Sieben wichtige Überlegungen beim Designprozess für Ziehformen

Denn bei der Konstruktion eines Ziehsteins müssen zu viele Faktoren berücksichtigt werden, wie z. B. der Ziehkoeffizient, ob er die Grenze des Materials erreicht hat, die Bestimmung der Federkraft, die Dehnungsrichtung, ob nach oben oder unten gedehnt werden soll, und er kann oft nicht auf einmal geformt werden. Es bedarf vieler Versuche, um das optimale Ergebnis zu erzielen, und manchmal besteht sogar die Möglichkeit, dass die Form verschrottet wird. Daher ist der kontinuierliche Erfahrungsaufbau in der Praxis für die Gestaltung des Ziehsteins von großem Nutzen.

Darüber hinaus spielt auch die Größe des Schneidstoffs eine wichtige Rolle beim Produktionsversuch der gesamten Form. Wenn wir unregelmäßige Tiefziehteile entwerfen, reservieren wir daher oft einen leeren Schritt in der Formkonstruktionsphase.

1. Zugfähige Materialien

Wenn die Anforderungen des Kunden an das Material nicht sehr hoch sind und wiederholte Formtests die Anforderungen nicht erfüllen, können Sie es erneut mit einem Material mit guten Zugeigenschaften versuchen. Ein gutes Material ist die halbe Miete. Dehnung darf nicht außer Acht gelassen werden. Kaltgewalzte Stahlbleche zum Ziehen umfassen hauptsächlich Stahl Nr. 08Al, 08, 08F, Nr. 10, 15 und Nr. 20. Unter ihnen wird am häufigsten Stahl Nr. 08 verwendet, der in Siedestahl und beruhigten Stahl unterteilt wird. Siedestahl hat einen niedrigen Preis und eine gute Oberflächenqualität, weist jedoch starke Entmischungen auf und neigt zur „Dehnalterung“. Es ist nicht für Teile mit hohen Anforderungen an die Stanzleistung und strengen Anforderungen an das Erscheinungsbild geeignet. Beruhigter Stahl ist besser und hat eine gleichmäßige Leistung, ist aber teurer. Die repräsentative Marke ist aluminiumberuhigter Stahl 08Al. Japanischer SPCC-SD-Tiefziehstahl wurde in ausländischen Stahlprodukten verwendet und seine Zugeigenschaften sind besser als die von 08Al.

2. Oberflächenbeschaffenheit der Form

Beim Tiefziehen sind die beiden Seiten der Matrize und des Blechhalters nicht ausreichend geschliffen, insbesondere beim Ziehen von Edelstahlplatten und Aluminiumplatten ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass Tiefziehnarben entstehen, die in schweren Fällen zu einem Zugbruch führen können.

3. Bestimmung der Rohlinggröße

Unser Prinzip ist, dass mehr Falten und weniger Risse erforderlich sind. Das Positionierungsdesign des Rohlings muss korrekt sein. Der Durchmesser des Rohlings eines einfach geformten rotierend gestreckten Teils wird beim Strecken nicht dünner. Obwohl sich die Materialstärke ändert, kommt sie grundsätzlich der Originalstärke sehr nahe. Die Berechnung erfolgt nach dem Prinzip, dass die Fläche des Zuschnitts gleich der Fläche des gestreckten Teils ist (bei Beschnitt muss eine Beschnittzugabe hinzugerechnet werden). Allerdings sind die Form und der Prozess der gezogenen Teile oft komplex und manchmal müssen sie verdünnt und gedehnt werden. Obwohl es viele 3D-Software gibt, die die entfalteten Materialien berechnen kann, kann ihre Genauigkeit die Anforderungen nicht zu 100 % erfüllen.

Lösung: Testmuster.

Ein Produkt muss mehrere Prozesse durchlaufen, und der erste Prozess ist normalerweise der Stanzprozess. Um die Gesamtgröße der Stanzform zu bestimmen, ist es zunächst erforderlich, das ungefaltete Material zu berechnen und ein allgemeines Verständnis der Form und Größe des Zuschnitts zu haben. Bearbeiten Sie die konvexen und konkaven Formabmessungen der Stanzform nicht, nachdem der Formentwurf abgeschlossen ist. Der Rohling wird zunächst durch Drahtschneiden bearbeitet (bei großen Rohlingen kann dieser mit einer Fräsmaschine gefräst und anschließend mit Zwingen besäumt werden). Nach wiederholten Versuchen im anschließenden Streckprozess wird schließlich die Größe des Rohlings bestimmt und anschließend die konvexen und konkaven Matrizen der Stanzmatrize bearbeitet.

