Холодная высадка и механическая обработка: инженерная разница в серебряных контактах и ​​цельных заклепках

Холодная высадка формирует серебряный контакт или сплошную заклепку из проволоки или прецизионную-заготовку посредством контролируемой пластической деформации, а не удаления большей части готовой геометрии путем резки. Для больших-объемных электрических контактов этот процесс может сократить количество отходов-необработанного материала, сохранить текучесть металлического волокна, повысить размерную стабильность и поддержать много-производство на нескольких станциях в количестве миллионов-деталей-в-день, когда геометрия детали и инструменты подходят.

 

Таким образом, для отделов закупок решение заключается не просто в выборе холодной высадки или механической обработки. Соответствующими переменными являются использование материала, время цикла, допуск на размеры, расход волокна, срок службы инструмента, вторичные операции, требования к проверке и годовой спрос.

 

 

 

Почему холодная высадка меняет уравнение производства

 

Токарная обработка с ЧПУ позволяет получить контакт или заклепку путем удаления материала с прутка или проволоки. При холодной высадке используется система пуансонов-и-матриц для перераспределения материала с получением необходимой геометрии.

 

Для ротационной цельной заклепки токарная обработка может начинаться с диаметра, существенно большего, чем наименьшая готовая секция. Материал, удаленный во время торцовки, токарной обработки, обработки канавок, снятия фасок и уменьшения диаметра, становится металлоломом.

 

Холодная высадка приближается к той же геометрии с противоположной стороны: материал смещается, а не преимущественно удаляется.

 

Инженерный фактор	Холодный заголовок	Токарная обработка с ЧПУ
Основной механизм материала	Пластическая деформация	Удаление материала
Использование сырья-материалов	Обычно высокий для подходящей геометрии	Ниже, когда требуется значительное удаление припуска
Поколение чипов	Минимальный	Непрерывная/прерывистая стружка
Основной инструмент	Вырубные штампы + пуансоны	Режущие инструменты + приспособления
Продолжительность цикла при большом-объеме	Очень короткая, много-станций	Зависит от последовательности резки
Поток волокна	Обычно следует сформированной геометрии	Прервано механической обработкой
Масштабируемость производства	Холодный коллектор для нескольких-станций	Требуются параллельные станки с ЧПУ.
Повторяемость размеров	Высокий после стабилизации процесса	Высокая с контролируемой обработкой
Вторичная отделка	Зависит от приложения-	Зачастую меньше операций,-связанных с формированием
Механизм износа инструмента	Износ матрицы/пуансона	Износ пластины/инструмента
Лучший ассортимент продукции	От среднего до очень большого объема	Прототип для среднего/большого объема
Гибкость геометрии	Ограничено формированием осуществимости	Высокий

 

Экономическое преимущество становится больше по мере увеличения ежегодного спроса. Деталь, требующая нескольких операций токарной обработки, может потреблять несколько секунд времени шпинделя на деталь, в то время как стабилизированный процесс холодной высадки на нескольких-станциях может выполнять несколько операций формовки за один машинный цикл.

 

Технологическая схема холодной высадки электрических контактов

 

Типичный процесс холодной высадки серебряных контактных заклепок может включать в себя:

Выпрямление проволоки и контролируемая обрезка-отключения
Смазка и подготовка поверхности
Первая-этап огорчения
Прямая или обратная экструзия
Формирование головы
Размер хвостовика
Окончательная калибровка
Внутри-штамповочная или после-проверка процесса
Соединение серебряного контактного материала, где это необходимо.
Обработка или очистка поверхности
Автоматизированная сортировка и контроль размеров

Для контактов реле, контактов-выключателя, компонентов контактора и цельных заклепок точная последовательность зависит от соотношения диаметра головки, диаметра хвостовика, общей длины, твердости материала и необходимой деформации.

 

Допуск ±0,01 мм требует контроля процесса, а не только окончательного контроля

 

Требования к размерам около ±0,01 мм не следует рассматривать как проблему, требующую только окончательного-проверки-.

