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广东斯丹德:精密冷挤压替代机加工效率大增

2023-09-19 09:58:59 来源:
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导读:

原创 刘明星李建王思杰 MFC金属板材成形之家


广东斯丹德通信科技有限公司成立于 2010 年,是专注于五金连续精密冷挤压技术的公司,是专业解决行业里成本高、效率低、加工难的高技术性五金件制造公司,公司拥有多项自主知识产权,国内国际发明专利 12 项,产品聚焦于通信、汽车传感器、工业自动化、精密医疗设备,航空类控小五金,军工封装五金以及消费电子类五金等应用领域。


该公司成功地用精密冷挤压技术替代了小微精密五金件的机加工,生产效率大增,而且产品一致性也显著提高。MFC《金属成形智造》杂志采访了该公司的谷春宁总经理。


MFC

精密机加工与精密冷挤压各有什么特点?

谷春宁


金属机加工的优点是加工精度好,不限批量和数量;适合复杂件加工,夹具成本低,除了过软或者过硬的材质之外,大部分材料都能加工,可以快速投入生产。缺点是机加工速度慢,大批量加工的时候,需要投资多台设备加工,而每台设备的加工公差有差异,刀具磨损也会导致每台机器加工出来的产品差异公差出现偏差,产品 CPK 值 ( 过程能力指数(Process capability index)表示过程能力满足技术标准(例如规格、公差)的程度 ) 难管控;单个产品成本高,能耗高;大批量生产要投入大批量的加工设备,投资等于是重资产投入,风险高。


冷挤压工艺的优点是生产速度比较快,产品一致性非常好;特别适合大批量,精度比较高、特征又不是太复杂的零件,例如:纯铜件、铁镍合金、铝合金等比较黏刀而且塑性成形好的材料;一台机器可以糅合冲、拉、挤、碾等多工艺一次成形,无需后续的加工工艺;可以做到两个面一样的无塌角效果;维护成本和机器投入比机加工低。冷挤压是精净成形,可以节约原材料成本,有效降低电能消耗实现绿色生产。


冷挤压的缺点是不适合做小批量的产品,也不适合生产太复杂的零件,塑性比较差的材质也不适合做精密微小件冷挤压工艺;冷挤压的技术门槛很高,开发费用高,技术涵盖太广,改造机器,工艺嫁接,有的一个项目可能要开发几个月,开发成本非常高,但是成功之后,制造成本又很低。

表 1 传统工艺 VS 创新工艺

类别

传统工艺

创新工艺

加工方式

车加工 &CNC

精密冷挤压

加工设备

车床、复合 CNC

精密冷挤压机



动作

一刀一刀加工

连续冷挤压,一个冲压循环完成一个产品,真正的解决冷墩,冲压过程中造成的塌角问题



加工精度

0.02mm

0.02mm 精度异型件可以控制精度在 0.01mm-0.1mm以内,对回转体件精度能达到 0.005 的水平

加工效率

300-500 个 / 小时

10000-15000 个 / 小时

品质一致性

受刀具磨损影响

模具型芯成形,品质一致性好




材料

常见材料包括铝,黄铜、铜、钢和钛等金属,以及木材、泡沫、玻璃纤维和塑料、如聚丙烯、ABS、POM、PC、尼龙等,太软和过硬的材料不适合机加工


invar 镍铁合金 , 铁镍钴合金、铜、铁、镍、铝、不锈钢,对可塑性强,硬度HV220 度以下的原材料。有色金属更容易达到精度,铜合金精度更容易控制


MFC


哪些零件可以用精密冷挤压来替代?

谷春宁


这需要做可行性分析,根据客户的零件的产量、工艺、材料、质量要求等,应用 CAE 理论分析软件,分析设备能力、制作能力,来减少及规避传统的靠技术经验来验证模具可行性的方式和风险。


通过客户对产品应用的识别同步原材料要求,从表面纹路、晶体、抗拉、延伸状态来制定标准。最后对模具加工,严格采用专用模具钢材及配套的精密加工设备。

MFC


你们有哪些典型的成功应用案例?

