Stanzwerkzeugbearbeitung, Stanzform
Einführung
Materialien zur Herstellung von Stanzwerkzeugen sind Stahl, Hartmetall, stahlgebundenes Hartmetall, Legierungen auf Zinkbasis, niedrigschmelzende Legierungen, Aluminiumbronze, Polymermaterialien und so weiter. Die meisten Materialien für die Herstellung von Stanzformen sind Stahl. Die Arten von üblicherweise verwendeten Formbearbeitungsteilen sind: Werkzeugstahl aus Kohlenstoff, Werkzeugstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt oder hohem Chromgehalt mit hohem Kohlenstoffgehalt, legierter Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und Schnellarbeitsstahl. , Grundstahl und Hartmetall, Stahlhartmetall und so weiter.
Grundlegende Klassifizierung
ein. Kohlenstoff Werkzeugstahl
Die in der Form häufiger verwendeten Kohlenstoff-Werkzeugstähle sind T8A, T10A usw. Die Vorteile sind eine gute Verarbeitbarkeit und ein niedriger Preis. Die Härtbarkeit und die rote Härte sind jedoch schlecht, die Verformung der Wärmebehandlung ist groß und die Tragfähigkeit ist gering.
b. Niedriglegierter Werkzeugstahl
Niedriglegierter Werkzeugstahl basiert auf Kohlenstoff-Werkzeugstahl mit einer angemessenen Menge an Legierungselementen. Im Vergleich zu Kohlenstoff-Werkzeugstahl verringert es die Neigung zum Abschrecken und Reißen, verbessert die Härtbarkeit des Stahls und weist eine bessere Verschleißfestigkeit auf. Die zur Herstellung von Formen verwendeten niedriglegierten Stähle umfassen CrWMn, 9Mn2V, 7CrSiMnMoV (Code CH-1), 6CrNiSiMnMoV (Code GD) und dergleichen.
c. Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt und hohem Chromgehalt
Häufig verwendete kohlenstoffreiche und chromreiche Werkzeugstähle sind Cr12 und Cr12MoV, Cr12Mo1V1 (Code D2) und SKD11. Sie haben eine gute Härtbarkeit, Härtbarkeit und Verschleißfestigkeit und eine geringe Verformung der Wärmebehandlung. Die Tragfähigkeit ist nach Schnellarbeitsstahl an zweiter Stelle. Die Entmischung des Karbids ist jedoch schwerwiegend, und es muss ein wiederholtes Stauchen (axiales Stauchen, radiales Ziehen) durchgeführt werden, um das Schmieden zu ändern, um die Unebenheiten des Karbids zu verringern und die Leistung zu verbessern.
d. Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt und mittlerem Chrom
Werkzeugstähle mit mittlerem Chromgehalt und hohem Kohlenstoffgehalt für Formen umfassen Cr4W2MoV, Cr6WV, Cr5MoV usw., die einen niedrigen Chromgehalt, niedrige eutektische Carbide, eine gleichmäßige Carbidverteilung, eine geringe Verformung der Wärmebehandlung, eine gute Härtbarkeit und Dimensionsstabilität aufweisen. Sex. Im Vergleich zu kohlenstoffreichem Stahl mit hohem Chromgehalt und relativ starker Karbidentmischung ist die Leistung verbessert.
e. Hochgeschwindigkeitsstahl
Schnellarbeitsstahl hat die höchste Härte, Abriebfestigkeit und Druckfestigkeit unter Formstählen und eine hohe Tragfähigkeit. In Formen werden üblicherweise W18Cr4V (Code 8-4-1) und W6Mo5 Cr4V2 (Code 6-5-4-2, US-Marke M2) mit niedrigem Wolframgehalt sowie kohlenstoff- und vanadiumreduzierende Schnellarbeitsstähle verwendet, die zur Verbesserung der Zähigkeit entwickelt wurden 6W6Mo5 Cr4V (Code 6W6 oder kohlenstoffarmes M2). Schnellarbeitsstahl muss ebenfalls geschmiedet werden, um die Karbidverteilung zu verbessern.
