Stempelen en matrijzen ontwerpen: De definitieve gids

Heb je je ooit afgevraagd hoe de fascinerende wereld van het metaalstempelen in elkaar zit? In deze blogpost beginnen we aan een spannende reis om de fijne kneepjes van dit essentiële productieproces te ontdekken. Als ervaren werktuigbouwkundig ingenieur leid ik je door de belangrijkste concepten en deel ik waardevolle inzichten en voorbeelden uit de praktijk. Maak je klaar om te ontdekken hoe het stansen van metaal ons dagelijks leven vormgeeft en leer de geheimen achter de opmerkelijke efficiëntie en veelzijdigheid.

Metaal Stempelen En Matrijs Ontwerp

Inhoudsopgave

Basiskennis metaal stempelproces

Metalen stempelpers

1.1 Kenmerken en toepassingen van het metaalstansproces

Definitie stempelen

Definitie stempelen

Wat is stempelen?

De definitie van stempelen: bij normale temperatuur wordt een metalen (of niet-metalen) plaat geperst op een stempelpersmachine door een stempelmatrijs om scheiding of plastische vervorming te veroorzaken, waardoor onderdelen met een bepaalde vorm, grootte en prestatie worden verkregen.

definitie van stempelen

Van het concept van stempelen:

(1) Stempelen wordt uitgevoerd bij kamertemperatuur, dat wil zeggen dat het niet verwarmd hoeft te worden, daarom wordt het koud stempelen genoemd.

(2) De objecten van het stempelen zijn allemaal vellen, dus het wordt ook wel plaatmetaal stempelen.

(3) Stempelen gebeurt met apparatuur en matrijzen. Er zijn drie elementen nodig: stempel (apparatuur), matrijs en grondstoffen.

(4) Stempelen is een van de basisvormen van plastische vervorming.

concept van stempelen

Stempelen van metaal kenmerken en toepassingen

(1) Hoge productiviteit, eenvoudige bediening en eenvoudige mechanisatie en automatisering.

(2) Hoge maatnauwkeurigheid en goede uitwisselbaarheid.

(3) Het materiaalgebruik is hoog, over het algemeen tot 70%~85%, en sommige tot 95%.

(4) Complexe vormonderdelen die moeilijk te bewerken zijn of niet met andere bewerkingsmethoden bewerkt kunnen worden, zoals dieptrekonderdelen met dunne schil, zijn beschikbaar.

(5) Er kunnen onderdelen met een licht gewicht, goede stijfheid en hoge sterkte worden verkregen.

(6) Er is geen verwarming nodig, er kan energie worden bespaard en de oppervlaktekwaliteit is goed.

(7) Wanneer de massa wordt geproduceerd, zijn de productkosten laag.

Het kan gezien worden dat stempelen hoge kwaliteit, hoog rendement, laag energieverbruik en lage kosten kan combineren, wat onvergelijkbaar is met andere verwerkingsmethoden.

Daarom is de toepassing van stempelen zeer uitgebreid. Bijvoorbeeld, in de auto-en tractorindustrie, stempelen delen goed voor 60% ~ 70%, instrumenten en meters goed voor 60 ~ 70%, en met inbegrip van andere diverse roestvrij stalen servies in het dagelijks leven.

Van fijne elektronische onderdelen en instrumentpointers tot zware autodeksels en -dragers en vliegtuighuiden, er moet gestanst worden.

Nadelen van stempelen

De productiecyclus van de matrijs is lang en de kosten zijn hoog. Omdat er traditionele verwerkingsmethoden en -middelen en traditionele matrijsmaterialen worden gebruikt

Tekortkomingen van stempelen

Met de komst van geavanceerde matrijsverwerkingstechnologie en niet-traditionele matrijsmaterialen kan deze tekortkoming echter geleidelijk worden overwonnen.

Zoals:

  • Mallen maken van legeringsmaterialen met een laag smeltpunt
  • Mallen maken met behulp van rapid prototyping
  • Economische vorm

Kortom, de matrijzenindustrie is de basisindustrie van een land, het niveau van matrijsontwerp en matrijzenproductie is een maatstaf geworden voor het niveau van productproductie in een land.

Ontwikkelde landen hechten veel belang aan de ontwikkeling van schimmels.

Japan gelooft dat "schimmel de drijvende kracht is om een welvarende samenleving binnen te gaan";

Duitsland: "de keizer in de metaalverwerkende industrie";

Roemenië: "de mal is Golden Touch"; de mal wordt beschouwd als een steen in de internationale arena-industrie.