Стабильный процесс холодной высадки требует контроля:

Диаметр проволоки
Овальность проволоки
Обрезать-длину
Состояние смазки
Геометрия матрицы и пуансона
Коэффициент сжатия
Твердость материала
Выравнивание машины
Температура инструмента
Точность подачи

Для критических контактных размеров проверка КИМ может проверять первые-пробы и периодические производственные образцы, а автоматизированные датчики могут обеспечить более быструю 100-процентную проверку размеров там, где объем производства оправдывает инвестиции.

 

 

Формирование почти-чистой-формы снижает потери ценного металла

 

Материалы для электрических контактов,-содержащие серебро, могут иметь значительно более высокую стоимость сырья-, чем обычные конструкционные металлы. Когда контакт изготавливается механической обработкой, экономические потери не ограничиваются машинным временем.

 

Удаленный материал может содержать:

Серебро
Серебряный сплав
Медь
Медный сплав
Контактный материал из драгоценного-металла

 

Холодная высадка позволяет поместить материал непосредственно в головку и хвостовик вместо образования эквивалентного количества стружки.

 

Поэтому фразу «нулевая-резка» следует понимать как производственную концепцию, а не как абсолютное утверждение: холодная высадка не устраняет буквально все возможные потери материала. Обрезки, обрезки, обрезки, потери инструмента и бракованные детали по-прежнему существуют. Соответствующим показателем является коэффициент использования материала.

 

Практический расчет:

Использование материала (%)=Масса готовой детали ÷ Масса сырья × 100

Для моделирования затрат на закупки это число следует рассчитывать вместе с временем машинного цикла, процентом брака, стоимостью оснастки и стоимостью вторичного-процесса.

 

Медь C1100 против латуни C2680: поведение при обработке имеет значение

Выбор материала напрямую влияет на возможность холодной высадки.

Недвижимость / Рассмотрение	C1100 Чистая медь	C2680 Латунь
Содержание меди	Обычно больше или равно 99,90 %	Cu-Zn-сплав
Электропроводность	Очень высокий	Ниже, чем у чистой меди
Электрическое применение	Шины, токопроводящие части, держатели контактов	Клеммы, структурные проводящие части
Пластичность	Высокий	Хорошо, зависит от сплава-
Холодная штамповка	В целом благоприятно	В целом благоприятно
Сила после холодной работы	Увеличивает	Увеличивает
Электрическое сопротивление	Ниже	Выше
Типичная проблема формовки	Нагартование/истирание	Нагартование/растрескивание при чрезмерном обжатии
Типичный приоритет выбора	Проводимость	Прочность + формуемость + стоимость

 

Для компонентов электрических контактов выбор материала должен основываться на полных электрических и механических характеристиках, а не только на цене материала.

 

Геометрия серебряного контакта должна быть спроектирована с учетом пластического течения

 

При проектировании холодной высадки следует избегать внезапных-переходов в поперечном сечении, которые создают чрезмерную локальную деформацию.

Инженерная экспертиза должна учитывать:

 

Соотношение диаметров головки-и-хвостовика
Максимальный коэффициент осадки
Уменьшение экструзии
Угловой радиус
Геометрия входа пуансона
Угол матрицы
Скорость затвердевания материала-
Направление потока зерна-
Требуемая конечная твердость
Выбрасывающая нагрузка

 

Проверка DFM перед изготовлением инструмента может определить, подходит ли предлагаемая геометрия для холодной высадки твердого контакта, вместо того, чтобы принудительно использовать обработанную геометрию в процессе формовки.

 

Запросить бесплатную оценку и ценовое предложение DFM

 

 

Непрерывный поток металлического волокна улучшает механическую целостность

 

Механическая обработка прорезает исходную зернистую структуру. Холодная высадка пластически деформирует материал, сохраняя при этом более непрерывную структуру потока волокон-по сформированной геометрии.