f. Grundstahl
Fügen Sie der Grundzusammensetzung von Schnellarbeitsstahl eine kleine Menge anderer Elemente hinzu und erhöhen oder verringern Sie den Kohlenstoffgehalt entsprechend, um die Leistung des Stahls zu verbessern. Solche Stahlsorten werden zusammen als Basisstahl bezeichnet. Sie haben nicht nur die Eigenschaften von Schnellarbeitsstahl, sie haben auch eine gewisse Verschleißfestigkeit und Härte, sondern auch eine bessere Dauerfestigkeit und Zähigkeit als Schnellarbeitsstahl. Der in Formen üblicherweise verwendete Basisstahl ist 6Cr4W3Mo2VNb (Code 65Nb), 7Cr7Mo2V2Si (Code LD), 5Cr4Mo3SiMnVAL (Code 012AL) usw.
G. Hartmetall und Stahlzementkarbid
Hartmetall hat eine höhere Härte und Verschleißfestigkeit als jede andere Art von Formstahl, jedoch eine schlechte Biegefestigkeit und Zähigkeit. Das als Form verwendete Hartmetall ist Wolfram-Kobalt. Für die Form mit geringer Schlagfestigkeit und hoher Verschleißfestigkeit kann das Hartmetall mit niedrigem Kobaltgehalt gewählt werden. Für schlagfeste Formen kann Hartmetall mit höherem Kobaltgehalt ausgewählt werden.
Stahlgebundenes Hartmetall besteht aus Eisenpulver mit einer kleinen Menge Legierungselementpulver (wie Chrom, Molybdän, Wolfram, Vanadium usw.) als Bindemittel und Titancarbid oder Wolframcarbid als harte Phase, die gesintert wird durch Pulvermetallurgie. Die Matrix aus stahlgebundenem Hartmetall ist Stahl, der die Nachteile einer schlechten Zähigkeit und einer schwierigen Bearbeitung von Hartmetall überwindet und geschnitten, geschweißt, geschmiedet und wärmebehandelt werden kann. Stahlgebundene Hartmetalle enthalten eine große Menge an Karbiden. Obwohl die Härte und Verschleißfestigkeit geringer sind als bei Hartmetallen, sind sie immer noch höher als bei anderen Stahlsorten. Nach dem Abschrecken und Anlassen kann die Härte 68 bis 73 HRC erreichen.
h. Neue Materialien
Die zum Stanzen von Gesenken verwendeten Materialien sind kaltverformte Gesenkstähle, bei denen es sich um Gesenkstähle mit einem hohen Anwendungsbereich, einem breiten Anwendungsbereich und der größten Vielfalt handelt. Die wichtigsten Leistungsanforderungen sind Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit. Der Entwicklungstrend von Kaltarbeitsstahl basiert auf der Leistung von hochlegiertem Stahl D2 (entspricht Cr12MoV von China&# 39), der in zwei Hauptzweige unterteilt ist: Der eine besteht darin, den Kohlenstoffgehalt und die Menge an Stahl zu reduzieren Legierungselemente und verbessern die Gleichmäßigkeit der Carbidverteilung in Stahl Verbessert die Zähigkeit der Form deutlich. Wie 8CrMo2V2Si von American Vanadium Alloy Steel Company, DC53 (Cr8Mo2SiV) von Japan Datong Special Steel Company. Der andere ist ein pulverförmiger Schnellarbeitsstahl, der mit dem Hauptzweck entwickelt wurde, die Verschleißfestigkeit zu verbessern, um ihn an Hochgeschwindigkeits-, Automatisierungs- und Massenproduktion anzupassen. Wie 320CrVMo13 in Deutschland und so weiter.
Auswahlprinzip
Bei Stanzwerkzeugen werden verschiedene Metallmaterialien und nichtmetallische Materialien verwendet, hauptsächlich Kohlenstoffstahl, legierter Stahl, Gusseisen, Stahlguss, Hartlegierung, niedrigschmelzende Legierung, Legierung auf Zinkbasis, Aluminiumbronze, Kunstharz, Polyurethankautschuk, Kunststoff , laminierte Birkenbretter usw.
