Was sind die Grundprinzipien des Blechstanzwerkzeugdesigns? Wie vermeidet man Risse, Faltenbildung und übermäßige Materialverdünnung?

Grundprinzipien der Gestaltung von Blechstanzwerkzeugen

Kontrolle der Materialfließfähigkeit

Angemessenes Trennflächendesign: Sorgen Sie für einen reibungslosen Materialflussweg und reduzieren Sie den Widerstand bei plötzlichen Änderungen.

Optimierung von Ziehrippen: Bei der Bearbeitung von Edelstahlblechen werden Ziehrippen (kreisförmiger/rechteckiger Querschnitt) auf der Stanzfläche angeordnet, um den Materialzufluss präzise zu steuern und lokale Dehnung und Stauchung auszugleichen.
Ziel: Erzielen einer gleichmäßigen plastischen Verformung und Vermeiden einer übermäßigen Ausdünnung oder Ansammlung in bestimmten Bereichen.

Die strukturelle Stärke und Präzision von Formen

Steifigkeit und Verschleißfestigkeit: Hergestellt aus hochhartem Stahl wie Cr12MoV, die Härte der wichtigsten Teile beträgt HRC58–62. Erhöhen Sie die Führungssäulen (≥4 Gruppen) und die Presspassung, um den durch seitliche Kräfte verursachten Versatz zu unterdrücken.

Oberflächenbeschaffenheit: Die Arbeitsfläche ist auf unter Ra0,4 μm poliert, um den Reibungswiderstand zu reduzieren.

Koordination der Prozessparameter

Dynamische Anpassung der Blechhalterkraft: Bei der Blechbearbeitung von Chassis und Schränken wird eine zonenweise Steuerung der Blechhalterkraft durch Stickstoffgasfedern oder Hydrauliksysteme erreicht (z. B. Druck im Randbereich zur Vermeidung von Falten und Druckreduzierung im Mittelbereich zur Vermeidung von Rissen).

Klassifizierung der Stanzgeschwindigkeit: Der Tiefziehprozess verwendet eine Geschwindigkeitskurve „langsam-schnell-langsam“, um das Risiko von Schlagrissen zu verringern.

Maßnahmen zur Fehlervermeidung und -kontrolle

Rissbildung (Materialbruch) vermeiden

Erhöhen Sie den Kehlradius: Die Kehle des Stempels/der Matrize sollte ≥ 5-mal so groß sein wie die Materialdicke (t), um die Spannungskonzentration zu reduzieren.

Optimieren Sie die Form des Stempels: Verwenden Sie Stufen- oder Kugelstempel, um die Zugspannung zu verteilen.

Verbesserung der Schmierung: Verwenden Sie hochviskose Schmiermittel mit Hochdruckzusätzen (z. B. geschwefelte Olefine), um den Reibungskoeffizienten um mehr als 30 % zu reduzieren.

Faltenbildung verhindern (Materialinstabilität)

Präzise Steuerung der Blechhalterkraft: Die Blechhalterkraft der Einheit wird auf das 1,5- bis 2-fache der Streckgrenze des Materials eingestellt (z. B. 2 bis 3 MPa für SPCC-Stahl).

Erhöhen Sie die Dichte der Reckstangen: Erhöhen Sie in Bereichen, die zur Faltenbildung neigen (z. B. dort, wo sich die Oberfläche abrupt ändert), die Dichte der Reckstangen mit einer Stangenhöhe von 6–8 Tonnen und einer Stangenbreite von 12–15 Tonnen.

Materialvordehnung: Lokalen Druck durch den Prozessschnitt (Trageloch) abbauen.

Vermeiden Sie eine übermäßige Ausdünnung (ungleichmäßige Dicke).

CAE-Simulation im Voraus: Nutzen Sie AutoForm/Dynaform, um den Materialfluss zu simulieren und Hochrisikobereiche mit einer Ausdünnungsrate von mehr als 20 % zu identifizieren.

Kontrolle der Ausdünnungsrate: Während der Entwurfsphase kann die Ausdünnungsrate auf ≤15 % (für Aluminiummaterialien) oder ≤20 % (für kohlenstoffarmen Stahl) gesteuert werden.

Mehrprozesszuordnung: Tiefziehteile werden 2 bis 3 Mal gezogen, mit einem zusätzlichen Glühvorgang dazwischen (Beispiel: Edelstahl wird geglüht, wenn die Verformung 40 % beträgt).

Anwendung typischer Fälle

Stanzen des Tankgehäuses eines Automobils

Die Rissquote an den Ecken beträgt 15 %.

Gegenmaßnahme: Die Hohlkehle der Matrize von 3t auf 6t erhöhen. Fügen Sie dem Stempel eine 20°-Führungsschräge hinzu. Die Niederhalterkraft wurde von 250 t auf 180 t reduziert.

Ergebnis: Die Rissbildungsrate wurde auf 0,5 % reduziert und die Ausdünnungsrate von 25 % auf 18 % optimiert.

Kernlogik: Ausgleichen des Materialflusses durch Optimierung der Formgeometrie (Verrundungs-/Führungswinkel) und Erreichen eines dynamischen Gleichgewichts zwischen Spannung und Druck durch CAE-Simulation und Parameterregelung (Rohlinghalterkraft/Ziehrippe), wodurch die Entstehung von Fehlern grundsätzlich unterdrückt wird.