Штанцформа

Содержание:

1. Для чего нужна штанцформа
2. Конструкция
3. Виды штанцформ
4. Преимущества использования штанцформ
5. Где применяются штанцевальные формы
6. Производство штанцформ
7. Что такое биговальная контрматрица
8. Производство упаковки с помощью штанцформ
9. Количество циклов производства

Штанцформа представляет собой устройство, предназначенное для быстрой и точной высечки большой партии однотипных деталей из листовых материалов.Термин произошел от немецкого слова Schanzform, означающего шаблон или форму для резания. Штанцевальная форма применяется в массовом производстве упаковочных товаров, рекламной продукции, полиграфических изделий.

Для чего нужна штанцформа

Штанцформа предназначена для выполнения ряда технологических операций в процессе переработки заготовок из бумаги, картона, кожи, тканей, тонкого пластика.

Основные операции, выполняемые с помощью штанцформы:

• высечка — формирование контура изделий посредством вырезания исходного материала по заданному профилю. Обеспечивает аккуратное отделение нужного фрагмента от общего полотна или блока;
• перфорация — пробивание ряда повторяющихся отверстий, предназначенных для последующего отрывания отдельных участков, обозначения линии сгиба. Применяется при создании картонной упаковки, конвертов, этикеток, календарей, альбомов;
• продавливание — выдавливание рельефных изображений на поверхности материала. Используется для создания декоративных эффектов на подарочной упаковке, поздравительных открытках и пр;
• формирование отверстий различных диаметров, для прорезей для ручек сумок, вентиляционных отверстий в коробках.

Устройство помогает формировать структуру углублений и выступов, улучшающих восприятие напечатанного текста и графики.

Штанцевальная форма позволяет с большой точностью вырезать даже небольшие детали

Высечка картона.

Конструкция штанцформ 

Основными элементами штанцевальной формы являются:

Конструкция штанцевой формы обеспечивают  точное воспроизведение конфигурации изделия при массовом производстве.

Конструкция штанцформы. 

Виды штанцформ

Существует четыре основных типа вырубных штампов: плоские, ротационные, под валковый пресс, под тигельный пресс.

Плоские

Представляют собой единую жесткую основу. Это деревянная или фанерная основа, в которой закреплены элементы. В базу интегрированы специальные пазы, куда устанавливаются режущие ножи, определяющие форму будущих изделий. 

Используется преимущественно на гидравлических или механических прессах, обеспечивающих необходимую силу удара для резки заготовок. Простота установки и обслуживания делает их привлекательными для малых производств и частных мастерских.

Кроме того, одну и ту же форму можно использовать многократно, независимо от изменений структуры материала, размера партии или режима работы оборудования. 

Возможно изменение положения заготовки вручную или автоматическим способом, что повышает гибкость производимого процесса.Недостатком плоских штанцформ является ограниченная производительность из-за низкой скорости обработки, значительные затраты времени и ресурсов при изготовлении форм сложной геометрии.

Применение плоских вырубных штампов оправдано там, где важна простота, надежность и возможность повторяемости результатов при ограниченных ресурсах и объеме производства.

Плоские штампы.

Ротационные

Основная конструкция состоит из цилиндра с закрепленной формой и поддерживающего ролика, расположенного напротив барабана. На цилиндре размещаются режущие линейки, создающие необходимые формы и вырезы на материале.

При высечке изделий заготовка проходит между вращающимся цилиндром и неподвижной опорной поверхностью.  Таким образом обеспечивается непрерывный цикл производства.

Ротационные штанцформы широко применяются в полиграфической промышленности, производстве упаковки, рекламной сфере.

Устройства имеют ряд особенностей, отличающих их от традиционных статичных форм:

• высокая производительность, за счет непрерывного цикла, позволяет изготавливать большие объемы продукции за короткое время;
• автоматизация процесса обеспечивает минимальное вмешательство оператора;
• равномерное распределение давления на обрабатываемый материал и устойчивость формы к деформации во время работы.

Форма вращается вокруг своей оси, что обеспечивает равномерность и точность вырезов.

Эти особенности делают их незаменимыми при работе с большими объемами продукции, высокими требованиями к точности исполнения.

Использование такого типа форм особенно актуально при массовом производстве упаковочных коробок, картонных лотков, другой подобной продукции. Устройства подходят для производства сложных и многоэлементных изделий.

Их применение снижает затраты на изготовление мелких элементов, сокращает количество отходов и увеличивает срок службы самого оборудования.

• Недостаток – сложность разработки, изготовления и высокая стоимость компонентов (фанерной полумуфты, линеек, эжекторной резины). Это делает штанцформы более дорогими по сравнению с плоскими.