Die zur Herstellung der Formen verwendeten Materialien müssen Eigenschaften wie hohe Härte, hohe Festigkeit, hohe Verschleißfestigkeit, angemessene Zähigkeit, hohe Härtbarkeit, keine Verformung (oder geringere Verformung) während der Wärmebehandlung und keine Risse während des Abschreckens aufweisen.
Eine angemessene Auswahl der Formmaterialien und die Implementierung des richtigen Wärmebehandlungsprozesses sind die Schlüssel zur Gewährleistung der Lebensdauer der Form. Bei Formen mit unterschiedlichen Zwecken sollten Faktoren wie Arbeitsbedingungen, Spannungsbedingungen, Eigenschaften des zu verarbeitenden Materials, Produktionschargen und Produktivität umfassend berücksichtigt und die Leistung der oben genannten Anforderungen berücksichtigt werden. Entsprechende Prozesswahl.
Wenn das Produktionsvolumen der Stanzteile sehr groß ist, sollte das Material des konvexen Teils und des konkaven Teils der Arbeitsteile der Form aus dem Formstahl mit hoher Qualität und guter Verschleißfestigkeit ausgewählt werden. Für die anderen Prozessstrukturteile und Hilfsstrukturteile der Form sollte das Material der Teile entsprechend verbessert werden. Wenn die Chargengröße nicht groß ist, sollten die Anforderungen an die Materialeigenschaften entsprechend gelockert werden, um die Kosten zu senken.
Wenn das zu stanzende Material härter oder die Verformungsbeständigkeit größer ist, sollten die konvexen und konkaven Matrizen des Stempels aus Materialien mit guter Verschleißfestigkeit und hoher Festigkeit ausgewählt werden. Beim Ziehen von Edelstahl kann eine Aluminiumbronze-Matrize verwendet werden, da diese eine bessere Antihaftung aufweist. Der Führungspfosten und die Führungshülse erfordern Verschleißfestigkeit und bessere Zähigkeit, so dass meistens das Aufkohlen und Abschrecken der Oberfläche von kohlenstoffarmem Stahl verwendet wird. Ein anderes Beispiel ist, dass der Hauptmangel von Kohlenstoff-Werkzeugstahl eine schlechte Härtbarkeit ist. Wenn der Chipabschnitt groß ist, ist seine zentrale Härte nach dem Abschrecken immer noch gering. Bei Arbeiten an einer Presse mit einer großen Anzahl von Hüben ist jedoch aufgrund ihres Widerstands eine gute Schlagfestigkeit von Vorteil. Bei festen Platten- und Entladungsplattenteilen muss nicht nur eine ausreichende Festigkeit vorliegen, sondern es muss auch eine geringe Verformung während der Arbeit erforderlich sein. Darüber hinaus können Sie auch Kälte- und Kryobehandlungs-, Vakuumbehandlungs- und Oberflächenverstärkungsmethoden verwenden, um die Leistung von Formteilen zu verbessern. Für Kalt-Extrusionswerkzeuge mit schlechten Arbeitsbedingungen für konvexe und konkave Werkzeuge sollten Formstähle mit ausreichend umfassenden mechanischen Eigenschaften wie ausreichender Härte, Festigkeit, Zähigkeit, Verschleißfestigkeit usw. ausgewählt werden und eine bestimmte rote Härte und thermische Ermüdungsfestigkeit aufweisen . .
Die Warm- und Kaltverarbeitbarkeit des Materials und die vorhandenen Anlagenbedingungen sollten berücksichtigt werden.
Beachten Sie die Verwendung von mikroverformtem Gesenkstahl, um die Bearbeitungskosten zu senken.
Für Formen mit besonderen Anforderungen sollte Formstahl mit besonderen Eigenschaften entwickelt und angewendet werden
Die Auswahl der Formmaterialien sollte gemäß den Verwendungsbedingungen der Formteile festgelegt werden, damit unter der Voraussetzung, dass die Hauptbedingungen erfüllt sind, kostengünstige Materialien ausgewählt werden, um die Kosten zu senken.
