Вкратце.Для OEM-заказчиков кухонной утвари, закупающих детали, изготовленные методом глубокой вытяжки (банки для взбивания сливок, корпуса кофеварок, корпуса фильтров, контейнеры для хранения продуктов), прогрессивная штамповка позволяет объединить 5-6 последовательных операций вытяжки в один штамповочный комплект и сократить время цикла на одну деталь на 30-40% по сравнению с методом трансферного прессования. Сокращение на 40% достигается за счет трех механизмов: (1) исключение времени промежуточной обработки (экономия 3-5 секунд на деталь); (2) исключение времени промежуточного отжига (экономия 5-10 минут на партию); (3) более высокая частота ходов пресса (30-60 ходов в минуту против 15-25 ходов в минуту для одноштампового пресса). Пятипозиционный штамп для изготовления 500-миллилитрового контейнера для взбивания сливок из нержавеющей стали марки 304 стоит от 35 000 до 60 000 долларов США, ресурс инструмента составляет от 1 до 3 миллионов деталей, а срок службы – от 6 до 18 месяцев при прогнозируемом годовом объеме производства от 100 000 до 1 000 000 единиц. Для OEM-производителя, оценивающего китайский вариант.производитель штамповки и глубокой вытяжкиБлагодаря возможности многостанционного производства и использованию основного производственного оборудования японского производства, к критериям проверки относятся: собственные возможности проектирования оснастки, собственное тестирование штампов, собственная мощность прессов (от 5 до 1000 тонн) и двойная сертификация ISO 9001:2015 + SA8000. Для OEM-производителя, сравнивающего продукцию XinYe, это будет важно.возможности производителя кованых деталей по штамповкес егопроизводственные возможности штамповочного оборудованияОтличительной особенностью, позволяющей сократить время цикла на 40% при выполнении крупных заказов на кухонную утварь, является многопозиционный подход к штамповке.

Для OEM-заказчика кухонной утвари, закупающего детали, изготовленные методом глубокой вытяжки — бесшовные полые стальные или алюминиевые детали, из которых состоят емкости для взбивания сливок, корпуса кофеварок, корпуса фильтров и контейнеры для хранения продуктов, — выбор между прогрессивной и одноштамповой штамповкой является фундаментальным решением, влияющим на себестоимость единицы продукции, время цикла и годовой объем производства. Прогрессивная штамповка объединяет от 5 до 6 последовательных операций формования в один штамповочный комплект, позволяя каждому ходу пресса продвигать деталь через одну станцию, в то время как следующая станция выполняется на отдельной полосе. Для крупных заказов кухонной утвари эта консолидация приводит к сокращению времени цикла на 30–40% по сравнению с методом трансферной прессовки и к снижению себестоимости единицы продукции на 30–80% по сравнению с обработкой на станках с ЧПУ при эквивалентных объемах.

В этом руководстве подробно описаны 5 последовательных этапов работы прогрессивной штамповки для деталей глубокой вытяжки, расчеты времени цикла, лежащие в основе заявления о 40%-ном сокращении, выбор материалов: нержавеющая сталь, алюминий или медь, 6 критически важных параметров процесса, определяющих качество детали, 4 распространенных вида дефектов и способы их устранения с помощью оснастки, пример с взбивателем сливок объемом 500 мл, а также сигналы проверки для китайского OEM-партнера.

Почему для изготовления кухонной утвари методом глубокой вытяжки необходимы многопозиционные инструменты?

Детали кухонной утвари, изготовленные методом глубокой вытяжки, представляют собой бесшовные полые изделия с соотношением глубины к диаметру более 0,5, обычно от 1,0 до 3,0. Такая геометрия не может быть получена за одну операцию вытяжки, поскольку упрочнение металла в процессе вытяжки привело бы к разрывам или расщеплению стенок. Вместо этого деталь изготавливается посредством последовательности операций вытяжки: вырубка заготовки, вытяжка первой формы чашки, повторная вытяжка для углубления чашки, возможно, третья вытяжка для достижения окончательной глубины, проглаживание для истончения и сглаживания стенок, обрезка кромки и пробивка отверстий.