Благодаря непрерывному процессу обработки и быстрому перемещению материала, ротационные устройства способны обрабатывать большие объемы продукции за короткий промежуток времени.

Ротационная штанцевальная форма.

Под валковый пресс

Валковый пресс представляет собой устройство, состоящий из двух  параллельно вращающихся цилиндров (валков), между которыми подается штанцформа и обрабатываемый материал.

Их диаметр и расстояние между ними регулируются в зависимости от необходимого давления и характера перерабатываемого сырья. Поверхность валов может быть гладкой или рифлёной, что улучшает сцепление с материалом.

Прессы могут оснащаться дополнительными устройствами для точного позиционирования и удерживания листов перед обработкой.

Порядок работы валкового пресса:

• материал укладывается на штанцформу;
• при прохождении заготовки и формы между валками, ножи прорезают материал по контуру линий;
• высеченное изделие снимается с формы, на нее укладывается новая заготовка.

Штанцформы под валковый пресс идеально подходят для массового производства изделий простых геометрических форм, таких как круги, квадраты, прямоугольники и овалы.

Метод широко используются в пищевой промышленности, автомобильной отрасли, строительстве и мебельном производстве.

Валковый пресс.

Под тигельный пресс

Штанцформы под тигельный пресс состоят из верхних и нижних пресс-штампов, а так же специальной емкости для материала (тигля).

Основой является стальной каркас, покрытый тонким слоем пластика или резины, обеспечивающий упругость и стойкость к повреждениям.

Внутри каркаса располагаются остро заточенные металлические лезвия разной толщины, формирующие контур изделия.

Принцип работы устройства основан на механическом воздействии на заготовку верхнего пресса, который опускается и под большим давлением вырезает изделие заданной формы.

Давление передается равномерно на всю площадь штанцформы, позволяя достичь высокого уровня точности и четкости разреза.

Основное предназначение штанцформ под тигельный пресс — обработка толстых слоев бумаги, картона, кожи, тканей и синтетических материалов.

Метод подходят для нарезки визиток, открыток, конвертов, обложек книг, других аналогичных изделий.

Регулировка глубины погружения режущей кромки должна осуществляться индивидуально для каждого вида материала, чтобы избежать чрезмерного истирания лезвий и снижения ресурса формы.

Штанцевальная форма под тигельный пресс.

Преимущества использования штанцформ

Штанцформы обеспечивают точное воспроизведение размеров и форм деталей, что особенно важно при производстве упаковки, визиток, этикеток и прочей полиграфической продукции.

Точность достигается благодаря использованию специальных режущих ножей и матриц, обеспечивающих высокое качество изделий.

Преимущества использования штанцформ включают:

• быстрота и эффективность производства;
• возможность автоматизации процесса;
• создание сложных, уникальных форм;
• работа с любым типом бумаги, картона, пластика;
• экономия материалов из-за минимизации отходов;
• возможность массового тиражирования изделий;
• повторяемость и стабильность результатов.

Устройства могут использоваться для придания продукту удобной формы — закругленных краев, прорезей, отверстий, перфораций, облегчающих использование конечного изделия потребителем.

Благодаря возможности индивидуальной настройки, устройства позволяют реализовать самые разнообразные дизайнерские решения, включая создание изделий самых сложных конфигураций.

Применение штанцформ способствует повышению эффективности производственного процесса, улучшению качества выпускаемой продукции, реализации уникальных дизайнерских решений.

Где применяются штанцевальные формы 

С помощью вырубных штампов производят широкий спектр изделий различного назначения.

Среди наиболее распространенных сфер применения штанцформ можно выделить:

Кроме того, штанцевальные формы находят применение в фармацевтике, косметологии, легкой промышленности, прочих отраслях.

Создание упаковки.

Производство штанцформ

Изготовление штанцформы — сложный технологический процесс, включающий несколько этапов:

Проектирование.

Перед началом производства разрабатывается конструкторская документация.

Определяются размеры и геометрия будущих изделий, материал заготовки, технология обработки, другие детали. Создаются 3D-модели формы с помощью специализированного программного обеспечения.

Выбор материала.

Для изготовления штанцформ используется инструментальная сталь, алюминий и их сплавы.

Выбор материала зависит от условий эксплуатации, планируемых объемов товара.

Производство

Заготовки подвергаются механической обработке, включая:

• лазерную резку;
• гибку, заточку;
• полировку, сборку.

Операции выполняются на станках с ЧПУ, позволяющих достигать высоких показателей точности и скорости выполнения работ.

Для фиксации ножей используются специальные крепления, обеспечивающие надежное удерживание лезвий. Режущие кромки затачиваются под определённым углом, необходимым для оптимальной передачи усилия удара пресса на материал. Процесс установки требует строгого соблюдения технологических норм и стандартов.