Klassifizierung von Stanzwerkzeugen
Es gibt viele Arten von Stanzwerkzeugen, und die Werkzeuge werden auch nach den drei Aspekten der Arbeitseigenschaften, der Formstruktur und des Formmaterials klassifiziert.
Klassifizierung nach Prozesseigenschaften
ein. Stanzwerkzeug Ein Werkzeug, das das Material entlang der geschlossenen oder offenen Konturlinie trennt. Wie Stanzwerkzeug, Stanzwerkzeug, Schneidwerkzeug, Schneidwerkzeug, Schneidwerkzeug, Schneidwerkzeug und so weiter.
b. Biegeform Eine Form zum Biegen eines Blechrohlings oder eines anderen Rohlings entlang einer geraden Linie (Biegelinie), um ein Werkstück mit einem bestimmten Winkel und einer bestimmten Form zu erhalten.
c. Tiefziehwerkzeug ist eine Form zum Herstellen von Blechrohlingen zu offenen Hohlteilen oder zum weiteren Ändern der Form und Größe von Hohlteilen.
d. Formform ist eine Form, die das leere oder halbfertige Werkstück entsprechend der Form der konvexen und konkaven Formen direkt kopiert, und das Material selbst erzeugt nur eine lokale plastische Verformung. B. Ausbeulungswerkzeug, Einschnürwerkzeug, Bördelwerkzeug, wellenförmiges Formwerkzeug, Flanschwerkzeug, Formwerkzeug und so weiter.
e. Die Nietform besteht darin, mit äußerer Kraft die beteiligten Teile in einer bestimmten Reihenfolge und Weise zu einem Ganzen zu verbinden oder zu überlappen.
Klassifizierung nach dem Grad der Prozesskombination
ein. Einzelprozessmatrize Mit einem Druck auf die Presse wird nur ein Stanzvorgang abgeschlossen.
b. Der Verbundwerkzeug hat nur eine Station. Mit einem Druck auf die Presse können zwei oder mehr Stanzvorgänge gleichzeitig an derselben Station ausgeführt werden.
c. Die progressive Matrize (auch als kontinuierliche Matrize bezeichnet) hat zwei oder mehr Stationen in Vorschubrichtung des Rohlings und vervollständigt zwei oder zwei Stationen nacheinander an verschiedenen Stationen während eines Druckhubs. Die Matrize für den obigen Stanzvorgang.
d. Die Transferform kombiniert die Eigenschaften einer einstufigen Form und einer progressiven Form. Die Verwendung eines Robotertransfersystems zur Erzielung eines schnellen Produkttransfers in der Form kann die Produktionseffizienz des Produkts erheblich verbessern, die Produktionskosten des Produkts senken, Materialkosten sparen und eine stabile Qualität zuverlässig aufweisen.
Klassifizierung nach Produktverarbeitungsverfahren
Abhängig von der Produktverarbeitungsmethode können die Formen in fünf Kategorien unterteilt werden: Stanz- und Scherformen, Biegeformen, Ziehformen, Formformen und Kompressionsformen.
ein. Stanz- und Scherwerkzeuge: Die Arbeit wird durch Scheren abgeschlossen. Häufig verwendete Formen sind Scherwerkzeuge, Stanzwerkzeuge, Stanzwerkzeuge, Schneidwerkzeuge, Schneidwerkzeuge, Stanzwerkzeuge und Stanzwerkzeuge.
b. Biegeform: Diese Form biegt den flachen Rohling in einen Winkel. Abhängig von der Form, Genauigkeit und dem Produktionsvolumen des Teils gibt es viele verschiedene Arten von Formen, wie z. B. gewöhnliche Biegematrizen, Nockenbiegematrizen und Kräuseln. Stanzwerkzeuge, Lichtbogenbiegestempel, Biegeprägewerkzeuge und Zwirnwerkzeuge.
c. Ziehform: Die Ziehform ist ein flacher Behälter mit Böden aus flachen Rohlingen.
d. Formform: Bezieht sich auf die Verwendung verschiedener lokaler Verformungsmethoden, um die Form des Rohlings zu ändern. Die Formen sind Prägeformwerkzeuge, Curlingformwerkzeuge, Einschnürformwerkzeuge, Lochflanschformwerkzeuge und Rundkantenformwerkzeuge.
e. Druckform: Mit starkem Druck wird der Metallrohling verformt und in die gewünschte Form gebracht. Seine Typen umfassen Extrusionsdüsen, Prägematrizen, Prägematrizen und Enddruckdüsen.