При использовании одноштампового подхода эта последовательность требует от 5 до 6 отдельных штампов, а также промежуточных операций отжига между этапами вытяжки (отжиг восстанавливает пластичность упрочненного металла, так что следующий этап вытяжки может быть выполнен без разрывов). Только промежуточный отжиг добавляет от 5 до 10 минут к каждой партии, плюс время на перемещение детали между 5-6 штампами (от 3 до 5 секунд на деталь), плюс более длительный цикл прессования, поскольку каждый штамп выполняет только одну операцию за ход. Общее время цикла на деталь обычно составляет от 8 до 15 секунд.

При использовании прогрессивной штамповки 5-6 операций объединяются в один штамповочный комплект с рядом станций. Металлическая полоса подается из рулона, продвигается через станции с каждым ходом пресса и выходит из конечной станции в виде готовой детали. Промежуточная обработка между станциями исключается (полоса продвигается автоматически), промежуточный отжиг исключается (упрочнение распределяется по станциям), а частота ходов пресса увеличивается (30-60 ходов в минуту против 15-25 ходов в минуту для одноштамповой штамповки). Общее время цикла на деталь обычно составляет 5-9 секунд — сокращение на 40-50%.

5 последовательных станций прогрессивного штампа для деталей, изготовленных методом глубокой вытяжки.

Типичная прогрессивная штамповка для кухонной утвари имеет от 5 до 7 последовательных станций. Для емкости для взбивания сливок объемом 500 мл из нержавеющей стали марки 304 стандартной конфигурацией является последовательность из 5 станций, показанная ниже. Каждая станция выполняет одну операцию за один ход пресса, и лента продвигается на один шаг станции за один ход.

Приведенная выше последовательность станций представляет собой минимально допустимую конфигурацию для детали кухонной утвари, изготовленной методом глубокой вытяжки. Для более сложных деталей (например, корпуса кофейника с носиком, точками крепления ручки и внутренней резьбой) прогрессивный штамп может иметь от 7 до 10 станций, с дополнительными станциями для чеканки носика, пробивки отверстий для ручки и нарезания резьбы на горлышке. Для 7-станционного прогрессивного штампа время цикла обычно составляет от 6 до 10 секунд на деталь, а стоимость инструмента обычно составляет от 60 000 до 100 000 долларов.

Подача ленты между станциями осуществляется автоматическим подающим устройством (механическим или электронным кулачковым механизмом), которое позиционирует ленту с точностью до ±0,02 мм относительно шага станции. Несущая лента (полотно материала, соединяющее детали и обеспечивающее опорную точку подачи) обычно имеет ширину от 5 до 10 мм и остается прикрепленной к детали до конечной станции обрезки. Затем несущая лента либо наматывается для повторного использования, либо разрезается на мелкие стружки для переплавки.

Расчет времени цикла: сокращение на 40% при четырех значениях тоннажа пресса.

Сокращение времени цикла на 40% является основным показателем для штамповки кухонной утвари методом глубокой вытяжки с использованием прогрессивных штампов, однако фактическое сокращение варьируется в зависимости от тоннажа пресса, размера детали и материала. В таблице ниже показано время цикла для емкости для взбивания сливок объемом 500 мл из нержавеющей стали 304 при 4 тоннажах пресса, сравнивая одноштамповый трансферный пресс (базовый вариант) и штамповку с использованием прогрессивных штампов.

Наибольшее сокращение времени цикла наблюдается при меньшей грузоподъемности (60 тонн), поскольку время прессования короче, а время продвижения полосы составляет меньшую долю от общего цикла. При большей грузоподъемности (200 тонн, 400 тонн) время прессования больше, а время продвижения полосы составляет меньшую долю от общего цикла, поэтому относительное сокращение меньше (35-36% против 40%). Абсолютное время цикла также короче при меньшей грузоподъемности (7,2 сек/деталь при 60 тоннах против 5,5 сек/деталь при 400 тоннах), что приводит к увеличению годового объема производства.

Расчет времени цикла позволяет определить годовую производственную мощность. При использовании 60-тонного штамповочного станка, работающего в 2 смены (16 часов в день, 6 дней в неделю, 50 недель в году), годовая мощность составляет приблизительно 50 ходов в минуту × 60 минут × 16 часов × 6 дней × 50 недель / 7,2 секунды на деталь = 2 миллиона деталей в год. При использовании 400-тонного штамповочного станка, работающего по тому же графику, годовая мощность составляет приблизительно 35 ходов в минуту × 60 × 16 × 6 × 50 / 5,5 = 1,8 миллиона деталей в год. Для OEM-заказчика кухонной утвари с годовым спросом от 100 000 до 500 000 единиц, одна линия штамповки обеспечивает в 4–20 раз большую производительность, чем требуется.

