다이 수명, 부품 품질 및 생산 가동 시간이 줄어듭니다.

100,000+ 히트를 실행하는 다이와 일찍 실패하는 다이를 실제로 구분하는 것은 무엇입니까? 일반적으로 단일한 치명적인 오류는 아니지만 한계 결정이 누적됩니다.

• 디자인 바로가기:불충분한 시뮬레이션으로 인해 강화된 강철에 대한 시행{0}}및-오류 수정이 발생하고 반복적인 수정을 통해 부품이 약화됩니다.
• 물질적 타협:D2 또는 초경이 보장되는 A2를 선택하면 초기 비용이 절약되지만 재연마 빈도가 두 배로 늘어나고 프레스 가동 중단 시간이 늘어납니다.
• 가공 순서 위반:적절한 응력 제거 전에 마무리하면 주기적 프레스 하중 하에서 악화되는 치수 불안정성이 발생합니다.
• 열처리 격차:템퍼링 주기를 놓치거나 극저온 처리를 건너뛰면 생산 중에 예측할 수 없게 변형되는 오스테나이트가 잔류되어 점진적인 공차 드리프트가 발생합니다.
• 검사 경과:후{0}}열처리- 치수를 확인하지 않고 구성요소를 분리한다는 것은 이미 사양을 벗어난 부품으로 금형을 조립한다는 의미입니다.

금속 스탬핑 제조 공정은 모든 게이트에서 규율을 보장합니다. 그에 따라 비용 및 일정 기대치가 조정됩니다. 간단한 단일{2}}스테이션 블랭킹 다이에는 4~6주가 소요되고 툴링 투자 비용은 5,000~15,000달러가 필요할 수 있습니다. 8~12개의 스테이션이 있는 중간 정도의 프로그레시브 다이에는 일반적으로 8~12주와 $25,000~$60,000가 필요합니다. 엄격한 공차, 여러 성형 스테이션, 높은{18}}수명 요구 사항을 갖춘 복잡한 자동차 프로그레시브 또는 트랜스퍼 다이는 16주를 초과하고 툴링 비용이 100,000달러를 초과할 수 있습니다. 이러한 범위는 가공 시간뿐만 아니라 각 도구의 의도된 생산 수명을 검증하는 누적 엔지니어링, 시뮬레이션, 검사 및 시험 노력을 반영합니다.

CAD 형상부터 최종 코팅까지 스탬핑 다이를 만드는 모든 단계는 다이 수명, 부품 품질 및 생산 효율성을 더하거나 빼는 결정입니다. 다이 및 스탬핑 제작 과정에는 중립적인 선택이 없습니다.

연구에서 RFQ-Ready Die 솔루션으로 전환

여기까지 읽으셨다면 아마도 두 가지 범주 중 하나에 속하게 될 것입니다. 공급업체를 보다 효과적으로 평가하기 위해 내부 지식을 구축하고 있거나 맞춤형 금속 스탬핑 다이에 대한 RFQ에 적극적으로 접근하고 있으며 어떤 질문을 하고 어떤 기능을 검증해야 하는지 이해하고 싶습니다. 두 경로 모두 동일한 원칙의 이점을 얻습니다. 스탬핑 제조 프로세스는 검증된 생산 툴링을 통해 타당성 측면에서 단일 파트너가 전체 체인을 소유할 때 가장 잘 작동합니다.

한 회사에서 설계하고 다른 회사에서 가공하고 세 번째 회사에서 트라이아웃하는 단편화된 소싱은 전환할 때마다 핸드오프 위험을 초래합니다. CAD 파일과 기계 작업자 간에 치수 의도가 상실됩니다. 편의를 위해 열처리 사양을 단순화하였습니다. 시험 결과는 설계 수정에 효율적으로 피드백되지 않습니다. 장기간 생산에서 최고의 성능을 발휘하는 다이 및 스탬핑 도구는 거의 항상 모든 단계가 의사소통의 공백 없이 다음 단계에 정보를 제공하는 통합 프로그램에서 나옵니다.

