Biege- und Stanzwerkzeuge für Blech; Tiefziehteile zum Metallstanzen

I. Einleitung

Verbundstanzwerkzeuge können mehrere Prozesse wie Stanzen, Umformen und Biegen in einem einzigen Stanzvorgang durchführen, wodurch die Anzahl der Werkstücktransfers reduziert, die Produktionseffizienz und die Produktkonsistenz verbessert werden und sind die Hauptausrüstung in der modernen Stanzfertigung. Die Rationalität des integrierten Strukturdesigns und die Wissenschaftlichkeit der differenzierten Materialauswahl für Funktionsbereiche bestimmen direkt die Leistung und Zuverlässigkeit des Werkzeugs. In diesem auf der tatsächlichen Produktion basierenden Dokument werden die wichtigsten Punkte der strukturellen Integration von Verbundstanzwerkzeugen erläutert und Materialauswahlschemata für jeden Funktionsbereich formuliert, wodurch eine Referenz für die Industriepraxis bereitgestellt wird.

II. Integriertes Strukturdesign von Verbundstanzwerkzeugen

1. Integriertes Designkonzept: Integration von Stanz-, Umform- und Biegeprozessen in die gleiche Matrize unter Verwendung eines modularen und standardisierten Strukturdesigns, bei dem jede Funktionseinheit (Stanzmodul, Formmodul, Führungsmodul) über standardisierte Schnittstellen verbunden ist, um einen koordinierten Betrieb sicherzustellen, Verbindungsfehler zwischen Prozessen zu reduzieren und die Produktionseffizienz zu verbessern.

2. Strukturoptimierungsstrategie: Die Finite-Elemente-Analyse (FEA) wird verwendet, um die Spannungsbedingungen während des Prägeprozesses zu simulieren, mechanische Eigenschaften zu bewerten, die Abmessungen wichtiger spannungstragender Teile zu optimieren, die Prägebasis zu verdicken und die Dicke der Verstärkungsrippen zu erhöhen, um die Steifigkeit und Verschleißfestigkeit der Prägeform zu verbessern. Das Werkzeugdesign umfasst eingebaute Wärmeableitungskanäle mit einem Durchmesser von 1,0–1,5 mm, die gleichmäßig in den Form- und Stanzzonen verteilt sind, gekoppelt mit einem automatischen Schmiersystem, um sicherzustellen, dass die Werkzeugtemperatur während des Betriebs zwischen 50–80 Grad liegt und so eine Gesamtleistungsbalance erreicht wird.

III. Funktionsbereichsaufteilung und Prinzipien der Materialauswahl

1. Aufteilung der Funktionsbereiche: Basierend auf den Belastungs- und Verschleißbedingungen während des Stanzvorgangs wird die Matrize klar in vier Funktionsbereiche unterteilt. Jeder Bereich hat unterschiedliche Arbeitslasten und Umgebungen, was zu deutlich unterschiedlichen Materialanforderungen führt: Blanking Zone (zuständig für Schneidvorgänge mit konzentrierter Beanspruchung und starkem Verschleiß), Forming Zone (zuständig für Biege- und Streckvorgänge, die wiederholte Verformungen erfordern), Führungszone (zuständig für Positionierung und Führung, was Dimensionsstabilität erfordert) und Support Zone (zuständig für die Gesamtlast-tragfähigkeit der Matrize, die Steifigkeit erfordert).

2. Differenzierte Materialauswahlprinzipien: Im Stanzbereich wird hochlegierter D2- oder SKD11-Werkzeugstahl verwendet, der vakuumvergütet und kryogen behandelt wird, um eine Härte von HRC58–62 zu erreichen, was eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit gewährleistet; Im Umformbereich wird H13-Gesenkstahl verwendet, dessen Härte nach der Wärmebehandlung auf HRC55–58 kontrolliert wird, wodurch Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit ausgeglichen werden, um Brüche während der Umformung zu verhindern. Im Führungsbereich wird GCr15-Lagerstahl mit Nitrierbehandlung verwendet, um die Dimensionsstabilität und Verschleißfestigkeit zu verbessern. Im Stützbereich wird 45#-Kohlenstoffbaustahl verwendet, der vergütet wird, um Steifigkeit zu gewährleisten und gleichzeitig die Kosten zu senken.