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Im umgekehrten Verfahren testen Sie zunächst den Ziehstein und verarbeiten dann die Stanzkantengröße, die mit doppeltem Aufwand die Hälfte des Ergebnisses ausmacht.

4. Dehnungskoeffizient m

Der Streckkoeffizient ist einer der wesentlichen Prozessparameter bei der Berechnung des Streckprozesses. Es wird normalerweise verwendet, um die Reihenfolge und Anzahl der Dehnungen zu bestimmen.

Es gibt viele Faktoren, die den Dehnkoeffizienten m beeinflussen, einschließlich Materialeigenschaften, relative Dicke des Materials, Dehnmethode (bezieht sich darauf, ob ein Blechhalter vorhanden ist), Anzahl der Dehnvorgänge, Dehngeschwindigkeit, konvexer und konkaver Matrizenkehlradius, Schmierung usw.

Die Berechnungs- und Auswahlprinzipien des Zugkoeffizienten m sind die wichtigsten Punkte, die in verschiedenen Stanzhandbüchern vorgestellt werden. Es gibt viele Methoden wie Berechnung, Tabellensuche, Berechnung usw. Zum Glück habe ich mich auch gemäß dem Buch entschieden. Es gibt nichts Neues, also lesen Sie bitte das Buch.

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Die relative Dicke des Materials, die Dehnmethode (bezieht sich darauf, ob ein Rohlingshalter vorhanden ist) und die Anzahl der Dehnvorgänge lassen sich bei der Formreparatur nicht einfach anpassen, daher müssen Sie vorsichtig sein. Lassen Sie sich bei der Auswahl des Dehnungskoeffizienten m am besten von einem Kollegen beraten.

5. Auswahl des Verarbeitungsöls

Die Wahl des Verarbeitungsöls ist sehr wichtig. Ob das Schmieröl geeignet ist, lässt sich erst erkennen, wenn das Produkt aus der Form genommen wird. Wenn die Temperatur des Produkts zu hoch ist, um es mit der Hand zu berühren, müssen Sie die Auswahl des Schmieröls und die Schmiermethode überdenken, Schmieröl auf die konkave Form auftragen oder einen Folienbeutel auf die Platte legen.

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Wenn Zugrisse auftreten, tragen Sie Schmieröl auf die konkave Form auf (nicht auf den Stempel) und bedecken Sie die Seite des Werkstücks an der konkaven Form mit einer 0,013–0,018 mm dicken Kunststofffolie.

6. Wärmebehandlung des Werkstücks

Auch wenn dies nicht empfohlen wird, muss dennoch erwähnt werden, dass das Werkstück während des Reckvorgangs aufgrund der plastischen Kaltverformung eine Kaltverfestigung erfährt, die seine Plastizität verringert und seinen Verformungswiderstand und seine Härte erhöht. Darüber hinaus ist das Formdesign unzumutbar und es ist ein Zwischenglühen erforderlich, um das Metall zu erweichen und seine Plastizität wiederherzustellen.

Hinweis: Im allgemeinen Prozess ist kein Zwischenglühen erforderlich. Schließlich werden dadurch die Kosten steigen. Sie müssen sich zwischen dem Hinzufügen weiterer Prozesse und dem Hinzufügen von Glühen entscheiden. Mit Vorsicht verwenden!

Beim Glühen wird im Allgemeinen ein Glühen bei niedriger Temperatur verwendet, d. h. ein Rekristallisationsglühen. Beim Glühen sind zwei Dinge zu beachten: Entkohlung und Oxidation. Hier sprechen wir hauptsächlich von Oxidation. Nach der Oxidation bilden sich Oxidablagerungen auf dem Werkstück, die zwei schädliche Auswirkungen haben: Sie verringern die effektive Dicke des Werkstücks und erhöhen den Formverschleiß.

