Umformen und Bördeln von Blechen in Stanzwerkzeugen

Jason Marovich war von 1990 bis 2005 als Zeichner und CAD-Bediener im Bereich Fahrzeugtechnik beschäftigt.

Fig. 1a ist eine isometrische Ansicht eines Blechteils. Beachten Sie, dass die gestrichelten Linien die Position angeben, in der sich das Metall befindet, wenn es in der Matrize platziert wird, die den Flanschvorgang ausführt. Fig. 1b ist der gleiche Teil in einer Seitenansicht.

Fig. 1a ist eine isometrische Ansicht eines Blechteils. Beachten Sie, dass die gestrichelten Linien die Position angeben, in der sich das Metall befindet, wenn es in der Matrize platziert wird, die den Flanschvorgang ausführt. Fig. 1b ist der gleiche Teil in einer Seitenansicht.

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Zwei Arten von Blechstanzwerkzeugen

Es gibt viele verschiedene Arten von mechanischen Stanzwerkzeugen, und einige sind hauptsächlich zum Formen oder Flanschen von Blechen ausgelegt. Metall formen nimmt einen flachen oder teilweise geformten Blechrohling und formt ihn in eine gewünschte Form. Metallflansch ist der Vorgang des Wischens von Blech in eine Richtung, die seiner vorherigen Position entgegengesetzt ist.

Das Formen eines Blechrohlings in die vom Entwurf geforderte Form wird anfänglich in a durchgeführt Würfel ziehen . Das Ziehen von Metall in die gewünschte Form kann oft in einer einzigen Matrize durchgeführt werden (normalerweise die erste in der Reihe der Matrizen), manchmal sind jedoch zwei erforderlich, eine Ziehmatrize und eine Nachziehmatrize. Wie bei allen Blechvorgängen gibt es ideale Möglichkeiten, bestimmte Gesenkvorgänge durchzuführen. Das Hydroformen könnte beispielsweise eine bessere Option als das Druckformen sein, abhängig von den Betriebsanforderungen (d. H. Teilbedingungen).

Das zusätzliche Formen von Spezialbereichen kann durch Druckformen oder Flanschen in späteren Werkzeugvorgängen erreicht werden. Der Schlüssel für Teile-Layout-Ingenieure besteht darin, dass die Umformung so erfolgt, dass das Metall in keiner Weise knittert oder verformt wird. Wenn es sich bei der Blechplatte um eine Außenplatte handelt, z. B. um eine Autotür, werden zusätzliche Maßnahmen ergriffen, um sicherzustellen, dass die Umform- und Flanschvorgänge das Teil nicht markieren. Das heißt, es ist für jede Matrizenoperation unerwünscht, Markierungen, Beulen oder Beulen auf dem Blechteil zu hinterlassen, insbesondere wenn das Teil dort verwendet werden soll, wo es leicht sichtbar ist (d. H. Eine äußere Automobilverkleidung).

Abb. 2

Abb. 2

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Blech formen

Das Formen von Blech erfolgt üblicherweise entweder durch Ziehen des Metalls oder durch Druckformen des Metalls. Beim Ziehen von Metall müssen die Werkzeugingenieure sicherstellen, dass das Metall während der Bildung so fließt, dass keine schwachen Bereiche zurückbleiben. Was die Teileingenieure suchen, ist eine gleichmäßige Metalldicke des gesamten fertigen Teils. Es gibt Möglichkeiten, wie Designer Metall formen können, um zu verhindern, dass es in Bereichen schwächer oder dicker wird. Dies erfolgt während der Matrizenlayoutphase der Teilefertigung - normalerweise eine Gruppe von Ingenieuren, die entscheiden, wie die erforderlichen Vorgänge am besten ausgeführt werden müssen, um das Teil herzustellen, und in welcher Reihenfolge diese Vorgänge stattfinden sollen. Dies kann auch die Anzahl der Matrizen bestimmen, die eine Matrizenaufstellung benötigt, um das Teil herzustellen.

Fig. 2 rechts zeigt das grundlegendste Konzept der unteren Baugruppe eines mechanischen Ziehstempels. Die innerste Komponente, der untere Ziehstempel (grün), hat die gewünschte Form, die auf ihre 'Oberfläche' gefräst ist. Der untere Stempel ist vom unteren Bindemittel (rot) umgeben. Das Bindemittel hat auch die gewünschte Teileform, die auf seine Oberfläche gefräst ist. Auf dieser Oberfläche wird ein Blechrohling platziert, wenn der Bediener (oder optional eine mechanische oder Robotervorrichtung) das Teil in die Stanzpresse lädt (wenn die Presse geöffnet ist und sich das Bindemittel im Auf- oder Abladezustand befindet) Position.