Нержавеющая сталь, алюминий и медь для кухонной утвари глубокой вытяжки.

Выбор материала для деталей кухонной посуды, изготовленных методом глубокой вытяжки, определяется тремя факторами: требованиями к контакту с пищевыми продуктами (деталь должна соответствовать требованиям FDA 21 CFR или EU 1935/2004 для контакта с пищевыми продуктами), требованиями к механическим свойствам (деталь должна выдерживать нагрузки при формовке, сборке и эксплуатации) и целевым показателем стоимости (деталь должна укладываться в бюджет себестоимости производителя). Три наиболее распространенных материала для деталей кухонной посуды, изготовленных методом глубокой вытяжки, — это нержавеющая сталь 304, алюминий 3003 и медь C11000.

Нержавеющая сталь марки 304 является наиболее распространенной спецификацией для кухонной посуды, изготовленной методом глубокой вытяжки, поскольку она обеспечивает наилучшее сочетание соответствия требованиям безопасности при контакте с пищевыми продуктами (соответствует требованиям FDA 21 CFR и EU 1935/2004 без дополнительного покрытия), механической прочности (устойчива к вмятинам и деформациям при использовании) и коррозионной стойкости (выдерживает циклы мытья в посудомоечной машине и контакт с кислыми пищевыми продуктами). Более высокая скорость износа инструмента (по сравнению с алюминием) компенсируется более длительным сроком службы инструмента (от 1 до 3 миллионов деталей на матрицу) и более низкой стоимостью материала на деталь (по сравнению с медью).

Алюминий марки 3003 используется там, где вес является первостепенной задачей (например, корпус кофейника, который пользователь будет часто поднимать) или где стоимость является доминирующим фактором (например, крышка для контейнера для пищевых продуктов большого объема). Для соответствия требованиям безопасности при контакте с пищевыми продуктами алюминий требует этапа анодирования или нанесения покрытия, что увеличивает стоимость детали на 5-10%, но позволяет получить более широкий цветовой диапазон и более твердую поверхность.

Медь марки C11000 используется для изготовления кухонной утвари премиум-класса или традиционной посуды (например, медного чайника во французском стиле, кофейника премиум-класса), где ценятся эстетические качества и теплопроводность меди. Для соответствия требованиям безопасности при контакте с пищевыми продуктами медь требует лужения или нанесения покрытия из нержавеющей стали, что увеличивает стоимость одной детали на 15–25%. Более высокая стоимость материала и дополнительный этап нанесения покрытия делают медь самым дорогим из трех материалов в расчете на одну готовую деталь.

6 критически важных параметров процесса для обеспечения качества глубокой вытяжки

Для детали кухонной утвари, изготовленной методом глубокой вытяжки на прогрессивной штамповке, 6 критически важных параметров процесса определяют качество детали, срок службы инструмента и время цикла. Каждый параметр должен контролироваться в определенном диапазоне, а оптимальный диапазон варьируется в зависимости от материала и геометрии детали.