Wenn die Bedingungen des Unternehmens nicht erfüllt sind, wird im Allgemeinen auf gewöhnliches Glühen zurückgegriffen. Um die Bildung von Oxidablagerungen zu reduzieren, sollte der Ofen während des Glühens so weit wie möglich gefüllt sein. Ich habe auch gewöhnliche Methoden verwendet:

1. Wenn das Werkstück klein ist, kann es mit anderen Werkstücken gemischt werden (Voraussetzung: Die Parameter des Glühprozesses sollten grundsätzlich gleich sein).

2. Legen Sie das Werkstück in den Eisenkasten und schweißen und versiegeln Sie es, bevor Sie es in den Ofen einbauen. Um Oxidablagerungen zu beseitigen, sollte je nach Situation nach dem Glühen eine Beizbehandlung durchgeführt werden.

Wenn die Bedingungen des Unternehmens erfüllt sind, kann das Glühen im Stickstoffofen, also das Blankglühen, eingesetzt werden. Wenn man nicht genau hinschaut, ist die Farbe fast die gleiche wie vor dem Glühen.

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Bei Metallen mit starker Kaltverfestigung oder wenn in der Probeform Risse auftreten und es nicht anders geht, kommt ein Zwischenglühvorgang hinzu.

7. Ein paar zusätzliche Punkte

1. Die Maße auf der Produktzeichnung sollten möglichst einseitig markiert werden, um deutlich zu machen, ob die Außenmaße oder die Innenmaße des Hohlraums gewährleistet sind. Die Innen- und Außenmaße können nicht gleichzeitig markiert werden. Wenn es solche Probleme mit den von anderen bereitgestellten Zeichnungen gibt, sollten Sie mit ihnen kommunizieren. Wenn sie vereinheitlicht werden können, vereinheitlichen Sie sie. Wenn sie nicht vereinheitlicht werden können, sollten Sie die Zusammenbaubeziehung zwischen dem Werkstück und anderen Teilen kennen.

2. Für den letzten Prozess, bei dem die Größe des Werkstücks außerhalb liegt, ist die konkave Form die Hauptform, und der Spalt wird durch Verringern der Größe des Stempels erreicht. Wenn die Werkstückgröße berücksichtigt wird, ist die konvexe Form die Hauptform, und der Spalt wird durch Vergrößerung der konkaven Form erhalten.

3. Der Radius der konvexen und konkaven Formen sollte so klein wie möglich gestaltet werden, um spätere Formenreparaturen zu erleichtern.

4. Bei der Beurteilung der Ursache von Werkstückrissen können Sie Folgendes heranziehen: Risse, die durch schlechte Materialqualität verursacht werden, sind meist gezackt oder unregelmäßig geformt, während Risse, die durch handwerkliches Können und Formen verursacht werden, im Allgemeinen sauber sind.

5. „Mehr führt zu Falten, weniger zu Rissen.“ Passen Sie nach diesem Prinzip den Materialfluss an. Zu den Methoden gehören die Anpassung des Drucks des Blechhalters, das Hinzufügen von Tiefziehrippen, das Trimmen des Kehlradius der konvexen und konkaven Formen, das Schneiden von Prozessöffnungen am Werkstück usw.

6. Um die Verschleißfestigkeit zu gewährleisten und Dehnungskratzer zu verhindern, müssen die konvexen und konkaven Formen und Kantenringe abgeschreckt, hartverchromt oder oberflächen-TD-behandelt werden. Bei Bedarf kann für die konvexen und konkaven Formen Wolframstahl verwendet werden.

Design der Federstützplatte für die Hinterradaufhängung von Kraftfahrzeugen. Kurzüberblick über die Form. Beherrschen Sie die neuesten Formenkenntnisse

1. Analyse des Stanzprozesses

Heutzutage gibt es immer mehr Freunde, die Formenbau studieren. Viele Leute fragen mich, ob ich Informationen habe und welches Buch sich besser als Erster lesen lässt. Entsprechend Ihren Anforderungen habe ich einige Informationen zum Formendesign klassifiziert und verwaltet. Ich hoffe, dass Sie eine glänzende Zukunft in der Formenindustrie haben können.

