Пресс для тиснения и конгрева на пневмогидравлическом цилиндре: расчёт усилия

Краткий ответ: усилие пресса для тиснения и конгрева равно удельному давлению на оттиск, умноженному на площадь контакта клише с материалом. Для металлического клише справочное правило из практики горячего тиснения — около 2 000 фунтов на квадратный дюйм (≈ 13,8 МПа), для силиконового — около 500 (≈ 3,4 МПа).

Подобрать и купить пневмоцилиндры в каталоге →

Товары из статьи

Поставка всех позиций — 3–5 недель.

WAALPC MPTот 40 540 ₽MPT-63-1~100

В корзину

WAALPC MPTFот 73 700 ₽MPTF-50-1

В корзину

Введите код вашего изделияНайти

Чем тиснение отличается от конгрева и почему нужно усилие?

Тиснение вдавливает рельеф клише в материал (кожу, картон, переплётный материал, пластик). Горячее тиснение фольгой добавляет нагретую плиту и плёнку: фольга переходит на материал под нагретым клише. Конгрев — рельефное тиснение без краски и фольги, часто в паре «матрица и контрматрица». Для привода у всех трёх одна задача: прижать клише с нужным усилием, выдержать заданное время и вернуться. Рабочий ход короткий, а усилие велико, поэтому здесь работает не обычный пневмоцилиндр, а пневмогидравлический усилитель, где воздух давит на масло. Как он устроен и откуда берутся тонны, подробно в статье про пневмогидравлический цилиндр.

Про точные давления для кожи и бумаги скажем честно: проверенного справочного значения у нас нет, оно зависит от материала, фольги и клише. Поэтому ниже считаем по правилу для горячего тиснения как стартовую оценку, а рабочее давление подбираем пробой на образцах из той же партии.

Как посчитать усилие на оттиск?

Формула: F = p × S, где p — удельное давление на площадь контакта, S — площадь контакта. Площадь контакта — это не габарит клише, а площадь самого рельефа, который касается материала. У штрихового клише она заметно меньше габарита, у плоского сплошного приближается к нему.

1. Площадь контакта. Складываем площади выступов клише, которые касаются материала. Если за ход делают несколько оттисков, площади суммируются.
2. Удельное давление. По правилу для горячего тиснения: металлическое клише (магний, медь, латунь) по жёстким пластикам (поликарбонат, полиамид, полистирол) — 2 000 фунтов на квадратный дюйм ≈ 13,8 МПа; то же клише по мягким пластикам (полипропилен, полиэтилен, полиуретан, винил) — 1 000 ≈ 6,9 МПа; силиконовое клише — 500 ≈ 3,4 МПа, потому что резина прилегает к неровностям и ей хватает меньшего усилия.
3. Усилие. F = p × S. При p в МПа и S в мм² результат в ньютонах.
4. Перевод. Килограммы-силы: ньютоны делим на 9,81; тонны-силы — ещё на 1 000.
5. Запас. Производитель оборудования советует брать пресс с запасом по тоннажу на будущие работы. Берите запас не менее 1,5 раза к расчёту.

Как подобрать цилиндр-усилитель на реальном артикуле?

Исходные данные: плоское металлическое клише 80 × 60 мм, сплошной оттиск, площадь контакта 48 см², материал — жёсткий пластик (поликарбонат или полиамид), полный ход 100 мм, сеть 10 бар.

1. Удельное давление. Принимаем 2 000 фунтов на квадратный дюйм ≈ 13,8 МПа: правило для металлического клише по жёсткому пластику.
2. Площадь. 48 см² = 4 800 мм².
3. Усилие. F = 13,79 × 4 800 ≈ 66 190 Н ≈ 6 750 кгс (около 6,75 т).
4. Исполнение. Ряд усилий нашей серии MPT: Ø63 — 1 и 3 т, Ø80 — 5 т, Ø100 — 10 т, Ø125 — 15 и 20 т, Ø150 — 25 т, Ø160 — 30 и 40 т. Таблицу усилий печатает изготовитель на странице MPTF; для MPT того же диаметра и номинала берём её как оценку. Ø80 5T даёт при 7 кгс/см² до 7 000 кгс, запас к 6 750 кгс всего около 4 %. Берём Ø100 10T: K = 1 560, при 7 кгс/см² до 10 920 кгс, запас около 1,6 раза.
5. Давление. p = F / K = 6 750 / 1 560 ≈ 4,3 кгс/см² ≈ 0,42 МПа. Это выше нижней границы рабочего давления серии 0,2 МПа и ниже верхней 0,8 МПа.
6. Проверка узлов. Регулятор ARG работает в диапазоне 0,1–0,85 МПа, распределители 4V — 0,15–0,8 МПа, 3V100–400 — 0,15–0,8 МПа. Давление 0,42 МПа входит во все диапазоны.
7. Ход. Глубина оттиска и толщина фольги — доли миллиметра и единицы миллиметров, поэтому укладываются в ход усиления 5–20 мм; остальной ход до 100 мм цилиндр проходит на подводе.
8. Артикул. MPT-100-1~100, 97 290 ₽. Исполнение 10T в артикуле не кодируется: назовите его при заказе.

А если клише силиконовое?

Для силиконового клише по тому же правилу нужно около 3,4 МПа вместо 13,8 МПа, то есть в четыре раза меньше. На ту же площадь 48 см²: F = 3,45 × 4 800 ≈ 16 550 Н ≈ 1 690 кгс. Хватает Ø63 с номиналом 3 т (K = 500): p = 1 690 / 500 ≈ 3,4 кгс/см² ≈ 0,33 МПа, максимум при 7 кгс/см² — 3 500 кгс, запас около 2 раз. Артикул MPT-63-1~100, 40 540 ₽; у Ø63 цены исполнений 1T и 3T одинаковы, исполнение называют при заказе.