Der Binder bewegt sich - er bewegt sich auf und ab, wenn sich die Stanzpresse öffnet und schließt. Es wird von dem unteren Matrizenschuh (blau) umschlossen und an Ort und Stelle gehalten. Außerdem schwimmt das Bindemittel - sein Boden ist nicht fixiert, sondern es fährt auf einem Drucksystem, sei es pneumatisch oder hydraulisch. Dieses Drucksystem bietet einen leichten Widerstand gegen die Abwärtsbewegung der Stanzpresse. Mit der Kraft der Abwärtsbewegung der Presse, die das Drucksystem überwindet, auf das das Bindemittel eingestellt ist, ermöglicht diese Kraft einen sanfteren Übergang für das Blechteil vom flachen Rohling in ein Teil, dessen tiefster Formungsbereich glatt und ohne Erzeugung geformt ist Schwachpunkte. Es wird so schön erklärt:

Wenn Sie ein großes Stück Leder nehmen und daraus einen Hut machen möchten, können Sie das Leder über eine federbelastete Plattform legen. In dieser Plattformmitte befindet sich eine abgerundete Form in Form eines Hutes. Die Druckplattform bewegt sich um die Mittelform auf und ab. Wenn Sie also das Leder auf die Plattform legen und dann darauf drücken, während Sie es festhalten, wird der Stoff über die mittlere Form gespannt. Anstatt es nur nach unten zu reißen und möglicherweise das Material zu zerreißen, verlangsamt die Druckplattform (Bindemittel) die Abwärtsbewegung, so dass das Formen sanfter erreicht wird.

Abb. 3

Abb. 3

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In Fig. 3 wird rechts ein Blechrohling auf ein Druckbindemittel geladen. Der Binder fängt das Teil ein und hält es fest, wenn die Presse schließt. Das obere Matrizenelement berührt das Bindemittel, bevor das Metall auf den Formpfosten oder den unteren Stempel heruntergebracht wird.

Beachten Sie das in Abb. 3 blau dargestellte Drucksystem unter dem Bindemittel. Luftstiftsysteme sind für viele Arten von großen Stanzpressen erhältlich. Bei anderen Umformvorgängen können Hydraulikzylinder verwendet werden. Die Ingenieure müssen bestimmen, welche Drucksysteme erforderlich sind, um ihr Teil am besten herzustellen, und dies hängt häufig von den verwendeten Stanzpressen ab.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die geladenen Blechrohlinge zu lokalisieren, z. B. Positionsstifte oder Führungen. Mit diesen Geräten kann der Pressenlader den Rohling bei jedem Laden an derselben Stelle auf den Binder legen.

Bei Ziehwerkzeugen mit hoher Produktion werden auf der Bindemitteloberfläche, die vom Ziehstempel und / oder vom unteren Schuh geführt wird, Verschleißplatten auf Verschleißflächen montiert (zwei Metalloberflächen reiben aneinander). Diese Verschleißplatten sind geschmiert und bieten eine einfache Wirkung - sie sind so konzipiert, dass sie die Leistung einer fertigen oder behandelten Gussoberfläche übertreffen.

Nicht gezeigt, aber immer noch relevant ist der obere Druckguss. Behandelte Stahleinsätze können für Teilebereiche, die besondere Pflege erfordern, in die obere Formfläche eingebaut werden. In den meisten Fällen wird das Teil von einer behandelten Stahlgussoberfläche gebildet. Kleine in sich geschlossene Stifte können in dieser oberen Oberfläche angebracht werden, um beim Öffnen der Presse nach unten zu drücken, wodurch verhindert wird, dass das Blechteil nach dem Formen an der oberen Formkomponente haftet.

Abb. 4. Diagramm, das eine Blechlasche zeigt, die nach unten zu einem Flansch geformt wird. Beachten Sie die abgerundeten Ecken an den Stahleinsätzen, um ein Markieren oder Reißen des Teils zu vermeiden.

Abb. 4. Diagramm, das eine Blechlasche zeigt, die nach unten zu einem Flansch geformt wird. Beachten Sie die abgerundeten Ecken an den Stahleinsätzen, um ein Markieren oder Reißen des Teils zu vermeiden.

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Die Operation zum Flanschen von Blechen

Blechflanschvorgänge sind normalerweise viel einfacher als Ziehvorgänge. Oft werden Teileflansche in Matrizen hergestellt, die auch andere Vorgänge ausführen. Ingenieure denken daran, dass Matrizen und ihre Komponenten teuer sind. Anstatt eine Matrize zu bauen, die einen Flanschvorgang ausführt, und eine andere Matrize, um ein Lochstechen zu erzielen, könnten die beiden Matrizen, wann immer dies zulässig oder möglich ist, zu einer kombiniert werden. Teilbedingungen bestimmen, welche verschiedenen Operationen in derselben Matrize ausgeführt werden können.

