Einführung in die Berechnung von Stanzkraft und Stanzdruckmitte

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Stanzen Kraft und ihre Reduktionsmaßnahmen

1. Berechnung von Ausblenden Gewalt

Die Stanzkraft wird während des Stanzvorgangs vom Stempel auf das Blech ausgeübt und ist einer der wichtigen Faktoren für die Auswahl der Presse und die Auslegung des Werkzeugs. Während des gesamten Schneidvorgangs ändert sich die Größe der Schneidkraft ständig, wie in Abbildung 1-1 dargestellt. Der OA-Schnitt in der Abbildung ist die elastische Verformungsphase, und die Stanzkraft auf das Blech steigt linear mit dem nach unten gerichteten Druck des Stempels. Abschnitt AB ist das Stadium der plastischen Verformung. Punkt B ist der Maximalwert der Stanzkraft. Beim erneuten Herunterdrücken des Stempels bilden sich Risse im Material und dehnen sich schnell aus, die Stanzkraft lässt nach, BC ist also das Bruchstadium. Beim Erreichen von Punkt C überlappen sich die oberen und unteren Risse, und die Platte wurde getrennt. Der von der CD aufgewendete Druck dient lediglich dazu, den Reibungswiderstand zu überwinden und das abgetrennte Material herauszudrücken. Die Stanzkraft bezeichnet den maximalen Widerstand des Blechmaterials am Stempel. Wenn das Blechmaterial auf den Stempel einwirkt, um den maximalen Widerstand und Risse zu erzeugen (Punkt B in Abbildung 1-1), wird die Scherung in der Scherverformungszone des Blechmaterials als Scherfestigkeit (MPa) des Materials verwendet.

Zum Ausblenden bei gewöhnlichen Flachmessern kann die Stanzkraft F nach folgender Formel berechnet werden.

F=KLtτ_B

In der Formel F-Stanzkraft;

L – Die Länge des Stanzumfangs;

t – Materialdicke;

b – Scherfestigkeit des Materials;

K – Koeffizient. Der Koeffizient K ist ein Korrekturkoeffizient, der den Einfluss von Faktoren wie der Schwankung und Ungleichmäßigkeit des Formspaltwerts, dem Verschleiß der Schneidkante, den mechanischen Eigenschaften des Blechs und der Dickenschwankung bei der tatsächlichen Produktion berücksichtigt. Nehmen Sie im Allgemeinen K = 1,3.

Im Allgemeinen ist die Zugfestigkeit des Materials σ_B=1,3τb. Zur Vereinfachung der Berechnung kann die Stanzkraft auch mit der folgenden Formel berechnet werden.

F=Ltσ_B

2. Maßnahmen zur Reduzierung der Stanzkraft

Beim Stanzen von hochfesten Materialien oder dicken Materialien und Werkstücken mit großen Abmessungen ist die erforderliche Stanzkraft größer, was den Nenndruck der ausgewählten Ausrüstung übersteigt. Die folgenden Methoden werden üblicherweise verwendet, um die Stanzkraft zu reduzieren.

• Schrittschlag Stanzen

Bei einem Mehrstempelwerkzeug können je nach Größe des Stempels unterschiedliche Höhen hergestellt werden, so dass die Arbeitsstirnflächen stufenförmig angeordnet sind. Wie in Abbildung 1-2 gezeigt.

Das Prinzip der Kraftreduzierung beim Stufenstanzen besteht darin, dass verhindert wird, dass mehrere Schläge gleichzeitig gestanzt werden, wodurch das gleichzeitige Auftreten der maximalen Stanzkraft mehrerer Schläge vermieden wird und somit die gesamte Stanzkraft reduziert wird.

Der Höhenunterschied H zwischen den Stempeln ist abhängig von der Materialstärke.

Dünnes Material: wenn t < 3 mm, H = t;

Dickes Material: wenn t > 3 mm, H = 0,5 t.

Bei Verwendung eines Stufenstempels sollte der dünne Stempel möglichst kurz sein, was seiner Festigkeit zugute kommt; außerdem sollte der Stempel möglichst symmetrisch angeordnet werden, um ein Durchbiegen der Form zu verhindern. Das Stufenstanzen kann die Stanzkraft reduzieren, Vibrationen reduzieren, ohne die Genauigkeit des Werkstücks zu beeinträchtigen, und ein Kippen und Brechen des kleinen Stempels vermeiden, der sich in der Nähe des großen Stempels befindet. Wenn alle Stempel die gleiche Höhe haben, wird der kleine Stempel, der dem großen Stempel nahe ist, durch den Materialfluss beeinflusst, der durch den großen Stempel verursacht wird, und es ist leicht, den kleinen Stempel zu kippen oder zu brechen. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die lange konvexe Form tiefer in die leicht zu tragende konkave Form eingeführt wird und das Schärfen der Schneide mühsam ist. Es wird hauptsächlich für Formen mit mehreren konvexen Formen und relativ symmetrischen Positionen verwendet.