Abbildung 1 zeigt die Verstärkungsplatte der Hinterradaufhängungsfeder für Automobile, die in Massenproduktion hergestellt wird. Das Material ist SAPH440 und die Materialstärke beträgt t=2mm. SAPH440 ist ein Automobilbaustahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,20 %. Das Material hat eine Streckgrenze von 305–395 MPa, eine Zugfestigkeit von 390–470 MPa, eine Dehnung von ≥30 % und eine gute Formbarkeit. Es wird hauptsächlich für Strukturteile wie Autorahmen und Räder verwendet, die eine hohe Festigkeit erfordern. Die Gesamtabmessungen des in Abbildung 1 gezeigten Teils betragen 107,5 mm × 149 mm × 33 mm. Die Anforderungen an Oberflächenqualität und Genauigkeit sind hoch und die Form relativ komplex. Für das Loch mit φ7+0,1 mm gelten Montageanforderungen und die Genauigkeitsstufe liegt bei IT9.

Entsprechend den Erscheinungsmerkmalen des Teils ist die Form als Struktur aus 1 Form und 2 Teilen konzipiert (siehe Abbildung 2). Die Formung der Federhalterung der Hinterradaufhängung erfordert Stanzen, Stanzen, Umformen, Trennen und andere Prozesse. Da die Dicke des Teils 2 mm beträgt und die Oberflächenform eine komplexe gekrümmte Oberfläche ist, sollte es durch die Kombination einer Einzelprozessform und einer Verbundform hergestellt werden.

2. Berechnung der Rohlinggröße

Zu den häufig verwendeten Rohlingsberechnungsmethoden für Blechteile gehören die empirische Methode, die Neutralschichtmethode und die Spleißmethode. Die meisten dieser Methoden eignen sich für Teile mit bestimmten Formen. Allerdings ist die Oberflächenform des Federstützteils der Hinterradaufhängung komplex. Es handelt sich weder um ein Standard-Biegeteil noch um ein Standard-Ziehteil. Der verformte Teil umfasst Biegen, Ziehen usw. Es ist schwierig, die genaue Rohlingsgröße mit der herkömmlichen Rohlingsberechnungsmethode zu berechnen. Zur Berechnung der Rohlingsgröße wurde die Finite-Elemente-Analysemethode in der UG-Software verwendet, wie in Abbildung 3 dargestellt.

3. Design der Formstruktur

1. Lagerblock 2. Begrenzungssäule 3. Obere Formbasis 4. Obere Formauflage 5. Begrenzungsschraube 6. Formgriff 7. Auswerfer (obere Formdruckplatte) 8. Entlastungsfeder 9. Matrizeneinsatz 10. Führungshülse 11. Führungspfosten 12. Untere Matrizenbasis 13. Entladeplatte 14. Untere Matrizenauflage 15. Stecheinsatz 16. Begrenzungsschraube 17. Entlastungsfeder 18. Hängestange

Die Rohling-Stanzmatrize verfügt über eine verschiebbare Führungssäulen-Umkehrmatrize, eine starre Auslassplatte und eine Führungssäulen-Formbasis aus Gussstahl. Seine Struktur ist in Abbildung 4 dargestellt. Formbearbeitungsprozess: Der Rohling wird durch den Anschlagstift grob positioniert und durch den Positionierungsstift fein positioniert, um die Zuführgenauigkeit sicherzustellen. In der konkaven Form ist ein Werkstückauswerfer vorgesehen. Nachdem die Ober- und Unterform zum Stanzen geschlossen wurden, werden die Teile durch den Auswerfer ausgeworfen und der Stanzabfall wird durch die Entladeplatte aus der Unterform ausgeworfen.

1. Lagerblock 2. Begrenzungssäule 3. Führungssäule 4. Obere Formbasis 5. Matrizenformeinsatz 6. Formgriff 7. Positionierungsstift 8. Führungshülse 9. Untere Formbasis 10. Hängestange 11. Rechteckige Feder 12. Entladeplatte 13. Untere Formauflage 14. Stanzformeinsatz 15. Positionierungsstift 16. Begrenzungsschraube 17. Positionierungsstift