De schimmels hier zijn echter ook schimmels, smeedmatrijzenMatrijzen, spuitgietmatrijzen, rubbermallen, voedselmallen, bouwmaterialenmallen, etc., maar momenteel zijn de koude matrijzen en plastic mallen het meest gebruikt, elk goed voor ongeveer 40%.

1.2 Classificatie van het stempelproces

  1. Ingedeeld op vervormingseigenschappen
  • Scheidingsproces
  • Vormingsproces

(1) Scheidingsproces

Tijdens het stansen wordt het te bewerken materiaal vervormd door een externe kracht.

Wanneer de schuifspanning van het materiaal in de vervormingszone de schuifsterkte van het materiaal bereikt, wordt het materiaal afgeschoven en gescheiden om een deel met een bepaalde vorm en grootte te vormen.

Het scheidingsproces bestaat voornamelijk uit snijden, ponsen, blankingInkerven, snijden enz.

Het scheidingsproces wordt hieronder beschreven:

scheidingsproces

Scheiding treedt op maar verandert de vorm van de ruimte niet.

Tabel 1-1 Scheidingsproces

Scheidingsproces

(2)Metaalvorming proces

Tijdens het stempelen bereikt het materiaal onder invloed van de externe kracht, de equivalente spanning van het materiaal in de vervormingszone de vloeigrens σs van het materiaal, maar niet de sterktegrens σb, zodat het materiaal alleen plastisch vervormt en zo delen met een bepaalde vorm en grootte verkrijgt.

Het vervormingsproces bestaat voornamelijk uit buigen, dieptrekken, draaien, krimpen, opbollen, enz.

formatieproces

Het vervormingsproces ziet er als volgt uit:

Dieptrekken vormproces

Verander alleen de vorm van de blanco, er treedt geen scheiding op.

Tabel 1-2 Vervormingsproces

Tabel voor vormgevingsproces

  1. Afhankelijk van de aard van de deformatiezone
  • Verlengingstype vervorming: De maximale hoofdspanning van de vervormingszone is trekspanning en de bezwijkwijze is trekscheuren, die gekenmerkt wordt door dikteverdunning.
  • Compressietype vervormen: De maximale hoofdspanning van de vervormingszone is drukspanning, die wordt gekenmerkt door verdikking van de dikte en de vorm van bezwijken is rimpeling.
Verlengingstype vervormen en Compressietype vervormen

  1. Volgens de basisvervormingsmethode
  • Blanking
  • Buigen
  • Diepe tekening
  • Het vormen van
basismisvormingsmethode

  1. Volgens de combinatie van processen
  • Stempelen met één proces
  • Samengesteld stempelen
  • Progressief stempelen
combinatie van processen

1.3 Stempelmateriaal

Basisvereisten voor het stempelen op vellen

  • Voldoen aan prestatie-eisen
  • Voldoen aan de vereisten van het stempelproces

Voldoen aan de prestatievereisten is het eerste en voldoet zoveel mogelijk aan de vereisten van het stempelproces terwijl aan de prestatievereisten wordt voldaan.

1.3.1 Procesvereisten voor stansmaterialen

1.Stamping vormende prestaties

Stempelvormprestaties verwijst naar het vermogen van de plaat om zich aan te passen aan het stempelproces.

Twee soorten instabiliteit:

  • Trekinstabiliteit - plaatselijke nekvorming of breuk onder trekspanning;
  • Compressie-instabiliteit - instabiliteitsrimpels onder drukspanning.

Het eerste is als het nekverschijnsel in de trekproef met koolstofstaal en het laatste is het instabiliteitverschijnsel van de drukstaaf.

Er is dus een omvormlimiet, die verdeeld is in een algemene omvormlimiet en een lokale omvormlimiet. Hoe hoger de vervormingsgrens, hoe beter de persvormprestatie.

Hoe meet je de stempelvormprestaties van de plaat?

(1) Scheurvastheid verwijst naar de weerstand van een plaat tegen beschadiging tijdens vervorming.

(2) Plakbaarheid verwijst naar het vermogen van de plaat om zich aan te passen aan de vorm van de mal tijdens het persvormproces.

(3) Vormbaarheid verwijst naar het vermogen van een onderdeel om zijn vorm in de matrijs te behouden na het ontvormen.

