定制模具—用于定制制造的精密金属冲压模具的设计与开发

 

在当今快速发展的工业环境中，精度和效率是取得成功的两个最关键因素。各个行业的制造商不断寻求方法，以在大规模生产高质量组件的同时，最小化成本和交货时间。精密金属冲压是一种能够更好地满足这些需求的技术，它可以实现复杂几何形状的精密和一致的金属零件的批量生产。这些零件随后可以集成到产品装配或子装配中，或嵌入或包覆成型到其他塑料部件中。这个过程对于汽车、电子、医疗设备和航空航天等行业至关重要，在这些行业中，严格的标准、苛刻的要求和复杂的设计是常态。

 

 

定制金属冲压概述

精密金属冲压是一种冷成型工艺，通过施加高压将平板金属片转化为特定的形状和设计。该过程涉及将金属片送入配备有专业模具的冲压机，模具将金属塑造成所需的形状。

 

冲压过程可以涉及各种技术，如落料、冲孔、弯曲、压印、压花或翻边，每种技术在塑造和完成金属零件方面都有不同的用途。技术的选择取决于产品的复杂性、尺寸和功能要求。

 

金属冲压技术图库

 

 

Layana的模具能力与定制服务

 

  

绿色工厂认证与清洁生产供应商

在当今的全球市场，特别是在欧盟、北美和日本等地区，创建可持续的供应链已成为首要任务。Layana在这一领域已经领先一步，骄傲地将自己定位为亚洲最具环境责任感的制造工厂之一。我们已经获得了重要的认证，如绿色建筑黃金级、清洁生产和绿色工厂认证。我们还通过了ISO 50001和ISO 14064认证，体现了我们对能源效率和碳管理的承诺。我们广泛的碳足迹清单进一步强调了我们对环境透明度和可持续性的奉献。   Layana与汽车、电子、航空航天、医疗和自行车等行业的知名OEM合作，帮助他们在整个供应链中减少二氧化碳排放。选择Layana，全球的公司可以提高其供应网络的环境责任，支持全球应对气候变化的努力，同时保持高质量的生产标准。这种积极的方法不仅有助于一个更绿色的未来，而且确保了Layana始终处于可持续制造解决方案的前沿。

 

 

定制金属冲压的关键组成部分

模具

模具是金属冲压过程的核心。它们是专门设计用于切割、成型和塑造金属片材的工具。在定制金属冲压中，模具是根据要生产的零件的精确规格定制的，范围可以从简单的单工序设计到复杂的连续模，在单个冲压循环中执行多道工序。

• 单工序模具：这些模具每个冲压循环只执行一道工序，适用于简单几何形状的零件或非常低产量的生产运行。它们设计相对简单，适用于小批量生产。
• 复合或组合模具：这些模具在一次冲压中执行多道切割工序（或在组合模具的情况下执行成型工序），比使用一系列单工序模具更有效率。
• 连续模：这些是更复杂的模具，可以在金属带材通过模具的各个工位时顺序执行多道工序。每个工位执行一个专门的工序。连续模非常适合大量生产复杂零件，具有高效率和高尺寸精度。
• 传递模：传递模是一种先进的金属冲压解决方案，旨在生产更大、更复杂和深拉的零件。与连续模不同，传递模使用机械手指或机械臂在工位之间移动零件，确保在多道工序中精确处理。该方法非常适合制造高度复杂的凹形组件，通常在汽车、航空航天和重型机械等行业需要。 

连续模

传递模

注塑模具

 

冲压机和材料供给系统

冲压机提供驱动模具和塑造金属所需的力。冲压机的选择取决于产品的尺寸、设计的复杂性和特殊要求等因素。

• 机械冲压机：这些冲压机使用飞轮机制来产生力量，因其高速和高效率而闻名。适用于需要一致和重复动作的应用。
• 液压冲压机：通过使用液压缸来产生力量，这些冲压机在速度和压力方面提供卓越的控制，非常适合需要高精度的大规模或深拉工序。
• 伺服冲压机：配备伺服电机，这些冲压机在运动和速度方面提供了极高的控制力，允许高度精确和可定制的操作。它们在需要复杂成型和严格公差的应用中越来越受欢迎。

除了冲压机外，材料供给系统对于实现连续生产至关重要。供给系统主要由以下元素组成：

• 开卷系统：该设备将金属卷材解卷并送入矫直系统，确保为冲压机提供连续的材料供应。
• 矫直系统：矫直系统将金属带材拉直，消除在进入冲压机之前的任何弯曲或不规则，确保材料完全平整，准备好进行精确冲压。
• 收集系统：金属冲压后，收集系统收集废料，形成另一卷材。 
  
  