Die Stanzkraft des Stufenstempels wird generell nur nach der Stufe berechnet, die die größte Stanzkraft erzeugt.

• Ausblenden mit schräger Klinge

Beim Flachschneiden wird das Material gleichzeitig entlang des gesamten Umfangs der Schneidkante gestanzt, sodass die Stanzkraft relativ groß ist. Wenn die Schneidkantenebene des Stempels (oder der Matrize) zu einer schiefen Ebene gemacht wird, die nicht senkrecht zur Bewegungsrichtung steht, wird die Schneidkante während des Stanzens nicht gleichzeitig mit dem Umfang des Stanzteils in Kontakt sein, aber doch Schneiden Sie das Material allmählich weg, was die Stanzkraft erheblich verringern kann.

Beim Stanzen mit schrägen Klingen sollte der Stempel beim Stanzen eine flache Klinge und die konkave Form eine schräge Klinge sein, um flache Teile zu erhalten. Beim Stanzen sollte die konkave Matrize eine flache Klinge und der Stempel eine schräge Klinge sein. Auch die Schrägmesser sollten symmetrisch angeordnet sein, um ein Verschieben der Matrize durch einseitigen seitlichen Druck beim Stanzen und Nagen an der Schneide zu verhindern. Die Schneidenformen verschiedener Schrägmesser sind in Abbildung 1-3 dargestellt.

Abbildung 1-3 zeigt den Wert der Höhe H der geneigten Schaufel. Wenn die Materialstärke t < 3 mm, H = 2 t; wenn die Materialstärke t=3~10mm, H=t.

Die Berechnungsformel der Schnittkraft der Schrägklinge lautet

F _schräg = K _schräg Lt

In der Formel F _schräg —- Schneidkraft der schrägen Klinge;

K _schräg —- der Parameter der Kraftreduzierung, sein Wert hängt von der Höhe H der schrägen Klinge ab. Wenn H = 1, K _Neigung=0,4~0,6; wenn H = 2 t, K _schräg=0.2~0.4.

Der Vorteil des Schrägmesserschneidens besteht darin, dass die Presse unter weichen Bedingungen arbeiten kann. Bei großen Stanzteilen wird die Kraft deutlich reduziert. Der Nachteil besteht darin, dass die Form kompliziert herzustellen ist, die Schneide leicht verschleißt und schwer zu schleifen ist. Die Stanzteile sind nicht flach genug und eignen sich nicht zum Stanzen von Teilen mit komplexen Formen. Versuchen Sie daher im Allgemeinen, sie nicht zu verwenden, und verwenden Sie sie nur für große Stanzteile oder dicke Platten.

Bei der Verwendung von Schrägklingenstanzen oder Stufenstanzen wird zwar die Stanzkraft reduziert, der Stempel tritt jedoch tiefer in die vierte Form ein und der Stanzhub nimmt zu, sodass diese Formen Mühe und keine Anstrengung sparen.

• Hitze Stanzen (rote Stanzung)

Die Erwärmungsausblendung wird auch als Rotaustastung bezeichnet. Metall hat bei Raumtemperatur eine bestimmte Scherfestigkeit, aber wenn das Metallmaterial auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, wird seine Scherfestigkeit erheblich reduziert, sodass das Erhitzen und Stanzen die Stanzkraft verringern kann (das Metallmaterial auf 700 ~ 900 ℃ erhitzen, The Stanzkraft beträgt nur 1/3 der Normaltemperatur oder sogar weniger).

Der Vorteil des Heizschneidens besteht darin, dass die Kraft erheblich reduziert wird, der Nachteil besteht jedoch darin, dass das Erhitzen leicht zu einer hydrierten Haut führt und die Oberflächenqualität des Werkstücks beeinträchtigt; und wegen der Heizung sind die Arbeitsbedingungen schlecht. Heizschneiden wird im Allgemeinen zum Schneiden von dicken Materialien und zum Schneiden von Werkstücken mit geringen Toleranzen verwendet.