Hoe de stempelvormprestaties van de plaat te meten

De stempelvormingseigenschappen van de plaat kunnen gemeten worden aan de hand van de mechanische eigenschappen van de plaat. Mechanische eigenschappen kunnen worden verkregen door experimenten.

Plaatwerk vormen prestatietestmethode:

  • Directe test: Het eigenlijke stempelproces wordt rechtstreeks gesimuleerd met speciale apparatuur.
  • Indirecte test: De algemene prestaties van het materiaal worden verkregen door middel van strekken, afschuiven, hardheidstesten, metallografisch testen, enz. met behulp van algemene apparatuur.

(1) Directe testmethode

Zoals kegelbekertest (GB/T 15825.6-2008)

kegelbekertest

(2) Indirecte testmethode

Zoals trekproef van laag koolstofstaal, enz.

trektest van laag koolstofstaal

Mechanische indicatoren die persvormende eigenschappen beïnvloeden

Mechanische indicatoren die persvormende eigenschappen beïnvloeden

(1) Totale rek δ en gelijkmatige verlenging δb

δ is goed → Maakt grote plastische vervorming mogelijk

(2) Opbrengstverhouding σs /σb

σs/σb is klein → goede scheurweerstand, vormbevestiging en goede vormbaarheid

(3) elasticiteitsmodulus E

Grote elasticiteitsmodulus E → goede vorm

(4) Hardingsindex n

n is groot → niet gemakkelijk te kraken

(5) Plastische rekverhouding γ

γ = εb /εt is groot → Goede weerstand tegen scheuren

(6) plastische vervormingsspecifieke anisotropiecoëfficiënt

Δγ =(γ0 +γ90 - 2γ45 )/2 is groot → Hoe meer de anisotropie verschilt

  • Eisen aan de chemische samenstelling: Het verschillende gehalte van sommige elementen in het staal zal resulteren in een verschillende plasticiteit en brosheid van het materiaal.
  • Eisen aan de metallografische structuur: Verschillende metallografische structuren kunnen leiden tot verschillende mechanische eigenschappen zoals sterkte en plasticiteit.
  • Vereisten voor oppervlaktekwaliteit: Vereist een glad oppervlak, zonder oxidehuid, barsten, krassen en andere defecten.
  • Vereisten voor de tolerantie van de materiaaldikte: Een bepaalde dikte komt overeen met een bepaalde vormspleet en de tolerantie van de materiaaldikte moet voldoen aan de nationale norm.

1.3.2 Gebruikelijke stempelmaterialen en snijmethoden

A.Gemeenschappelijke stempelmaterialen

  • Metalen plaat: ferrometaal; non-ferrometaal
  • Niet-metaal plaat: rubber board, rubber plaat, plastic board, enz.

Gerelateerde lectuur: Ferro- vs Non-ferrometalen

Specificaties metaalplaat: staalplaat, staalplaat, geslit staalband, enz.

Specificaties metaalplaat

geslit staalband

Maatbereik van staalplaten en bandstaal (GB/T708-2006)

1) De nominale dikte van staalplaat en staalplaat (inclusief bandstaal) is tussen 0,3 mm en 4,0 mm, en de staalplaat en staal met een nominale dikte van minder dan 1 mm hebben elke afmeting in veelvouden van 0,05 mm; de nominale dikte is meer dan 1 mm. Stalen platen en staal zijn verkrijgbaar in elke maat in veelvouden van 0,1 mm.

2) De nominale breedte van stalen platen en stalen strips ligt tussen 600 mm en 2050 mm, en er zijn maten in veelvouden van 10 mm.

3) De nominale lengte van de staalplaat is tussen 1000 mm en 6000 mm, en elke grootte in veelvouden van 50.

4) Volgens de eisen van de koper kunnen staalplaten en strippen van andere afmetingen worden geleverd door middel van onderhandeling tussen de leverancier en de koper.