谷春宁


举两个例子。

第一、耳机接触点工艺切换案例

因为这个部件是客户已经用车铣复合机加工做了两年,产品一直出现杯口内残留尾钉,刀具断刀、漏加工导致大批量被客户退货。客户希望用新工艺将成本降低 30% 以上,效率提升至少 5 倍以上。


斯丹德内部分析论后告诉客户成本会降到之前成本一半以上,效率提高 100 倍以上。最后的效果,效率实现了承诺,产品各方面指标甚至优于车铣复合机加工,两台设备满足了客户每天生产 25 万~ 30 万件的需求,解放了 100 多台车铣复合加工中心设备。


第二、针连接器工艺切换案例

这个部件是客户机加工生产的产品, 良品率只 有40%,成本高,效率底,毛刺问题一直得不到解决,通过客户的推荐,引用了斯丹德的精密冷挤压工艺,良品率达到了98% 以上,成本降低了 70%。


应用案例一:防雷系列挤压件。

应用于气体放电管两端的电极外部尺寸:Φ5 ~ 8mm,

高度 3mm。电极封接面轮廓精度达 0.02;采用连续精密冷

挤压成形,一个挤压循环就能完成一个产品,产品精度达到

±0.02mm,外观精度达到 RA0.8。


案例一防雷挤压壳

应用案例二:应用于光模块引线支架。

外 部 尺 寸:Φ5mm, 厚 度 1mm, 孔 径 和 间 距 精 度±0.01,采用连续精密冷挤压成形,一个挤压循环就能完成一个产品,产品尺寸精度达到 ±0.02mm,外观精度达到RA0.6。

案例二:应用于光模块引线支架


应用案例三:新能源。

应用于光伏,汽车动力锂电池安全阀,极柱,外部尺寸:Φ10mm,厚度 6mm,位置精度 ±0.02,采用连续精密冷挤压成形, 一个挤压循环就能完成一个产品,产品尺寸精度达到 ±0.02mm,外观精度达到 RA0.8。

案例三:新能源


应用案例四:航空 / 医疗设备高精密封装。

材料为可伐合金,应用于 -40℃~ 450℃环境,与高硼硅玻璃膨胀系数一致,广泛用于高真空玻璃 - 金属气密封装外部尺寸:2 ~ 40mm 采用连续精密冷挤压成型 一个挤压循环就能完成一个产品,产品尺寸精度达到 ±0.02mm,外观精度达到 RA0.8。

案例四:航空 / 医疗设备高精密封装


应用案例五:应用于航空,航天,地面武器装备等领域。

外部尺寸:从 3mm 到 30mm 均可采用此工艺,加工厚度可完成到 3mm 以内平行度,对称度 ±0.02 采用连续精密冷挤压工艺成形;表面光亮无印痕,塌边采用 4J29 可阀合金材质产品尺寸精度达到 ±0.02mm,厚度 ±0.01,外观精度达到 RA0.8 ~ 0.6。

案例五:应用于航空,航天,地面武器装备等领域


应用案例六:光通信领域。

材料可选无氧铜,不锈钢,可阀合金,铝合金等难机械加工的材料, 一个挤压循环就能完成一个产品。产品尺寸精度达到 ±0.02mm,外观精度达到 RA1.0 ~ 0.6,完美取代车床或 CNC 加工。

案例六:光通信领域


应用案例七 : 传感器领域。

应用于汽车倒车雷达、温度、电压、油压、空气等领域。

外部尺寸:Φ18mm,厚度 0.3mm,反向变薄,底部厚口部薄。位置精度 ±0.02,采用连续精密冷挤压带拉伸工艺成型, 表面光亮无印痕,采用 SUS304 材质,产品尺寸精度达到 ±0.02mm。外观精度达到 RA0.8。

案例七 : 传感器领域

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