3. Berechnung von Ausstoßkraft, Schubkraft und Auswerferkraft

Beim Stanzen kommt es zu einer elastischen Verformung, bevor das Material getrennt wird. Am Ende des Stanzvorgangs werden die Stanzteile oder Stanzabfälle aufgrund der elastischen Rückstellung des Materials und der vorhandenen Reibung in der Matrize blockiert und das verbleibende Material wird ausgestanzt. Hoop fest auf den Stempel. Um die Stanzarbeit fortzusetzen, muss das am Stempel eingespannte Material entladen und das in der Matrize steckende Material herausgedrückt werden. Die Kraft, die erforderlich ist, um das Bandmaterial von der Stanze zu entlasten, wird als Entlastungskraft F bezeichnet _entladen; Die Kraft, die das Werkstück oder Abfall aus der Stanzrichtung aus der Matrize drückt, wird als Kraft F bezeichnet_drücken. Die Kraft, die erforderlich ist, um das Werkstück oder den Abfall entgegen der Stanzrichtung auszuwerfen, wird als Auswerferkraft F bezeichnet _oben.

Es ist schwierig, diese Kräfte genau zu berechnen. Die folgenden empirischen Formeln werden üblicherweise in der Produktion verwendet.

F _entladen=K _entladen F

F push = nK push F

F oben = K oben

In der Formel F – Stanzkraft;

F _Entladung, F _schieben, F _oben— Entladekraft, Schubkraft, Ausstoßkraft;

K _Entladung, k _schieben, k _oben—-Ausstoßkraft, Schubkraft, Auswerferkraftbeiwert, siehe Tabelle 1-4;

n – Die Anzahl der Stanzteile (oder Reste), die gleichzeitig in der Matrize stecken.

Materialstärke (mm)	K Entladung	K schieben	K oben
Stahl	≤0,1	0.06~0.09	0.1	0.14
	>0,1~0,5	0.04~0.07	0.065	0.08
	>0,5~2,5	0.025~0.06	0.05	0.06
	>2,5~6,5	0.02~0.05	0.045	0.05
	>6.5	0.015~0.04	0.025	0.03
Rotes Kupfer	Messing	0.02~0.06	0.03~0.09	0.03~0.09
Aluminium	Aluminiumlegierung	0.03~0.08	0.03~0.07	0.03~0.07

Hinweis: Der Entlastungskraftkoeffizient K wird verwendet, wenn Löcher, große Kanten und komplexe Konturen entlastet werden, nehmen Sie die obere Grenze.

n=h/t

In der Formel h – die Höhe der geraden Kantenwand des Hohlraums des Hohlraums;

t – Die Dicke des Blechs.

4. Bestimmung des Nenndrucks der Presse

Die Entladekraft, Schubkraft und Auswerfkraft werden von der Presse und der Formentladevorrichtung oder Auswerfvorrichtung übertragen. Daher sollte bei der Auswahl des Nenndrucks der Ausrüstung oder der Auslegung des Werkzeugs dieser separat betrachtet werden.

Beim Stanzen muss der Nenndruck der Presse größer oder gleich der Summe der verschiedenen Stanzprozesskräfte F sein_gesamt. Die Gesamtberechnung von F sollte nach unterschiedlichen Formaufbauten getrennt behandelt werden.

Bei Verwendung der elastischen Druckentlastungsvorrichtung und der Form mit dem Unterentlastungsverfahren,

F _gesamt==F+F _Entladung+F _schieben

Bei Verwendung der elastischen Druckentlastungsvorrichtung und der Form mit der oberen Entleerungsmethode,

F _gesamt==F+F _Entladung+F _schieben

Bei Verwendung einer starren Austragsvorrichtung und einer Form mit unterem Austragsverfahren

F _gesamt = F + F _drücken

Berechnung von Ausblenden Druckzentrum

Der Druckmittelpunkt der Form ist der Angriffspunkt der resultierenden Kraft der Presskraft. Der Druckmittelpunkt der Form muss mit der Mittellinie des Druckschiebers durch die Achse des Formgriffs zusammenfallen. Andernfalls wird der Schieber während des Stanzens einer exzentrischen Belastung ausgesetzt, was zu einem abnormalen Verschleiß der Schieberführungsschiene und des Formführungsteils führt, und der angemessene Spalt wird nicht garantiert, was die Qualität der Teile beeinträchtigt und die Lebensdauer verkürzt Schimmel, und sogar die Form beschädigen.

1. Bestimmung des Druckzentrums einfacher geometrischer Figuren

• Der Druckmittelpunkt der Geraden befindet sich im Mittelpunkt der Geraden.

• Der Druckmittelpunkt des symmetrischen Stanzteils liegt auf dem geometrischen Mittelpunkt der Konturfigur des Stanzteils.

• Beim Stanzen des Bogenliniensegments wird die Position des Druckzentrums, wie in Abbildung 1-5 gezeigt, mit der folgenden Formel berechnet.

x_Ö =180Rsina/πa =Rb/l

Hier l – Bogenlänge.

Die Bedeutung anderer Symbole ist in Abbildung 1-5 dargestellt.