  1. Stempelmateriaal blanking methode

(1) Schaarmachine snijden

Schaarmachine snijden

(2) Schijfscheren

Schijfscheren

(3) Andere snijmethoden

Elektrisch ponsen

1.4 Stempelapparatuur

Selectieprincipe van stempelapparatuur:

  • De aard van het stansproces: scheidingsproces of vormproces
  • De perskracht: open, gesloten
  • Schimmelstructuur
  • Hoogte van vormsluiting, contourgrootte
  • Productiebatch
  • Productiekosten
  • Productkwaliteit
  • Combineer de bestaande uitrustingscondities van de werkplaats

Type stempelapparaat:

  • Volgens de verschillende drijvende kracht van de schuif zijn er mechanische persenhydraulische persen en luchtpersen;
  • Volgens de structuur van het bed zijn er open en gesloten persen;
  • Afhankelijk van het aantal schuifregelaars zijn er drukknoppen voor enkele actie (één schuifregelaar), dubbele actie (twee schuifregelaars), enz;
  • Volgens het aantal drijfstangen zijn er enkele punten (één drijfstang) pers, twee punten (twee drijfstangen) pers, vier punten (vier drijfstangen) pers, enz.
  • ……
Stempelapparatuur

Stempelapparatuur

Werkingsprincipe en belangrijkste onderdelen van krukpers

Werkingsprincipe en belangrijkste onderdelen van krukpers

(1) Werkingsmechanisme

Krukas en schakelmechanisme: Het krukasmechanisme bestaat uit een krukas, een drijfstang en een schuif. De lengte van de drijfstang kan worden aangepast aan verschillende maten mallen.

Crank en schakelmechanisme

(2) Transmissiesysteem

Motor, riem, vliegwiel, tandwiel enz.

(3) Besturingssysteem

Luchtverdelingssysteem, koppelingen, remmen, elektrische regelkasten enz.

(4) Ondersteunende onderdelen

Lichaam: open, gesloten

(5) Hulpsysteem

Pneumatisch systeem, smeersysteem

(6) Bijlage

Hulpstuk voor krukpers

Persmodel en technische parameters

(1) Model

1) Type smeedmachine:

2) Beschrijving krukperscode JB23-63A

  • Categorie J-persmachines
  • B-variant ontwerpcode
  • 2-kolom van de pers
  • 3-niveau van pers
  • 63-nominale druk
  • A-Verbeterd ontwerpnummer
  • "63T-open dubbelkoloms kantelbare tweede aangepaste pers"

(2) Technische parameters

  • Nominale druk F
  • Nominale drukslag SF
  • Schuifslag S: bovenste dode punt in het midden → onderste dode punt in het midden
  • Slagtijd schuifregelaar n: bovenste dode punt → onderste dode punt → bovenste dode punt
  • Pershoogte van de pers
  • Werkbankblad en schuifblad bodemmaat
  • Keel diepte C
  • Gatgrootte schimmel
persdiagram

persdiagram

Basistheorie van het stempelproces

2.1 Basisconcept van plastic vormen

  • Elastiek en elastische vervorming
  • Plasticiteit en plastisch vormen
  • Plasticiteitsindex
  • Weerstand tegen vervorming
  • Interne kracht en spanning

Verschillende materialen hebben een verschillende plasticiteit onder dezelfde vervormingsconditie en hetzelfde materiaal zal een verschillende plasticiteit hebben onder verschillende vervormingscondities.

2.2 Mechanica van plastisch vervormen

  • Stress
  • Spanningstoestand
  • Opbrengstcriterium (plastische toestand)
  • Spanning-rek relatie tijdens plastische vervorming

3 hoofdstammen:

3 belangrijke spanningstoestanden

9 soorten hoofdspanningstoestanden:

9 soorten hoofdspanningstoestanden

2.3 Basiswet van plastisch vervormen

  • Wet werkverharding
  • Wet elastisch herstel bij lossen
  • Wet van de minste weerstand
  • Wet van de volume-invariantie van plastische vervorming
Basiswet van plastisch vormen

Basiswet van plastisch vormen

4 Soorten metalen stempelprocessen

Laten we nu eens duiken in de volgende vier verschillende stempelprocessen.

Vergeet niet: sharing is caring! : )
Shane
Auteur

Shane

Oprichter van MachineMFG

Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.

Volgende

H Beam Maten en Gewichtstabel

Heb je je ooit afgevraagd wat de verborgen wereld is van H-balken? In dit boeiende artikel ontrafelen we de mysteries achter deze essentiële constructiecomponenten. Onze deskundige werktuigbouwkundige...
MachineMFG
Til uw bedrijf naar een hoger niveau
Abonneer je op onze nieuwsbrief
Het laatste nieuws, artikelen en bronnen, wekelijks naar je inbox gestuurd.
© 2024. Alle rechten voorbehouden.

Neem contact met ons op

Je krijgt binnen 24 uur antwoord van ons.