1. Сила держателя холостого хода.Сила, приложенная к заготовке во время вытяжки, контролирует поток материала в полость матрицы. Недостаточная сила вызывает образование складок на фланце; чрезмерная сила вызывает разрыв стенки. Оптимальный диапазон составляет от 5 до 15% от силы вытяжки, в зависимости от материала и коэффициента вытяжки.
2. Коэффициент чертежа.Соотношение диаметра заготовки к диаметру чашки после вытяжки. Для одного этапа вытяжки максимальное соотношение составляет от 1,5 до 1,8 для нержавеющей стали 304, от 2,0 до 2,5 для алюминия 3003 и от 2,5 до 3,0 для меди C11000. Для деталей большей глубины требуется несколько этапов вытяжки.
3. Смазка.Смазка, наносимая на заготовку, предназначена для снижения трения и износа. Для нержавеющей стали стандартными являются смазки на основе нитрида бора или MoS2; для алюминия — минеральные масла или синтетические сложные эфиры. Толщина смазочной пленки должна составлять от 5 до 15 микрон, а смазка должна быть отфильтрована до 10 микрон для предотвращения загрязнения поверхности матрицы.
4. Зазор в кристалле.Зазор между пуансоном и стенкой матрицы во время вытяжки. Для нержавеющей стали оптимальный зазор составляет от 1,05 до 1,10 толщины материала; для алюминия — от 1,03 до 1,05 толщины. Чрезмерный зазор приводит к образованию складок на стенках; недостаточный зазор вызывает появление царапин на стенках и сильный износ инструмента.
5. Нажмите кнопку скорости.Частота ходов пресса. Для глубокой вытяжки скорость пресса должна составлять от 30 до 60 ходов в минуту для нержавеющей стали (медленнее, чем при вырубке, поскольку усилие вытяжки выше) и от 40 до 80 ходов в минуту для алюминия.
6. Промежуточный отжиг.При многоступенчатой ​​вытяжке (обычно необходимой для деталей с соотношением глубины к диаметру более 1,8 в нержавеющей стали) деталь необходимо отжигать при температуре от 300 до 400 °C между этапами вытяжки для восстановления пластичности. Метод прогрессивной штамповки минимизирует необходимость промежуточного отжига за счет распределения упрочнения по нескольким станциям.

Указанные выше 6 параметров взаимозависимы. Например, более высокое соотношение вытяжки требует большего усилия прижима заготовки и меньшей скорости прессования. Оптимальное сочетание 6 параметров определяется эмпирически на этапе испытания штампа (обычно от 2 до 4 недель итеративного тестирования, прежде чем штамп будет утвержден для серийного производства).

4 распространенных вида дефектов и 4 способа устранения неисправностей с помощью инструментов.

В процессе глубокой вытяжки кухонной утвари встречаются четыре распространенных вида дефектов. Каждый дефект имеет свои специфические признаки и способ устранения, который опытный инструментальщик может выполнить за 2-4 часа на настройку инструмента. Четыре описанных ниже вида дефектов охватывают приблизительно 90% всех дефектов, наблюдаемых в производстве.

Описанные выше четыре типа дефектов охватывают приблизительно 90% дефектов, наблюдаемых в производстве. Оставшиеся 10% обычно связаны с несоответствием материала (например, несоответствием спецификации твердости конкретной катушки), износом инструмента (после более чем 1 миллиона деталей инструмент переходит в фазу износа) или факторами окружающей среды (например, влажность, влияющая на смазочную пленку). Для каждого типа дефекта исправление применяется при следующем плановом техническом обслуживании инструмента (обычно каждые 20 000–50 000 деталей) или во время внеплановой настройки инструмента, если частота дефектов превышает допустимый порог (обычно 1–2%).

Пример использования кухонной утвари: дозатор для взбивания сливок объемом 500 мл.

Типичным примером применения прогрессивной штамповки кухонной утвари является дозатор для взбивания сливок объемом 500 мл. Эта деталь представляет собой бесшовный полый цилиндр диаметром приблизительно 70 мм и высотой 130 мм, с толщиной стенки 1,0 мм, и обычно изготавливается из нержавеющей стали марки 304. Деталь используется как в бытовых, так и в коммерческих кухнях для взбивания сливок, пены, мусса и газированных напитков.

Контейнер для взбивания сливок объемом 500 мл является показательным примером, поскольку он находится в середине диапазона деталей, изготавливаемых методом глубокой вытяжки, по размеру, коэффициенту вытяжки и годовому объему производства кухонной утвари. Сокращение времени цикла на 38% и окупаемость затрат за 6–12 месяцев являются типичными результатами для детали такого размера и объема. Для более крупных деталей (например, корпуса скороварки объемом 3 л) сокращение времени цикла аналогично (35–40%), но стоимость оснастки выше (90 000–150 000 долларов США), а годовой объем производства ниже (1–1,5 миллиона деталей в год на линию). Для более мелких деталей (например, корзины для кофейного фильтра) сокращение времени цикла выше (до 45%), а стоимость оснастки ниже (15 000–30 000 долларов США).

Для покупателя кухонной утвари, работающего по контракту с производителем (OEM), приведенный выше пример служит эталонной спецификацией для детали, изготовленной методом глубокой вытяжки. Покупатель может скорректировать диаметр заготовки, окончательные размеры чашки, этапы вытяжки и тоннаж пресса в соответствии с деталью, сохраняя при этом расчет времени цикла и сроков окупаемости затрат в качестве основы для коммерческого предложения OEM-производителя.