In Fig. 4 wird eine Blechlasche nach unten geformt. Die Länge der Lasche bestimmt, wie der Flansch gebildet wird. Diese Lasche wurde sorgfältig entworfen und kann (in einem früheren Werkzeugvorgang) so zugeschnitten werden, dass in Abständen Schnitte oder Risse in der Lasche vorhanden sind, sodass die Lasche um Ecken oder Kurven angeflanscht werden kann.

Durch die einfache Abwärtsbewegung der Presse wird die Lasche angeflanscht. In der Regel wird dem oberen Gussstück jedoch ein Druckkissen aus Stahlguss hinzugefügt. Dieses Druckkissen hält das Metall, während die Lasche nach unten angeflanscht wird. Für untere Werkzeuglinien werden dem unteren Pfosten und dem oberen Guss Stahleinsätze hinzugefügt.

Das Hauptanliegen der Werkzeugingenieure bei diesem Vorgang ist der Flanschbruch - der tatsächliche Punkt, an dem sich das Metall biegt. Diese Biegung muss sorgfältig abgewogen werden und diktiert Änderungen in der Teileentwicklung, wenn sie beim Ausprobieren nicht gut getestet werden kann. Wie bei allen Blechvorgängen wird die Gleichmäßigkeit der Metalldicke einer hohen Prüfung unterzogen, und Flanschvorgänge, die eine Schwäche des Metalls verursachen, müssen neu bewertet und Änderungen entweder an der Teilekonstruktion oder an der Flanschdüse vorgenommen werden, die das Metall bildet.

Standard Matrizenflansch

Wenn eine Flanschoperation nicht direkt ausgeführt werden kann, kann eine Standard-Matrizen-Nockeneinheit verwendet werden. Dies ist eine kostengünstige Alternative zum Hinzufügen eines weiteren Arbeitswerkzeugs zur Werkzeugreihe. Zum Beispiel enthält eine Werkzeuganordnung zwei Trimmwerkzeugoperationen.

Die erste Trimmmatrize kann verwendet werden, um eine Blechplatte rundum grob zu trimmen, aber auch eine Lasche fertig zu trimmen. In der zweiten Trimmmatrize, in der das Teil rundum fertig getrimmt wird, könnte eine Standard-Matrizennocke montiert werden, so dass sie die zuvor fertiggestellte Lasche in einer gewünschten Position bildet.

Offensichtlich würde es technische Bedenken geben, wie zum Beispiel sicherzustellen, dass die Verkleidungsstähle keine unerwünschten Bedingungen bei der Bewegung der Nocke verursachen und dass die Platte eine ordnungsgemäße Verkleidung erhält.

Die erste Trimmmatrize sollte so konstruiert sein, dass sie die Trimmvorgänge zu beiden Seiten der Lasche gut beendet. Auf diese Weise können Ingenieure sicher sein, dass die zweite Trimmmatrize die Endverkleidung abschließt und keine Abfälle an der Platte in der Nähe der Lasche haften bleiben.

Eine weitere Option besteht darin, dass die Designer ihre eigene Kamera entwerfen. Obwohl dies eine teurere Option ist, kann dies wünschenswert sein, wenn dadurch die Anzahl der Matrizen in einer Matrizenaufstellung verringert wird. Benutzerdefinierte Nocken können auch erforderlich sein, wenn die beigefügt sind Flanschstahl kann nicht einfach an einer Standard-Matrizennocke montiert werden.

Bemerkungen

C. C. Clark am 31. Juli 2018:

Hervorragende Erklärung, obwohl ich die Komplexität / Herstellung in Design oder Anwendung nicht erfassen kann. Es macht mich wahnsinnig. Du musst mich aus erster Hand unterrichten.

Jason F Marovich (Autor) aus Detroit am 2. Juli 2012:

@ Jason Chew - Vielen Dank, dass Sie meinen Artikel über Formenbau gefunden haben. Ich kann Ihren Kommentar nicht zulassen, da dies kostenlose Werbung auf meinem Hub ermöglichen würde. Ich würde das gerne für Sie tun, aber es wäre unfair gegenüber den Unternehmen, die für Werbung bezahlt haben.

Jason F Marovich (Autor) aus Detroit am 19. Mai 2012:

Danke, Kelleyward. Es ist ziemlich ordentlich zu sehen, wie sich Werkzeuge und Matrizen für die Automobiltechnik auf der ganzen Welt ausbreiten, während immer mehr Nationen ihren eigenen Autostil bauen. Ich bin froh, dass ich ein wenig Licht in diese wunderbaren Stanzprozesse bringen konnte.