Если штамп меняется и высота пакета разная, ставьте MPTD с регулируемым полным ходом, от 59 650 ₽. Для линии без остановок смотрите быстрый тип MPTF, от 73 700 ₽; чем он отличается от MPT, описано в статье про MPTF и MPT.

Что поставить рядом с цилиндром в пневмолинии?

Усилие задаёт давление, поэтому перед усилителем нужен регулятор с манометром: ARG, от 3 420 ₽. Подвод и возврат ведёт однокатушечный распределитель 5/2 4V210, от 820 ₽. Узел усиления включает отдельный нормально закрытый 3/2 3V, от 600 ₽, только после касания материала: ход усиления тратится на оттиск, а не на пустой путь. Плавный ход подвода и мягкий подход клише к материалу настраивают дросселями AS на портах цилиндра, с дросселированием на выпуск, от 180 ₽; шум сброса убирает глушитель PSL, от 30 ₽. Присоединительная резьба распределителей 4V и 3V — внутренняя G; дроссели AS бывают с цангой под трубку и с резьбой.

Полный состав схемы и порядок цикла разобраны в статье про схему управления пневмогидравлического пресса. Выдержку под нагрузкой задаёт реле времени или контроллер станка, поэтому её значение мы не приводим: оно зависит от фольги и материала.

Нагрев плиты: что в нашу номенклатуру не входит

Для горячего тиснения и конгрева с нагревом нужна нагретая плита, нагревательные элементы и терморегулятор с датчиком. Этого мы не поставляем и не рассчитываем: температуру подбирают по технической карте фольги и материала, а нагреватель и термоизоляцию между плитой и штоком подбирают отдельно. Тепло от плиты не должно доходить до уплотнений цилиндра: берите теплоизолирующую прокладку и держите нагретую плиту на расстоянии от цилиндра. Допустимая температура для наших серий по таблицам изготовителя — от −5 до +60 °C для MPT и MPTF.

Что учесть в оснастке для тиснения

• Параллельность плит. Перекос клише даёт неравномерный оттиск: часть рельефа не доходит, часть передавливает материал.
• Ограничитель хода. Для слепого тиснения и конгрева глубину оттиска задаёт жёсткий упор, а не давление: без упора усилитель продавит материал.
• Плавный ход. Клише должно подходить к материалу без удара: настройте дроссели AS и включайте усиление только после касания.
• Съём детали. После выдержки материал может прилипнуть к клише; предусмотрите возврат с небольшой паузой и съёмник.
• Подложка. Тиснение на мягкой подложке и на жёсткой даёт разный оттиск; подложку подбирают пробой.
• Тепло и уплотнения. Нагретая плита не должна передавать тепло в цилиндр.

Типичные ошибки

• Считают по габариту клише. Усилие определяет площадь контакта рельефа; для штрихового клише она меньше габарита.
• Берут удельное давление «из головы». Правило 2 000 фунтов на квадратный дюйм — оценка для металлического клише, для кожи и бумаги нужна пробная подгонка.
• Нет ограничителя хода. Глубину оттиска задаёт упор, иначе усилитель продавливает материал.
• Включают усиление до касания. Ход усиления 5–20 мм тратится в пустоту.
• Подают сеть 10 бар напрямую. Рабочий предел наших серий — 0,8 МПа, регулятор обязателен.
• Усилия выше 0,7 МПа берут из таблицы. Таблица изготовителя доведена до 7 кгс/см²; выше усилия не приводим.

Пуск двумя кнопками и ограждение зоны клише обязательны, особенно у горячей плиты: возможны ожог и защемление рук. Соответствие требованиям безопасности подтверждают отдельной оценкой рисков; эту статью как такую оценку использовать нельзя.

Рубрики каталога

• Пневмоприводы — цилиндры и усилители;
• Регуляторы давления AR;
• Калькулятор усилия цилиндра;
• Калькулятор скорости цилиндра.

Частые вопросы

Как посчитать усилие пресса для тиснения?

F = p × S, где S — площадь контакта рельефа клише, p — удельное давление. По правилу для горячего тиснения это около 13,8 МПа для металлического клише и около 3,4 МПа для силиконового. Это оценка, окончательное давление подбирают пробой.

Какой цилиндр нужен для клише 80 × 60 мм?

При сплошном оттиске и площади контакта 48 см² усилие около 6 750 кгс для металлического клише. Подходит Ø100 с исполнением 10T: при 0,42 МПа он даёт нужное усилие с запасом около 1,6 раза.

Почему для силиконового клише нужно меньше усилия?

Резина прилегает к неровностям детали, и для передачи оттиска ей достаточно меньшего давления: по справочному правилу около 500 фунтов на квадратный дюйм против 2 000 для металла.

Как регулируют усилие на оттиск?

Давлением воздуха за регулятором: p = F / K, где K берут из таблицы изготовителя для диаметра и исполнения цилиндра. Для Ø100 10T K = 1 560 кгс на 1 кгс/см² (таблица изготовителя для MPTF, для MPT оценка).

Как задать глубину оттиска при конгреве?

Жёстким упором на ходу штока: давление отвечает за усилие, а упор за глубину. Без упора усилитель продавит материал.

Входит ли нагрев плиты в вашу номенклатуру?

Нет. Мы подбираем привод и пневмолинию, а нагреватель и терморегулятор подбирают отдельно по карте фольги и материала.