Возможности многопозиционной оснастки XinYe для производителей кухонной утвари

Для покупателя кухонной утвари, работающего по схеме OEM и рассматривающего компанию XinYe в качестве потенциального партнера по прогрессивной штамповке деталей методом глубокой вытяжки, производственные возможности и система контроля качества подкрепляются следующим перечнем оборудования, сертификатов и технологических возможностей.

1. Диапазон производительности пресса.Компания XinYe эксплуатирует штамповочные прессы с усилием прессования от 5 до 250 тонн, а также колонные гидравлические прессы с усилием прессования от 100 до 630 тонн и фрикционные прессы с усилием прессования от 300 до 1000 тонн. Общая мощность прессования позволяет изготавливать детали глубокой вытяжки от малых (фильтровальные корзины диаметром 50 мм) до больших (корпуса горшков диаметром 300 мм) и от тонких (алюминий толщиной 0,5 мм) до толстых (нержавеющая сталь толщиной 3,0 мм).
2. Разработка инструментов и возможности их тестирования.Компания XinYe осуществляет собственное проектирование оснастки (с использованием программного обеспечения CAD/CAM для 2D и 3D моделирования) и собственную проверку штампов (с использованием специализированного испытательного пресса). Цикл от проектирования оснастки до проверки обычно составляет от 4 до 6 недель для 5-позиционной прогрессивной штамповочной машины, а цикл от проверки до начала производства — от 2 до 4 недель.
3. Система контроля качества.Компания XinYe сертифицирована по стандартам ISO 9001:2015 (система управления качеством) и SA8000 (социальная ответственность). Система контроля качества включает в себя проверку сырья, контроль качества на всех этапах производства (первичный образец, контроль в процессе производства и перед отгрузкой), а также отслеживаемость каждой производственной партии.
4. Поиск поставщиков материалов.Компания XinYe закупает нержавеющую сталь у японских (JFE Steel, Nippon Steel) и китайских (Baosteel, Tisco) заводов в зависимости от спецификации детали и целевых показателей себестоимости для OEM-производителей. Сертификат на материал (протокол заводских испытаний) предоставляется для каждой рулонной ленты.
5. Производственные мощности и планирование.Компания XinYe работает 6 дней в неделю по 16 часов в сутки (двухсменный режим) по умолчанию, с возможностью перехода в круглосуточный режим в течение 30 дней для выполнения крупных заказов OEM-производителей. Производственные мощности расширяются по мере необходимости в зависимости от прогноза заказов OEM-производителя.
6. Совместные возможности.Помимо штамповки под прогрессивные штампы, компания XinYe также предлагает ковку (горячую ковку алюминия), литье по выплавляемым моделям, литье алюминия под давлением и обработку на станках с ЧПУ. Благодаря такому сочетанию возможностей, XinYe может поставлять узлы и детали (например, емкость для взбивания сливок с кованой алюминиевой головкой и соплом, изготовленным на станке с ЧПУ) от одного поставщика, что снижает затраты OEM-производителя на координацию работы с поставщиками.

Сочетание многопозиционных прессовых мощностей, собственного проектирования оснастки, двойной сертификации ISO 9001:2015 + SA8000, основного производственного оборудования японского производства, а также возможностей штамповки, ковки, литья и механической обработки делает компанию XinYe надежным OEM-партнером для покупателей кухонной утвари, закупающих детали, изготовленные методом глубокой вытяжки, в больших объемах в год.

Автор: Элисон ПанЭлисон Пан — менеджер по международным продажам в компании Ningbo Jiangbei XinYe Metal Works Co., Ltd., расположенной в Нинбо и владеющей сайтом cnnbxinye.com. Завод использует японское основное производственное оборудование в сочетании со строгой многоступенчатой ​​программой контроля качества для поставки кованых колец, отливок по выплавляемым моделям и штампованных стальных компонентов для OEM- и ODM-партнеров по всему миру. Элисон работает с глобальными покупателями над проверкой технических чертежей, выбором материалов и планированием заказов, уделяя особое внимание сокращению циклов итераций в оснастке и согласованию каждой отгрузки с планом входного контроля покупателя.
Соединять:Фейсбук