Jason F Marovich (Autor) aus Detroit am 19. Mai 2012:

Es ist wahr, es ist sehr schwierig zu erklären, was eine Stanzpresse für jemanden ist, der noch nie eine Bedienung gesehen hat. Mein Vater nahm mich mit zu riesigen Pressen (einige waren so groß, dass der Ladenbesitzer Löcher in die Decke schneiden musste), als ich noch sehr jung war, aber bis dahin hatte ich sie nur auf Papier gesehen. Was für ein Unterschied es machte, eine Presse in Aktion zu sehen. Vielen Dank für das Lesen und Kommentieren.

kelleyward am 18. Mai 2012:

Hallo Jason, diese Nabe ist weit über meinem Kopf, weil ich nichts über Blechmedaille oder Stahl weiß. Ich weiß jetzt etwas mehr. Abgestimmt und geteilt. Pass auf dich auf, Kelley

thom w conroy am 18. Mai 2012:

Grrrreat post Jason! Ich habe jahrelang in Metallprägewerken als Druckmaschinenbediener und Linienführer gearbeitet. Dies sind Informationen, die ich meiner Frau seit Jahren während meiner Arbeit mündlich erklären wollte. Ich habe gerade einen Rückblick darauf, wie ich auf einer Plattform vor einer 1.500 Tonnen schweren Presse gestanden habe, die jedes Mal, wenn die Presse einen Treffer machte, Autoteile ausstanzte, die Schmiermittel auf mich spuckten. Ahhh, die guten alten Zeiten.

Jason F Marovich (Autor) aus Detroit am 18. Mai 2012:

Ingenieure haben viele verschiedene Arten der Formgebung von Stahlblech entwickelt. Mein Hub ist nur grundlegende Informationen. Designer haben Wege gefunden, um Metall zu biegen, zu flanschen und zu formen, die erstaunlich sind. Einige der Matrizen, die gebaut wurden, um tiefe Tiefen oder unglaublich enge Bereiche zu bilden, sind wie wundersame Maschinen aus der Fiktion. Und die einfachen Matrizen, auf die Sie sich für die kleine Produktion beziehen, sind perfekte Beispiele dafür, wie größere mechanische Matrizen funktionieren. Vielen Dank für Ihren tollen Kommentar, DzyMsLizzy.

Jason F Marovich (Autor) aus Detroit am 18. Mai 2012:

Aus Sicht der HubPages-Autoren werden Themen wie dieses mit dem schönen technischen Hub-Layout sicherlich das Interesse an vielen Talenten wecken. Ich bin froh, dass mein Hub geholfen hat, und danke, dass Sie vorbeigekommen sind, KDuBarry03.

Jason F Marovich (Autor) aus Detroit am 18. Mai 2012:

Danke fürs Lesen und Kommentieren, der Clevercat. Formmetall ist eigentlich überall um uns herum, in vielen der Werkzeuge, die wir verwenden, in vielen Objekten, mit denen wir jeden Tag umgehen. Ich bin damit einverstanden, dass es interessant ist, mehr darüber zu erfahren, wie der Mensch Maschinen erfunden und eingesetzt hat, um stärkere Teile und Werkzeuge herzustellen.

Liz Elias aus Oakley, CA am 18. Mai 2012:

Das war interessant. Ich habe mich oft gefragt, wie genau Autoteile geformt werden. Ich weiß, dass einige, wie der Motorblock, in Formen gegossen werden, während andere gepresst oder gestempelt werden.

Wir haben eine sehr kleine Blechbremse, mit der wir Flügel für Rennwagen mit Funksteuerung im Maßstab 1:10 und 1/8 formen. Das ist das Ausmaß unserer Blechbearbeitung.

Vielen Dank für eine interessante Lektüre. Abgestimmt!

KDuBarry03 am 18. Mai 2012:

Huh, das löst definitiv einige Gedanken für mich aus. Ich danke Ihnen für das Teilen!

Rachel Vega aus Massachusetts am 18. Mai 2012:

Ausgezeichnete Nabe! Ich wollte schon immer davon wissen. Vielen Dank. Interessant gewählt.

Jason F Marovich (Autor) aus Detroit am 18. Mai 2012:

Vielen Dank!

Linda Bilyeu aus Orlando, FL am 18. Mai 2012:

Sehr wahrer Jason. Ich habe es auch getwittert! :)

Jason F Marovich (Autor) aus Detroit am 18. Mai 2012:

Danke, Sonnenschein. Ich weiß, ich weiß, einige meiner Themen sind nicht allgemein ansprechend. Aber ich nehme an, wir alle versuchen zu schreiben, was wir wissen, und ich bin nicht anders! Trotzdem möchte ich meinen Lesern in Hongkong und Großbritannien für ihr Interesse an diesem Hub danken.

Linda Bilyeu aus Orlando, FL am 18. Mai 2012:

Sehr interessant! Meiner Ansicht nach!:)

Ich habe geteilt und abgestimmt :)