材料选择

选择适当的金属材料对于在最终产品中实现所需的性能和特性至关重要。精密金属冲压中常用的材料包括：

• 冷轧钢：提供出色的强度和表面光洁度，适用于需要精度和光滑表面的各种应用。
• 不锈钢：以其耐腐蚀性、强度和耐用性而闻名，常用于医疗、食品加工和汽车等行业。其能够承受恶劣环境的能力使其成为金属冲压或其他金属成型行业中最常用的金属之一。
• 碳钢：因其强度和经济性而受到重视，广泛用于汽车、建筑和重型机械行业。它具有良好的可加工性和可焊性，尽管缺乏不锈钢的耐腐蚀性。因此，碳钢冲压件通常需要进行电镀等表面处理，以防止零件随时间生锈。
• 铝：重量轻且耐腐蚀，非常适合需要减轻重量的应用，如航空航天、汽车和消费电子产品。它还具有良好的电导率和热性能。随着新型出行方式的采用和扩大，沉重的电池使得重量在选择冲压产品的金属时成为一个更为决定性的因素。
• 铜：以其优异的电气和热导率而闻名，广泛用于电线、电气元件和热交换器。它还因其延展性和易成型性而受到重视。由于铜容易氧化，通常考虑使用某些铜合金或涂层来提高其耐腐蚀性，确保在恶劣环境中的耐用性。铜合金也经常用于金属冲压，以提高硬度和耐磨性，同时保持铜的导电性能。
  
  

• 黄铜：铜和锌的合金，因其可加工性、耐腐蚀性和美观的外观而受到重视。常用于装饰性应用、管道配件和乐器。
• 青铜：铜的合金，以其耐磨性和耐用性而闻名，适用于需要在苛刻条件下长时间运行的轴承、衬套和其他组件。
• 铍铜：这种合金提供了强度、导电性和硬度的独特组合。常用于需要高水平电导率和抗疲劳性的应用，如连接器、弹簧和精密仪器。
• 银：因其卓越的电导率而受到重视，常用于专业的电接触和连接器。尽管价格昂贵，但其高导电性和抗氧化性使其在某些高性能应用中不可或缺。
• 钛：提供卓越的强度重量比和耐腐蚀性，非常适合航空航天、医疗和海洋应用。其生物相容性也使其成为医疗植入物和设备中的首选材料。
  

 

金属冲压和定制模具的优势

• 成本效率：金属冲压对于批量生产来说非常经济，一旦模具设置完成，就可以实现高速生产，人工成本最低。定制金属冲压允许生产的零件可以直接集成到子装配或装配中，而无需进一步加工。

• 质量一致性：使用精密模具和受控工艺可确保在大批量生产中保持一致性和高质量输出。定制模具可以减少所需的手工后处理，有助于降低生产过程中出现质量问题的机会。

• 设计灵活性：先进的模具技术能够创建复杂的形状和精细的细节，为设计师提供了显著的灵活性。冲压件有时可以通过如CNC加工或焊接到其他元件等技术进行进一步加工，进一步扩大设计可能性。

• 材料效率：冲压工艺和定制模具最小化浪费，高效利用材料，降低整体成本。

• 速度：高速冲压机与自动供料系统相结合，实现了快速的生产速度，确保能够轻松满足严格的期限和处理高容量需求。这种自动化程度大大减少了工时和手工任务，简化了整个生产过程，实现了最大效率。此外，定制模具通过减少后处理需求和简化定制零件的后续装配或子装配，进一步提高了速度，最终缩短了整体制造周期时间。

 

金属冲压和定制模具的限制

• 高初始成本：设计和制造模具需要前期成本，对于小批量生产可能昂贵且耗时。

• 设计限制：尽管金属冲压中的定制模具具有诸多优势，但可能会受到零件几何形状复杂性的限制，特别是在处理复杂的体积形状时。高度详细的设计可能需要多次冲压阶段或额外的二次加工，这可能会提高成本并延长生产时间。此外，材料特性和严格的公差可能进一步限制设计灵活性，在实现预期结果方面带来额外挑战。

 

 

材料选择及其对模具的影响

在金属冲压中，材料的选择在决定冲压模具的性能和寿命方面起着关键作用。这种影响可以在撕裂、磨损、腐蚀和摩擦等各个因素中体现出来。当处理如碳钢或不锈钢等更硬的材料时，由于冲压所需的力增加，模具会承受更大的磨损。这种更高的力会加速切削刃的钝化，可能导致更频繁的工具维护和磨锐。

 

另一方面，像铝和铜等较软的材料通常更容易冲压，从而减少对模具的磨损。然而，这些材料可能会带来自己的挑战，特别是材料粘附现象，即材料粘附在模具表面。随着时间的推移，这种堆积可能导致模具表面损坏，需要仔细监控。Layana公司凭借其在精密和卓越运营方面的专业知识，严格执行周期性和预测性维护，遵守最高的汽车行业标准。此举有助于防止或减少磨损和粘附，确保模具寿命延长，最小化停机时间，从而提高整体效率。

 