 

Это различие становится актуальным, когда прочная заклепка или контакт испытывают:

 

Осевое сжатие
Сдвиговая нагрузка
Клепающая сила
Повторная электрическая сборка
Вибрация
Термальный велоспорт

 

Конечные механические свойства зависят от марки материала, начального отпуска, степени обжатия и истории деформации. Поэтому холодную высадку не следует описывать как автоматически «более сильную» для каждого компонента; Техническое преимущество заключается в контролируемой холодной обработке и благоприятном потоке материала.

 

Нагартование изменяет локальную твердость

Холодная деформация увеличивает плотность дислокаций в пластичных металлах. По мере увеличения пластической деформации твердость и предел текучести могут увеличиваться, а пластичность снижается.

 

Для контроля производства твердость следует измерять в определенных местах, а не использовать одно объемное значение для представления всего компонента.

 

Типичные методы-контроля качества могут включать:

Определение твердости по Роквеллу
Микротвердость по Виккерсу
Металлографический разрез-разрез
Проверка размеров КИМ
Оптический контроль размеров
Испытание на растяжение или сдвиг, где это применимо

Для электрических контактов твердость также должна оцениваться с учетом контактного сопротивления, характеристик клепки и последующего поведения при сборке.

 

Поток волокна должен быть подтвержден металлографией

 

В приложениях с высокой-надежностью металлографическое сечение-может выявить:

Непрерывность оптоволоконного-потока
Трещины
Круги
Внутренние пустоты
Чрезмерная деформация
Дефекты поверхности,-связанные с матрицей
Разделение материалов
Аномальная деформация зерна

 

Оценка должна быть связана с фактическим видом отказа. Визуально приемлемая внешняя поверхность не является доказательством внутренней металлургической целостности.

 

 

 

Как многостанционный холодный коллектор обеспечивает высокую производительность

 

Многопозиционная машина холодной высадки разделяет последовательность формования между несколькими штампами и пуансонами.

Упрощенная последовательность производства может быть следующей:

Станция 1 - отрезана-и первоначальное нарушение
Станция 2 - Преформа
Станция 3 - Экструзия или уменьшение диаметра
Станция 4 - Начальное формирование
Станция 5 - Окончательный расчет размеров
Передача - Автоматическое перемещение детали между станциями

Машине не требуется выполнять все операции формования на одной станции. Вместо этого заготовка проходит через синхронизированные позиции инструмента.

 

Для подходящих небольших электрических контактов и сплошных заклепок производительность может достигать от сотен тысяч до миллионов-штук-в-день в зависимости от скорости станка, количества полостей/станций, геометрии компонента, материала, конфигурации инструментов, скорости проверки и времени безотказной работы.

 

Производственная мощность — математический результат

Расчет номинального производства может быть выражен как:

Ежедневная производительность=ходов в минуту × 60 × часы работы × полости × ресурс

 

Например, при 100 ударах в минуту, 16 часах работы и выходе 95 %:

100 × 60 × 16 × 0.95=91, 200 шт./день.

 

Таким образом, ежедневная потребность в миллион-штук не может быть оправдана только скоростью машины. Для этого может потребоваться несколько станков, несколько полостей, более продолжительное время работы, более высокая частота хода или комбинация этих факторов.

 

Это различие имеет значение во время аудита возможностей поставщиков. При закупках следует запрашивать проверенные данные о мощности, а не просто номинальную спецификацию машины.

 

Срок службы инструмента контролирует совокупную стоимость владения

 

Холодная высадка переносит часть производственных затрат с режущих инструментов на штампы и пуансоны.

Мониторинг срока службы инструмента-должен включать в себя:

 

Количество ударов
Размерный дрейф
Дефекты поверхности
Трещина или скол
Сила выброса
Вес детали
Профиль износа инструмента
Интервал профилактической замены

 

Процесс, способный производить 1 миллион штук в день, но требующий частого неконтролируемого использования инструментов, может иметь худшие эффективные затраты, чем более медленный и стабильный процесс.