2. Bestimmung des Druckzentrums der Mehrfachstempelform

Um das Druckzentrum einer Form mit mehreren Stempeln zu bestimmen, muss das Druckzentrum jedes Stempels bestimmt und dann das Druckzentrum der Form berechnet werden. Abbildung 1-6 zeigt die Positionsverteilung der Stempel zum Stanzen mehrerer Löcher. Die Schritte zur Berechnung des Druckmittelpunkts sind wie folgt.

• Zeichnen Sie die Position der Kontur jeder Stempelkante gemäß dem Maßstab.

• Zeichnen Sie die Koordinatenachsen x, y an beliebiger Stelle. Versuchen Sie bei der Wahl der Lage der Koordinatenachse den Koordinatenursprung als Druckmittelpunkt einer bestimmten Kantenkontur zu nehmen oder die Koordinatenachse möglichst durch den Druckmittelpunkt der Stempelkantenkontur verlaufen zu lassen. Der Koordinatenursprung sollte vorzugsweise mehrere Stempelkanten sein. Das Symmetriezentrum ist das Druckzentrum des Mundprofils, was das Problem vereinfachen kann.

• Berechnen Sie das Druckzentrum und die Koordinatenpositionen x₁, x₂…x_n Andy₁, j₂… ja_n der Stempelkantenkontur bzw.
• Berechnen Sie die Durchstanzkraft F₁, F₂…F_n der Stempelkantenkontur und des Umfangs L₁, l₂…L_n jeder Stanzkantenkontur.

F₁=KL₁T_B

F₂=KL₂T_B

…

F_n=KL_nT_B

Beim parallelen Kraftsystem ist die resultierende Kraft der Stanzkraft gleich der algebraischen Summe der Kräfte. Das heißt, F = F₁+F₂+…+F_n.

Gemäß dem Theorem der Mechanik ist das Moment der resultierenden Kraft auf einer bestimmten Achse gleich der algebraischen Summe der Komponentenkräfte auf das koaxiale Moment, dann kann die Berechnungsformel für die Druckzentrumskoordinate erhalten werden.

Ersatz F₁, F₂…F_n jeweils in die obige Formel, dann werden die Druckzentrumskoordinaten

3. Bestimmen des Druckzentrums der Form von komplex geformten Teilen

Wann Stanzen Bei komplex geformten Teilen ist das Berechnungsprinzip des Werkzeugdruckzentrums das gleiche wie das des Mehrstempel-Stanzdruckzentrums, wie in Abbildung 1-7 gezeigt. Spezifische Schritte sind wie folgt.

• Wählen Sie die x-Koordinatenachse und die y-Koordinatenachse an einer beliebigen Stelle in der Kantenkontur aus.

• Teilen Sie die Konturlinie der Schneide entsprechend den Grundelementen in eine Anzahl einfacher Liniensegmente und ermitteln Sie die Länge jedes Liniensegments L₁, l₂…L_n.

• Bestimmen Sie die Schwerpunktlage x₁, x₂…x_n Andy₁, j₂… ja_n jedes Liniensegments.

• Berechnen Sie die Druckzentrumskoordinaten (x₀, j₀) des Kantenprofils nach der Formel.

Zur Bestimmung des Druckmittelpunkts des Stanzwerkzeugs kann neben dem oben erwähnten analytischen Verfahren auch ein Ziehverfahren und ein Aufhängungsverfahren verwendet werden.

Das Ziehverfahren ist das gleiche wie das analytische Verfahren. Es kann das Druckzentrum des Stanzens mit mehreren Stempeln und das Druckzentrum des Stanzens von Teilen mit komplexer Form finden. Allerdings ist die Genauigkeit des Ziehverfahrens nicht hoch und das Verfahren nicht einfach, so dass es gewissen Einschränkungen in der Anwendung unterliegt.

In der Produktion wird das Hängeverfahren häufig eingesetzt, um den Druckmittelpunkt komplexer Stanzteile zu bestimmen. Mit gleichmäßigen feinen Metalldrähten entlang der Stanzkontur zu einem simulierten Teil biegen, dann das simulierte Teil mit Nähgarn aufhängen und vom Aufhängepunkt aus ein Lot ziehen; Nehmen Sie dann einen anderen Punkt des simulierten Teils und machen Sie auf die gleiche Weise einen anderen Teil, eine vertikale Linie, den Schnittpunkt der beiden vertikalen Linien im Druckmittelpunkt. Die theoretische Grundlage des Aufhängeverfahrens besteht darin, die Stanzkraft gleichmäßig auf die Kontur des zu ersetzen Ausblenden Teil mit einem homogenen Metalldraht, und der Schwerpunkt des simulierten Teils ist der Druckmittelpunkt der Ausstanzung.