Typische Struktur und Herstellungstechnologie der Stanzform
Typische Struktur
die erste Sorte
Prozessteile, solche Teile sind direkt am Abschluss des Prozesses beteiligt und haben direkten Kontakt mit dem Rohling, einschließlich Arbeitsteilen, Positionierteilen, Ausstoß- und Pressenteilen usw.;
Zweite Kategorie
Bauteile. Solche Teile sind weder direkt am Abschluss des Prozesses beteiligt, noch haben sie direkten Kontakt mit dem Rohling. Sie garantieren nur den Abschluss des Prozesses der Form oder verbessern die Funktion der Form. Andere Teile sind in Tabelle 1.1.3 aufgeführt. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass nicht alle Matrizen die oben genannten sechs Teile haben müssen, insbesondere Einzelprozesswerkzeuge, aber Arbeitsteile und notwendige feste Teile sind unverzichtbar.
Herstellungstechnologie
Die Modernisierung der Formenbautechnologie ist die Basis für die Entwicklung der Formenindustrie. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie infiltrieren, überschneiden und integrieren sich fortschrittliche Technologien wie Computertechnologie, Informationstechnologie und Automatisierungstechnologie ständig in traditionelle Fertigungstechnologien und wandeln sie in fortschrittliche Fertigungstechnologien um. Die neue In-Die-Gewindeschneidtechnologie hat viele Stanzhersteller dazu veranlasst, die Kosten zu senken, und einen Kaufrausch verursacht.
Die Entwicklung fortschrittlicher Formenbautechnologien spiegelt sich hauptsächlich in folgenden Bereichen wider:
Hochgeschwindigkeitsfräsen
Beim normalen Fräsen werden eine niedrige Vorschubgeschwindigkeit und große Schnittparameter verwendet, während beim Hochgeschwindigkeitsfräsen eine hohe Vorschubgeschwindigkeit und kleine Schnittparameter verwendet werden. Im Vergleich zum normalen Fräsen weist das Hochgeschwindigkeitsfräsen die folgenden Eigenschaften auf:
ein. Hoher Wirkungsgrad Die Spindeldrehzahl beim Hochgeschwindigkeitsfräsen beträgt im Allgemeinen 15000 U / min ~ 40000 U / min, bis zu 100.000 U / min. Beim Schneiden von Stahl beträgt die Schnittgeschwindigkeit etwa 400 m / min und ist damit 5-10-mal höher als bei der herkömmlichen Fräsverarbeitung. Im Vergleich zu herkömmlichen Verarbeitungsmethoden (herkömmliches Fräsen, Erodieren usw.) bei der Verarbeitung von Formhohlräumen erhöht sich die Effizienz um das 4- bis 5-fache.
b. Hochpräzise Die Verarbeitungsgenauigkeit beim Hochgeschwindigkeitsfräsen beträgt im Allgemeinen 10 μm, und eine gewisse Genauigkeit ist sogar noch höher.
c. Hohe Oberflächenqualität Aufgrund des geringen Temperaturanstiegs des Werkstücks beim Hochgeschwindigkeitsfräsen (ca. 3 ° C) treten keine Verschlechterungsschicht und Mikrorisse auf der Oberfläche auf und die thermische Verformung ist gering. Die beste Oberflächenrauheit Ra beträgt weniger als 1 μm, was die nachfolgende Schleif- und Polierarbeitsbelastung verringert.
d. Bearbeitbare hochharte Materialien. Beim Fräsen von Stahl mit 50 ~ 54 HRC kann die höchste Mahlhärte 60 HRC erreichen.
