Stamping Die Essentials: Berechnungen zur Zugreduzierung

Aug 05, 2023

Anmerkung des Herausgebers: Dies ist der sechste Artikel in einer Reihe von Artikeln, in denen die Grundlagen der Gestaltung und Konstruktion von Stanzformen vorgestellt werden.

Um eine hohe Teilegeometrie herzustellen, muss das Metall nach innen fließen. Metall kann nur dann fließen, wenn Sie die Materialmenge um den Umfang des Ziehstempels herum begrenzen. Und die Minimierung des jeden Stempel umgebenden Materials muss schrittweise erfolgen, wobei jeder Schritt zu einem Stempel führt, der im Durchmesser kleiner und höher als der vorherige ist.

Im Wesentlichen besteht das Konzept darin, in der ersten Ziehstation die Oberfläche zu sammeln, die Sie für die Herstellung des Endprodukts benötigen, und diese Oberfläche nach und nach in eine Geometrie mit kleinerem Durchmesser und höherer Höhe zu verschieben. Dies ist das Grundkonzept einer Draw-Reduction.

Um die Rohlingsgröße zu bestimmen, müssen Sie zunächst die Höhe des endgültigen Teils bestimmen und dann weiteres Material hinzufügen, das später abgeschnitten wird. Dieses zusätzliche Material wird als technischer Schrott bezeichnet. Wenn Sie beispielsweise versuchen, eine runde Tasse mit einem Durchmesser von 1 Zoll herzustellen. und 4 Zoll hoch ist, müssen Sie es nach dem Formen auf genau 4 Zoll Höhe zuschneiden, sodass die endgültige Höhe des geformten Teils etwas mehr als 4 Zoll betragen muss. Fügen Sie als zusätzlichen Beschnitt das Zweifache der Metalldicke hinzu Material ist eine gute Praxis. Mit anderen Worten: Wenn der 4 Zoll hohe Becher aus 0,010 Zoll dickem Stahl hergestellt wird, sollte die endgültige Höhe der fertig gezogenen Schale 4,100 Zoll betragen.

Durch die Berechnung der Oberfläche einer Dose mit einem Durchmesser von 1 Zoll. Bei einer Größe von ca. 4,100 Zoll und einer Höhe von 4,100 Zoll können Sie die Größe des Rohlings mathematisch bestimmen. Die Gleichung inAbbildung 1Sie erhalten einen groben Rohlingsdurchmesser, beachten Sie jedoch, dass der Radius an der Oberseite des Bechers nicht berücksichtigt wird.

In diesem Beispiel handelt es sich also um ein 4,1 Zoll hohes und 1 Zoll großes Modell. Für den Becher wäre ein Rohling mit einem Durchmesser von ca. 4,171 Zoll erforderlich.

Um die Anzahl der für den Vorgang erforderlichen Ziehstationen zu ermitteln, benötigen Sie eine Ziehreduktionstabelle (siehe Abbildung 2). Dieses Diagramm enthält mathematische Werte, die auf der Ziehverhältnistheorie basieren – der Beziehung zwischen der Größe des Rohlings und der Größe des Stempels. Viele Unternehmen haben basierend auf ihrer Erfahrung und ihrer Nische ihre eigenen, oft proprietären Werte zur Reduzierung von Ziehungen entwickelt.

Die Zahlenwerte in dieser Tabelle ändern sich erheblich je nach Metallart und -dicke. Generell gilt, dass dünnere Materialien mehr Arbeitsgänge (Reduktionen) erfordern als dickere Materialien.

Die erste Ziehstation, die sogenannte Tiefziehstation, formt den Rondenrohling in einen Rundbecher. Das Grundkonzept des ersten Zeichenvorgangs besteht darin, die für die endgültige Geometrie erforderliche Materialmenge zu erhalten. Jede Ziehstation ist somit miteinander verbunden und muss der Ziehverhältnistheorie folgen.

Für das ursprüngliche Becherdesign mit 1 Zoll Durchmesser. Nach der Berechnung der Oberfläche haben Sie mathematisch ermittelt, dass die erforderliche Rohlinggröße einen Durchmesser von 4,171 Zoll hat.

ABBILDUNG 1. Diese Gleichung liefert einen groben Rohlingsdurchmesser. Beachten Sie jedoch, dass der Radius an der Oberseite des Bechers nicht berücksichtigt wird.

Anhand der Ziehreduktionstabelle können Sie feststellen, dass der Rohling beim ersten Zieh- oder Tiefziehvorgang nur um 40 % reduziert werden kann. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass der Ziehstempel mindestens 60 % des Rohlingsdurchmessers betragen muss – eine Berechnung, die üblicherweise als Umkehrwert bezeichnet wird. Der Kehrwert ist im Reduktionsdiagramm in Abbildung 2 rot markiert und hilft, die mathematischen Berechnungen zu vereinfachen. Wenn Sie sich beispielsweise dafür entscheiden, den Reduktionsprozentsatz von 40 % anstelle des Umkehrwerts zu verwenden, lautet die Berechnung für den ersten Ziehstempeldurchmesser wie folgt:

40 % x 4,171 Zoll = 1,669 Zoll.

4,171 - 1,669 Zoll = 2,502 Zoll.

60 % x 4,171 Zoll = 2,502 Zoll.

Um ein akzeptables Ziehverhältnis aufrechtzuerhalten, muss der erste Ziehstempel (Becher) einen Durchmesser von mindestens 2,502 Zoll haben.

Da der erste Schröpfvorgang größer ist als der fertige Schröpfdurchmesser, sind weitere Reduzierungen erforderlich. Mithilfe der in der Reduktionstabelle in Abbildung 2 dargestellten Umkehrwerte können Sie jede der nachfolgenden Ziehstationen berechnen:

Da 0,971 Zoll kleiner als der fertige Becherdurchmesser ist, sind wahrscheinlich sechs Ziehstationen erforderlich, um diese Geometrie herzustellen. Beachten Sie, dass es sich bei jedem Endwert um einen Mindestdurchmesser handelt. Der Stempel kann immer größer sein, typischerweise jedoch nicht kleiner als der berechnete Wert. Abhängig von der Duktilität und Dicke des Materials können mehr oder weniger Arbeitsgänge erforderlich sein.

ABBILDUNG 2. Eine Ziehreduzierungstabelle enthält mathematische Werte, die auf der Ziehverhältnistheorie basieren – der Beziehung zwischen der Größe des Rohlings und der Größe des Stempels.