 

Для производства по IATF 16949 управление сроком службы инструмента- должно быть связано с планом контроля, системой профилактического обслуживания и мониторингом возможностей процесса.

 

Загрузить спецификацию проекта контактной холодной высадки

 

 

IATF 16949 и PPAP уровня 3 требуют отслеживаемых доказательств процесса

 

Для автомобильных электрических контактов и связанных с ними компонентов квалификация поставщика должна проверять не только внешний вид образца.

 

Пакет PPAP уровня 3 может включать в себя:

Проектные записи
Документация по инженерным изменениям
Схема технологического процесса
ПФМЭА
План контроля
исследования MSA
Размерные результаты
Сертификаты материалов
Первоначальные исследования процесса
Данные о возможностях
Одобрение внешнего вида, где это применимо
Образцы производственных деталей
Мастер-образец
Особые требования-клиента

 

Для производственной линии холодной высадки PFMEA должен конкретно учитывать такие риски, как:

Неправильный диаметр проволоки
Неправильный сорт материала
Обрежьте-вариант длины
Износ пуансона
Износ штампа
Трещины
Круги
Изменение диаметра головки
Изменение диаметра хвостовика
Образование заусенцев
Загрязнение поверхности
Неправильный контактный материал

Осмотр КИМ проверяет геометрию; Он не заменяет возможности процесса

 

Проверка КИМ эффективна для сложных геометрических характеристик, но качество продукции требует стратегии измерения, соответствующей этой характеристике.

 

Характеристика	Подходящий метод управления
Общая длина	Автоматическое измерение/оптическое измерение
Диаметр головки	Оптический датчик/микрометр
Диаметр хвостовика	Воздушный манометр/микрометр
Концентричность	КИМ/специальный манометр
Профиль	КИМ / оптическая система
Твердость материала	Роквелл / Викерс
Дефекты поверхности	Визуальный осмотр
Поток волокна	Металлографический участок
Состав материала	Сертификация спектрометра/поставщика
Толщина покрытия	РФА/металлографические измерения

Сама измерительная система должна быть валидирована. В автомобильных программах перед использованием данных измерений для принятия решений о возможностях следует учитывать MSA и R&R датчиков.

 

Характеристики электрических контактов должны быть проверены после формовки

 

Соответствие механических размеров не определяет автоматически электрические характеристики.

 

В зависимости от конструкции контакта валидация может включать в себя:

Контактное сопротивление
Текущая пропускная способность
Повышение температуры
Диэлектрическая стойкость
Целостность сварки/пайки
Клепающая сила-вытягивания
Сила сдвига
Термальный велоспорт
Испытания на экологическую коррозию

 

Для серебряных контактов материал контакта, покрытие или композитный интерфейс, а также конечная геометрия должны оцениваться как целостная электрическая система.

 

 

Большой объем, стабильная геометрия и экономия материала способствуют холодной высадке

 

Холодная высадка обычно предпочтительна, когда:

Ежегодный спрос высок
Геометрия пригодна для пластической деформации.
Использование материалов оказывает существенное влияние на стоимость.
Требования к размерам стабильны
Требуется несколько одинаковых компонентов.
Амортизация оснастки может быть распределена по объему производства.
Короткое время цикла является приоритетом

 

Механическая обработка остается предпочтительной, когда:

Геометрия очень сложна
Объем детали низкий
Ожидаются частые изменения дизайна.
Внутренние особенности невозможно сформировать экономически
Жесткий контроль размеров требует обширного удаления материала.
Инвестиции в оснастку не могут быть оправданы

Матрица выбора закупок

Требование	Холодный заголовок	Обработка с ЧПУ
Количество прототипов	△	◎
1000 шт.	△	◎
100 000 шт.	◎	○
1 миллион шт.	◎	△
10 миллионов шт.	◎	△
Сложная геометрия	△	◎
Использование материала	◎	△
Высокоскоростное-производство	◎	○
Сохранение потока-волокон	◎	△
Низкие инвестиции в оснастку	△	◎
Стабильное массовое производство	◎	○
Частые инженерные изменения	△	◎

 

Правильное решение должно основываться на общей стоимости посаженных компонентов, а не только на цене обработки за штуку.