In Anbetracht der oben erwähnten Vorteile der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung wird die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung im Formenbau weit verbreitet eingesetzt und ersetzt allmählich das Schleifen und die elektrische Bearbeitung.
EDM-Fräsen
Das EDM-Fräsen (auch als EDM-Erstellung bekannt) ist eine wichtige Entwicklung der EDM-Technologie, einer neuen Technologie, die die traditionelle Formelektrodenverarbeitung von Formhohlräumen ersetzt. Wie beim NC-Fräsen werden beim EDM-Fräsen rotierende stabförmige Hochgeschwindigkeitselektroden verwendet, um zweidimensionale oder dreidimensionale Konturen des Werkstücks zu verarbeiten, ohne dass komplexe und teure geformte Elektroden hergestellt werden müssen. Die Mitsubishi EDSCAN8E EDM-Werkzeugmaschine von Japan&ist mit einem automatischen System zur Kompensation von Elektrodenverlusten, einem integrierten CAD / CAM-System, einem automatischen Online-Messsystem und einem dynamischen Simulationssystem ausgestattet, das den aktuellen Stand der EDM-Werkzeugmaschinen widerspiegelt.
Langsam laufende Drahtschneidtechnologie
Der Entwicklungsstand der CNC-Drahtschneidetechnologie mit langsamem Vorschub war ziemlich hoch, die Funktionen sind ziemlich vollständig und der Automatisierungsgrad hat den Grad des unbeaufsichtigten Betriebs erreicht. Die maximale Schnittgeschwindigkeit hat 300 mm2 / min erreicht, die Bearbeitungsgenauigkeit kann ± 1,5 μm erreichen und die Oberflächenrauheit Ra0,1 ~ 0,2 μm. Die Entwicklung der Drahtschneidetechnologie mit einem Durchmesser von 0,03 bis 0,1 mm kann das einmalige Schneiden der konkav-konvexen Matrize realisieren und den Schneidprozess der schmalen Nut von 0,04 mm und des Innenradius von 0,02 mm durchführen. Die Konusschneidtechnologie war in der Lage, eine Präzisionsbearbeitung von Konus über 30 durchzuführen
Schleif- und Poliertechnologie Die Schleif- und Polierverarbeitung wird aufgrund ihrer hohen Genauigkeit, guten Oberflächenqualität und geringen Oberflächenrauheit häufig in der Präzisionsformbearbeitung eingesetzt. Bei der Herstellung präziser Formen werden häufig fortschrittliche Geräte und Technologien wie CNC-Formschleifmaschinen, optische CNC-Kurvenschleifmaschinen, CNC-Koordinatenschleifmaschinen mit kontinuierlicher Spur und automatische Poliermaschinen verwendet.
CNC-Messung
Die komplexe Produktstruktur führt zwangsläufig zur Komplexität der Form der Formteile. Herkömmliche geometrische Erfassungsverfahren konnten sich nicht an die Herstellung von Formen anpassen. Der moderne Formenbau hat in großem Umfang dreidimensionale Messgeräte zur numerischen Steuerung verwendet, um die geometrischen Mengen von Formteilen zu messen, und auch die Nachweismethoden der Formenbearbeitung haben große Fortschritte gemacht. Neben der dreidimensionalen CNC-Messmaschine, die Daten komplexer gekrümmter Oberflächen mit hoher Genauigkeit messen kann, ermöglichen eine gute Temperaturkompensationsvorrichtung, ein zuverlässiger Schwingungsschutz, strenge Staubentfernungsmaßnahmen und einfache Betriebsschritte eine automatische Erkennung vor Ort .
Die Anwendung fortschrittlicher Formenbautechnologien hat die traditionelle Formenbautechnologie verändert. Die Formqualität hängt von menschlichen Faktoren ab und ist nicht leicht zu kontrollieren, wodurch die Formqualität von physikalischen und chemischen Faktoren abhängt, das Gesamtniveau leicht zu kontrollieren ist und die Fähigkeit zur Formreproduktion stark ist.
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