연구에서 적극적인 견적으로 전환할 준비가 된 소싱 관리자 및 툴링 엔지니어의 경우 타당성 평가, 성형 및 스프링백을 위한 CAE 시뮬레이션, 정밀 CNC 가공 및 EDM, 제어된 열처리, 생산 시 시험 스탬핑-대표 조건 및 CMM-문서화된 첫 번째- 품목 검사 등 이 기사에서 다루는 전체 수명주기에 걸쳐 역량을 갖춘 파트너를 찾으십시오.YICHEN의 맞춤형 스탬핑 다이 솔루션모든 제조 게이트에서 문서화된 품질 데이터를 바탕으로 RFQ가 준비된 검증된 도구를 제공해야 하는 팀에 엔드{0}}투-금속 스탬핑 리소스를 제공하여 이 범위를 정확히 포괄합니다.-

이 기사의 지식은 모든 다이 공급업체의 프로세스를 비판적으로 평가할 수 있는 어휘와 프레임워크를 제공합니다. 이제 특정 단계에서 비용이 발생하는 이유, 타임라인이 특정 복잡성 임계값에 도달하는 이유, 가장 저렴한 견적이 다이의 전체 생산 수명 동안 적중당 최저 비용을 거의 제공하지 않는 이유를 이해하게 되었습니다. 이러한 이해는 모든 다이에서 정보에 입각한 소싱 결정을 내리고 조달 대화를 진행하기 위한 기초입니다.

금속 스탬핑 다이 제작에 관한 FAQ

1. 금속 스탬핑 다이를 만드는 데 얼마나 걸리나요?

타임라인은 복잡성에 따라 달라집니다. 간단한 단일{1}}스테이션 블랭킹 다이에는 일반적으로 4~6주가 소요됩니다. 8~12개의 스테이션이 있는 중간 정도의 점진적인 다이에는 8~12주가 걸립니다. 공차가 엄격하고 여러 성형 스테이션이 있는 복잡한 자동차 프로그레시브 또는 트랜스퍼 다이는 16주를 초과할 수 있습니다. 이러한 타임라인에는 엔지니어링, 시뮬레이션, 가공, 열처리 및 시험 검증 단계가 포함됩니다.

2. 스탬핑 다이를 만드는 데 어떤 재료가 사용됩니까?

스탬핑 다이는 스탬핑되는 판금을 기준으로 선택된 공구강 등급으로 주로 제작됩니다. 일반적인 선택에는 마모성 마모 저항을 위한 D2, 균형 잡힌 인성과 경도를 위한 A2, 충격-이 많은 응용 분야를 위한 S7, 높은 압축 하중을 위한 M2, 초-고-볼륨 실행 또는 스테인레스강과 같은 마모성이 높은 재료를 위한 텅스텐 카바이드 인서트가 포함됩니다. 각 등급은 경도-인성 스펙트럼에서 서로 다른 위치를 차지합니다.

3. 프로그레시브 다이와 트랜스퍼 다이의 차이점은 무엇입니까?

프로그레시브 다이는 각 프레스 스트로크마다 여러 스테이션을 통해 전진할 때 부품이 캐리어 스트립에 연결된 상태를 유지하므로 커넥터 및 브래킷과 같은 더 작고 고용량의{0}}부품에 이상적입니다. 트랜스퍼 다이는 첫 번째 스테이션에서 블랭크를 자유롭게 절단하고 그리퍼를 사용하여 독립 스테이션 간에 기계적으로 이동합니다. 트랜스퍼 다이는 자동차 차체 패널과 같이 성형 중에 스트립에 부착된 상태를 유지할 수 없는 대형 부품, 깊은{3}}드로잉 쉘 및 형상에 적합합니다.

4. 열처리는 스탬핑 다이 성능에 어떤 영향을 미치나요?

열처리는 공구강을 가공 가능한 상태에서 수백만 번의 프레스 사이클을 견딜 수 있는 강화된 작업 공구로 변환합니다. 진공 경화 후 여러 번의 템퍼링 주기를 통해 안정적인 마르텐사이트 구조가 생성됩니다. 극저온 처리를 추가하면 잔류 오스테나이트를 변환하고 탄화물 분포를 개선하여 금형 수명을 200% 이상 늘릴 수 있습니다. 적절한 열처리가 없으면 정밀하게 가공된 부품이라도 생산 스탬핑 하중에 따라 빠르게 변형되거나 마모됩니다.

5. 설계부터 생산 검증까지 완전한 스탬핑 다이를 제조할 수 있는 사람은 누구입니까?

타당성 평가 및 CAE 시뮬레이션부터 CNC 가공, EDM, 열처리, 시험 스탬핑 및 CMM 검사에 이르는 전체 프로세스 체인을 보유한 통합 금형 제조업체는 가장 신뢰할 수 있는 결과를 제공합니다. YICHEN은 맞춤형 스탬핑 다이 솔루션을 위한 엔드{1}}투{2}}기능을 제공하여 모든 제조 게이트에서 문서화된 품질 검증을 제공하므로 소싱 관리자와 툴링 엔지니어는 여러 공급업체 간의 핸드오프 위험 없이 생산 준비가 완료된 툴링을 받을 수 있습니다.-