Abbildung 5 zeigt die Struktur der Stützformform. Entsprechend den Umformeigenschaften der Teile und um die Herstellungskosten zu senken, nehmen die Patrizen- und Matrizenformen eine Einsatzstruktur an. Die Matrize befindet sich auf der Oberform, Stempel und Auswerfer auf der Unterform. Das Blechmaterial wird vor dem Formen auf den Auswerfer gelegt. Während des Betriebs bewegt sich die Matrize nach unten und der Auswerfer drückt das Blechmaterial unter der Wirkung der Auswerferkraft der Werkzeugmaschine. Nach der Umformung drückt der Auswerfer das Teil nach oben. Die genaue Positionierung der Form erfolgt über selbstgefertigte Positionierstifte. Drei Positionierungsstifte sind am Auswerfer des unteren Formbasisteils installiert, und drei Positionierungsstift-Prozesslöcher werden an der konkaven Schablone der oberen Form bearbeitet. Die Entladevorrichtung der Form übernimmt die Federentladung. Da die Teile nach dem Formen auf den Stempel gewickelt werden, wirken acht rechteckige SWM40-100-Federn auf die Entladeplatte, um die gewickelten Teile aus dem Stempeleinsatz auszuwerfen. Die Unterseite der Feder steht mit einer Federabdeckung in direktem Kontakt mit der unteren Werkbank.

1. Lagerblock 2. Führungssäule 3. Obere Formbasis 4. Entladeplatte 5. Stanzstempel 6. Matrizengriff 7. Stanzstempel 8. Schulterstanzhülse 9. Führungshülse 10. Untere Formbasis 11. Hängestange 12. Hintere Stützplatte 13. Stanz- und konkave Formeinsätze 14. Führungsblock 15. Konvexe und konkave Formen 16. Schrauben 17. Begrenzungsschraube 18. Rechteckfeder 19. Führungsstift

Da die Teile eine Formstruktur aus 1 Form und 2 Teilen verwenden, müssen sie nach dem Formen gestanzt und getrennt werden. Abbildung 6 zeigt die Struktur der Teilstanz- und Trennverbundform. Die Form besteht hauptsächlich aus einer oberen Formbasis, einer Auslassplatte, einem Stanzstempel, einem Stanzstempel, einer konkaven Form und einer unteren Formbasis. Aufgrund der hohen Anforderungen an die Stanzgenauigkeit wird der Stanzstempel auf der schulterförmigen Stanzhülse montiert und zusammen mit der schulterförmigen Stanzhülse über eine Schraubverbindung auf dem oberen Formboden montiert.

Um die Stanzgenauigkeit sicherzustellen, ist am Stanzstempel ein Einsatz vorgesehen. Der Matrizeneinsatz und die Matrize werden mittels H7/n6-Übergangspassung auf der Matrize montiert. Der Aufbau ist in Abbildung 7 dargestellt. Die Trennmatrize besteht aus zwei Matrizeneinsätzen. Um die Positionsgenauigkeit beim Stanzen sicherzustellen, ist links und rechts an der unteren Matrizenbasis eine Rückenstützplatte angebracht.

Abbildung 8 zeigt den Aufbau der Trennung von Stempel und Matrizeneinsatz. Beim Stanzen treibt die obere Matrizenbasis den Stempel und die Pressplatte nach unten, um das Werkstück zu verdichten. Die obere Matrizenbasis und der Stempel bewegen sich weiter nach unten, um das Werkstück zu stanzen und zu trennen. Das Abfallmaterial fällt direkt vom Pressentisch und die Teile werden von der Entladeplatte herausgeschoben.

Der Stanzprozess der Verstärkungsplatte für die Hinterradaufhängung von Kraftfahrzeugen wurde analysiert, ein angemessener Prozessplan formuliert und die Arbeitsinhalte der drei Prozesse geklärt. Basierend auf traditioneller Konstruktionserfahrung und in Kombination mit der computergestützten Konstruktionssoftware UG wurden drei Formensätze zum Ausschneiden, Umformen und Stanzen der Trennung der Verstärkungsplatte für die Hinterradaufhängung des Automobils entworfen. Nach dem Debuggen der Form und der Massenproduktion wurde nachgewiesen, dass die Formstruktur angemessen ist, der Betrieb normal ist, die Qualität der Teile stabil und zuverlässig ist und die Anforderungen an Teilegenauigkeit und Massenproduktion erfüllt.

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