 

Модель закупок должна включать в себя:

Общая стоимость=Материал + Формовка/Обработка + Амортизация оснастки + Вторичные операции + Проверка + Отходы + Упаковка + Логистика

Этот расчет часто меняет результат-выбора поставщика для серебряных-содержащих электрических контактов.

 

 

От обзора DFM к массовому производству

 

Представление контролируемого поставщика может осуществляться в следующей последовательности:

Запрос предложений → Обзор чертежей → Анализ DFM → Подтверждение материала → Проектирование инструмента → Образцы T1 → Проверка размеров → Металлографическая проверка → Возможности процесса → PPAP → Массовое производство

Перед изготовлением инструмента поставщик должен подтвердить:

Марка материала и состояние
Диаметр проволоки
Готовые размеры
Критические допуски
Требования к контактному сопротивлению
Требования к поверхности
Годовая потребность
Количество упаковки
Частота проверок
Требования PPAP
Особые характеристики

Для автомобильной и энергетической промышленности эти требования следует заморозить до выпуска инструментов для массового-производства.

 

Почему важна глубина производства поставщика

 

Производитель электрических контактов, располагающий собственными мощностями по холодной высадке, штамповке, сварке и производству контактных-материалов, может сократить количество интерфейсов между отдельными поставщиками.

Например, компонент может сочетать в себе:

Сердечник из меди или-медного-сплава холодной штамповки
Серебряный контактный материал
В-клепке штампов
Устойчивая серебряная пайка
Прецизионная штамповка
Обработка поверхности
Автоматизированная проверка

 

Объединение этих операций в рамках контролируемой производственной системы может упростить отслеживание и владение процессом.

 

В проектах, связанных с серебряными контактными заклепками для холодной высадки, поставщика следует оценивать по фактическим производственным возможностям, разработке инструментов, контролю материалов, проверке процессов и записям проверок,-а не просто по способности предоставить образцы прототипов.

 

 

Инженерные данные, необходимые для точного расчета

Готовый-запрос предложения должен содержать:

2D-чертеж с критическими допусками
3D-модель САПР
Спецификация материала
Материальный характер
Диаметр головки
Диаметр хвостовика
Общая длина
Спецификация контактного материала
Толщина контакта
Требуемые электрические характеристики
Обработка поверхности
Годовой объем
Прогноз на месяц
Количество прототипов
уровень PPAP
Требования к упаковке
Применимые стандарты клиентов

 

Для нового проекта по закупкам холодной высадки твердого металла в Китае предоставление годового объема и спецификации материалов на этапе предложения особенно важно, поскольку стратегия оснастки и конфигурация производственной-линии напрямую зависят от спроса.

 

 

Сколько времени занимает PPAP Level 3 дляСеребряная контактная заклепка с холодной высадкой?

Типичный график PPAP уровня 3 зависит от утверждения чертежа, комплектации оснастки, проверки T1, размеров и конкретных требований-клиента. Окончательные сроки должны быть подтверждены после проверки DFM и выпуска инструментов.

 

Как гарантируется срок службы матрицы при холодной высадке при-производстве цельных заклепок в больших объемах?

Срок службы штампа должен определяться с помощью документированной истории подсчета-ходов, мониторинга изменений размеров, пределов профилактической замены и проверки-износа инструмента. Поставщик должен предоставлять проверенные данные о сроке службы-инструмента, а не неподдерживаемые данные о сроке службы.

 

Каково типичное время выполнения заказа T1 для нового электрического контакта с холодной-головкой?

Время T1 зависит от геометрии, наличия материала и сложности инструмента. В практическом ценовом предложении следует разделить время на проектирование оснастки, ее изготовление, первоначальную-формовку, проверку и инженерную корректировку, а не представлять один неподтвержденный срок-сроки выполнения заказа.