Тестирование и настройка.

Собранная штанцевальная форма проверяется на специальном оборудовании перед вводом в эксплуатацию.

Проводится тестирование формы путём пробивки нескольких образцов, проверяются точность исполнения отверстий, равномерность давления и отсутствие деформации рабочих поверхностей.

Правильно спроектированная и собранная штанцевальная форма гарантирует качество изделий, длительный срок службы инструмента.

Производство штанцформ.

Что такое биговальная контрматрица

Это элемент оснастки, применяемый совместно с биговальным ножом для качественного нанесения линий сгиба (биговки) на материалы типа картона, бумаги или пленочных покрытий.

Основная функция контрматрицы заключается в обеспечении точного направления ножа и создании ровной линии углубления. Устройство облегчает последующий сгиб материала, предотвращает образование трещин и повреждений.

Основное назначение контрматриц:

• обеспечение правильного расположения биговального канала. За счёт точно подогнанной геометрии между поверхностью матрицы и лезвием ножа формируется канал необходимой глубины и ширины, предотвращающий смещение и деформацию листа;
• увеличение долговечности оборудования. Правильная работа пары "биговальный нож + контрматрица" снижает износ обоих компонентов, продлевая срок службы оснастки;
• повышение производительности. Использование качественных контрплат уменьшает количество брака и повторных проходов, увеличивает эффективность производства.

Для изготовления контрматрицы используются сплавы стали, алюминия, пластики повышенной твердости.

Размеры и формы устройств зависят от специфики технологического процесса и требований к качеству результата. Контрматрицу часто используют в сочетании с различными типами прессового оборудования и специальных штамповочных машин.

Выбор контрматрицы определяется толщиной обрабатываемого материала, формой биговальных каналов, особенностями используемого оборудования.

 Контрматрица.

Производство упаковки с помощью штанцформ

Производство упаковки с использованием штанцформы представляет собой комплекс последовательных этапов, каждый из которых играет важную роль в получении высококачественного конечного продукта.

Этапы производства упаковки с помощью штанцформы включают:

• Разработку дизайна. По техническому заданию заказчика создается дизайн будущей упаковки с учетом размеров и формы изделия, наличия отверстий, биговки, перфораций. Создается трехмерный макет, позволяющий на ранней стадии увидеть, как будет выглядеть изделие, при необходимости внести коррективы.
• Выбор материала. Подбирается подходящий материал для упаковки, чаще всего это картон, бумага или пластик. Материал должен отвечать требованиям клиентов по качеству печати, прочности и плотности.
• Печать. При необходимости, на выбранный материал наносятся изображения или текст с помощью офсетной или цифровой печати.
• Ламинирование и лакировка. Для придания дополнительной защиты, блеска и износостойкости материал покрывают лаком или ламинатом. Эти процедуры улучшают эстетический вид упаковки и повышают её защитные свойства.
• Высечка заготовки. Материал подается на станок, оснащенный штанцформой. Здесь происходит процесс резки и высечки нужного контура. Современное оборудование позволяет автоматизировать этот этап, повышая производительность и снижая вероятность ошибок
• Склеивание и сборка. Полученные заготовки проходят дальнейшую обработку: сгибаются, склеиваются, собираются вручную либо автоматически с применением клея, скоб или лент.
• 
  
• Готовая продукция упаковывается и отправляется клиенту. Этот этап также важен, поскольку правильная упаковка гарантирует сохранность товара во время транспортировки.

Каждый этап производства сопровождается контролем качества. Проверяется правильность размеров, наличие дефектов, чистота поверхности и соответствие стандартам.

Рисунок 12. Штанцформа для производства упаковки.

Количество циклов производства

Щтанцевальная форма обладает определённым ресурсом, ограничивающим количество производственных циклов до момента износа инструмента.

Продолжительность срока службы матрицы зависит от материала вырубки, сложности обрабатываемого продукта, твердости контрплиты, рабочего давления пресса, мастерства и опыта персонала.

Срок службы штанцформ :

• простые элементы рассчитаны на количество циклов от 50 тысяч до миллиона ударов;
• изделия средней сложности (углы, криволинейные участки) — от 30 тысяч до полумиллиона ударов;
• сложные конструкции, мелкие детали — 10 тысяч — 300 тысяч ударов.

Более прочные марки сталей позволяют увеличить ресурс до максимальных показателей.

Регулярная проверка состояния режущей кромки помогает своевременно выявить износ и предотвратить снижение качества конечного продукта.

Использование специализированных покрытий (например, титановых напылений), продлевает срок службы матриц.

Ориентировочный расчет ресурса важен для планирования замены инструмента и обеспечения бесперебойного производственного процесса.