Grundlagen der Stanzform: Bestimmen Sie zunächst den Prozess zur Herstellung eines Stanzteils

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Anmerkung des Autors: Da seit meiner Serie Die Basics 101 etwa 15 Jahre vergangen sind, wurde ich gebeten, eine weitere Artikelserie über die Grundlagen der Gestaltung und Konstruktion von Stanzformen zu schreiben. Da erfahrene Werkzeugmacher und Ingenieure in den Ruhestand gehen, haben viele Unternehmen Schwierigkeiten, Mitarbeiter mit grundlegenden Kenntnissen im Bereich der Metallstanzwerkzeuge zu finden und einzustellen. Ich hoffe, dass diese Artikelserie dazu beitragen wird, die Leser über alle wichtigen Schritte und Prozesse aufzuklären, die zum Entwerfen und Bauen eines Prägewerkzeugs erforderlich sind. Schauen Sie sich auch den zweiten und dritten Teil dieser Serie an.

Bei einer Prägematrize handelt es sich in der Regel um ein einzigartiges, maßgeschneidertes Werkzeug. Im Gegensatz zu einem im Laden gekauften Artikel liegt ihm keine Anleitung für Montage, Betrieb und Wartung bei. Wenn auch nur einer dieser Faktoren nicht richtig umgesetzt wird, kann es zu katastrophalen Werkzeug- und Stanzausfällen kommen.

Aber das Wichtigste zuerst.

Bevor Sie überhaupt über den Prozess nachdenken können, der zum Entwerfen und Bauen der Matrize erforderlich ist, müssen Sie feststellen, ob das betreffende Teil tatsächlich durch Blechstanzen hergestellt werden kann. Viele Teile weisen Maß- und Toleranzmerkmale auf, die mit einem herkömmlichen Stanzverfahren nicht erfüllt werden können. Daher müssen sie mit einer alternativen Methode hergestellt werden, beispielsweise durch Gießen und anschließende Bearbeitung mit der angegebenen Toleranz.

Es bedarf jahrelanger Erfahrung, um ein Teil zu betrachten und festzustellen, ob es gestanzt werden kann. Und nur weil ein Teil durch Stanzen hergestellt werden kann, heißt das nicht, dass es auch so sein sollte. Blechstanzwerkzeuge sind in der Regel für die Produktion sehr großer Stückzahlen vorgesehen. Bei geringen Stückzahlen ist es manchmal sinnvoll, die Teile mit kostengünstigeren Methoden wie Abkantbiegen, Schweißen und maschineller Bearbeitung herzustellen.

Verwechseln Sie einen Werkzeugkonstrukteur nicht mit einem Verfahrenstechniker. Prozessingenieure legen die Prozessschritte fest, die ausgeführt werden müssen, um ein flaches Blech von einem Rohling in ein fertiges Teil umzuwandeln. Es kann eine Ein-Stationen-Linienmatrize oder eine 40-Stationen-Folgematrize verwendet werden. Dies ist unbestritten der wichtigste Schritt, der über den Erfolg des Prägevorgangs entscheidet. Wenn der Prozess zur Herstellung des Teils, selbst ein einzelner Form- oder Schneidvorgang, nicht korrekt ist, versagen der Matrizen- und Stanzprozess.

Werkzeugkonstrukteure legen die mechanischen Mittel fest, um diese Prozessschritte möglichst einfach auszuführen. Der Werkzeugkonstrukteur trifft Entscheidungen wie Werkzeugstahltyp, Werkzeuggeometrie und Werkzeuglänge. Erfahrene Werkzeugkonstrukteure fungieren oft auch als Prozessingenieure, das heißt, sie bestimmen die Anzahl der Schritte, die zur Herstellung des Teils erforderlich sind, und entwerfen die mechanischen Mittel zur Ausführung des Prozesses.

Bevor Sie die zur Herstellung des Teils erforderlichen Schritte festlegen, müssen Sie den Druck des Teils analysieren und dabei sorgfältig auf die Teilegeometrie, die angegebene Toleranz sowie die Materialart und -dicke achten. Diese letzten beiden Faktoren sind entscheidend für die Entscheidung über die Herstellungsprozessschritte und das Werkzeugdesign. Gehen Sie nicht davon aus, dass das Teil aus dem angegebenen Material hergestellt werden kann. Nur weil es für die Herstellung aus einem bestimmten Metall konzipiert ist, heißt das nicht, dass es auch aus diesem Material hergestellt werden kann.

Um eine gute Entscheidung über die für die Teilefertigung erforderlichen Prozessschritte treffen zu können, müssen sowohl der Prozessingenieur als auch der Werkzeugkonstrukteur die Auswirkungen verstehen, die das Teilematerial auf den Prozess und die Werkzeugkonstruktion hat. Das Teilmaterial beeinflusst:

Es stehen Tausende verschiedener Eisen- und Nichteisenmetalle zur Verfügung, jedes mit seinen eigenen Eigenschaften. Es können Materialien von Titan bis Gold gestanzt werden. Wie ich meinen Seminarteilnehmern sage: Um Blech erfolgreich zu verarbeiten, zu konstruieren oder Fehler zu beheben, muss man zunächst „wie das Metall denken“. Wenn Sie beispielsweise an kohlenstoffarmen Ziehstahl denken und versuchen, Aluminium zu formen, werden Sie wahrscheinlich Probleme haben. Das bedeutet nicht, dass Aluminium schlecht ist; es ist einfach anders.

Wenn Sie ein Teil bearbeiten, das viel Dehnung oder Ziehbarkeit erfordert, versuchen Sie es nicht mit unzureichenden Daten. Geben Sie sich beispielsweise nicht damit zufrieden, nur zu wissen, dass es sich um 1018-Stahl handelt. Ermitteln Sie stattdessen die Zug- und Streckgrenze des Materials, den Dehnungsprozentsatz und, wann immer möglich, den durchschnittlichen n-Wert (Steilheit der Spannungs-Dehnungs-Kurve) und den durchschnittlichen r-Wert (Verhältnis der tatsächlichen Dehnung in der Breite zur tatsächlichen Dehnung in der Dicke an einem bestimmten Punkt). Wert der Längendehnung). Finden Sie heraus, ob das Metall beschichtet oder vorlackiert ist. Wenn es sich um ein Nichteisenmetall handelt, finden Sie heraus, ob es vollhart, absolut weich oder halbhart ist. Wenn das Metall gezogen werden soll, prüfen Sie außerdem, ob es von Ziehqualität ist.

Denken Sie daran, dass hochfeste Spezialstähle wie Dual- oder TRIP-Phase-Stähle eine stärkere Rückfederung aufweisen als Materialien mit geringerer Festigkeit. Wenn Sie dies im Voraus wissen, können Sie zusätzliche Stationen hinzufügen, um Rückfederungsprobleme auszugleichen. Vermeiden Sie den Bau gängiger Werkzeuge, die dazu dienen, eine Vielzahl unterschiedlicher Metalle zu formen, ohne die Matrize zu wechseln.

Ein gutes Werkzeugdesign beginnt mit einem soliden Prozess zur Herstellung Ihres Teils. Die meisten katastrophalen Stanzfehler sind das Ergebnis eines fehlerhaften Prozesses zur Herstellung des Teils und nicht eines schlechten Formdesigns selbst. Kritische Form- und Schneidschritte werden oft übersehen. Der Schlüssel besteht darin, genau zu berechnen, wie Sie das Teil herstellen werden, bevor Sie sich auf die Herstellung der Matrize konzentrieren.