腐蚀是选择冲压材料时必须考虑的另一个因素。某些金属，如铜、黄铜和处理过的钢，容易腐蚀，可能会与模具钢发生化学反应，导致模具表面点蚀或生锈。为此，模具可能需要特殊的涂层，如PVD或渗氮处理，或者使用更高耐腐蚀性的材料，如碳化物。

 

摩擦和润滑在材料如何影响金属冲压模具方面也起着关键作用。不同的材料在与模具接触时表现出不同程度的摩擦，直接影响磨损。产生高摩擦的材料可能会导致模具表面过度磨损并引起热积累，最终可能导致工具变形或过早失效。

 

 

应对定制金属冲压的挑战

定制金属冲压带来了多种挑战，特别是在创建具有复杂几何形状和严格公差的零件时。为了应对这些复杂性，设计师、工程师和冲压专家之间的早期合作对于确保可行性和可制造性至关重要。在Layana公司，我们强调协作开发方法，从可制造性的角度持续提供见解。这确保了设计不仅具有成本效益和尺寸精度，而且支持顺畅、可靠和快速的生产。

 

Layana公司能够实现1.67的Cpk值，表明过程能力很高，相对于公差限有最小的变异。这确保了在规格范围内持续生产零件，对于如汽车等高精度行业至关重要，领先的OEM信任Layana的一致质量和工程专业知识。对于严格公差的应用，Layana的精密模具、现代冲压设备和内部质量保证专业人员确保了所需的高精度。此外，自动化系统和连续模冲压优化了生产效率，减少了人工干预，满足了大规模生产的需求。

 

 

 

常见问题解答

1. Layana公司在定制金属冲压模具方面提供哪些关键服务？

渐进模具的寿命取决于多个因素，包括是否经过硬化处理、所冲压材料的类型（例如，钢或青铜等材料比铜或铝更硬）以及所进行的维护质量。在Layana，我们保证每个模具至少能够持续一百万次冲程。此外，我们采用适当的护理和预测性维护策略，以延长工具的寿命，超出该阈值。

2. 在Layana，模具制造（模具交货时间）需要多长时间？

在Layana，模具制造的持续时间取决于多个因素，包括模具的复杂性、尺寸、是软模还是硬模，以及项目所需的模具数量。平均而言，模具制造需要约30天，但此估计将在价格评估或报价阶段确认。

3. Layana可以提供模拟/CAE分析吗？

是的，Layana的工程团队提供全面的模拟和CAE分析，以协助客户在DFM阶段。这些模拟为可制造性提供了宝贵的见解，确保模具制造和批量生产顺利高效地进行。

4. 精密金属冲压可以用于小批量生产吗？

虽然由于模具的初始投资，金属冲压通常与大批量生产相关，但根据具体要求，它可以适应小批量生产。使用更简单的模具设计，如单工序或复合模具，并利用如3D打印等快速模具方法，可以使冲压适用于较小的数量。在考虑小批量生产的冲压时，评估成本效益比并探索替代制造方法至关重要。

5. Layana可以协助快速原型制作吗？交货时间是多少？

是的，Layana在开发硬模之前提供快速原型解决方案，如3D打印、线切割、激光切割和软模具。交货时间通常约为2周，允许客户在全面生产之前快速验证设计并进行调整。Layana与客户密切合作，确保及时交付和高效的项目开发。

6. 软模具和硬模具之间有什么区别？

软模具由较不耐用的材料制成，或者材料未经过硬化处理，非常适合小批量生产或原型制作。它提供了更快和更具成本效益的解决方案。相比之下，硬模具由更坚固的材料制成，或者模具经过热处理，因其更大的耐用性和用于重复制造的延长寿命，适用于大批量生产。

7. Layana公司在定制金属冲压模具方面提供哪些关键服务？

Layana公司提供全面的定制模具服务，包括内部设计和开发连续模和传递模，包括精密冲裁、深拉和微冲压技术。Layana还专注于注塑模具、嵌件成型和包覆成型（外插成型），在一个屋檐下提供精密金属冲压和注塑。此外，Layana在双材料制造、先进的自动化集成和完整的项目组装能力方面表现出色，服务于汽车、电子、航空航天、医疗和高端消费品等行业。

8. 环境和可持续性考虑因素如何影响金属冲压过程？

环境和可持续性问题通过资源的有效利用、减少浪费和节能操作显著影响金属冲压过程。实施废料回收计划、选择更可持续的润滑剂和涂层以及使用节能设备都有助于减少环境足迹。遵守环境法规和采用可持续实践不仅增强了企业责任，而且在市场上提供了竞争优势。例如，Layana公司通过获得多项可持续性认证，体现了这些原则。该公司通过了绿色工厂和清洁生产认证，反映了其对环境负责的制造过程的承诺。此外，Layana已获得绿色建筑金级认证，强调了其对可持续基础设施的奉献。该公司还获得了ISO 50001能源管理体系认证和ISO 14064温室气体排放认证，进一步展示了其减少环境影响的承诺。