Stanzmaschine

Kennen Sie Mehrstations-Progressives Stempeln?

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Um die Qualität von Multi-Station-Progressiv zu verbessern Stanzen und reduzieren die Kosten für den Formenbau, an dem Umformprozesse wie Biegen, Tiefziehen, Besäumen, Formen und Bördeln beteiligt sind Stanzen Prozess einer Autotür-Führungsschienenstruktur und Rückfederungsentlastung durchgeführt. Die numerische Finite-Elemente-Simulation wird durchgeführt und die im Umformprozess möglicherweise auftretenden Umformfehler wie Trägerverzug, Tiefziehriss, Bördelriss und Rückfederung vorhergesagt, die Fehlerursachen analysiert und entsprechende Lösungen bzw. Steuerungen durchgeführt Maßnahmen werden vorgeschlagen. Re-Modellierung werden die idealen Simulationsergebnisse erzielt. Basierend auf den numerischen Simulationsergebnissen wurde ein mehrstufiger Folgestanztest durchgeführt und eine bestimmte Türführungsschienenstruktur mit qualifizierter Umformqualität erfolgreich in einer Form ausgestanzt, die die Anforderungen der Massenproduktion erfüllen kann.

Abbildung 1 Stanzwerkzeug
Abbildung 1 Stanzwerkzeuge

Die schnelle Entwicklung der Automobilindustrie hat höhere Anforderungen an die Produktionseffizienz, Teilequalität und Teilekosten von Autoteilen gestellt. Die Teilebearbeitung findet immer mehr Anwendung. Die Qualität des Mehrstationen-Folgeverbundstanzens wird jedoch von vielen Faktoren beeinflusst, wie z. B. der Geometrie des Rohlings, der Form des Trägers, dem Aufbau des Werkzeugs, den Prozessparametern usw. Häufig verursacht die Werkzeugkonstruktion aufgrund von Erfahrungswerten die Teile können während des Umformprozesses knittern und brechen. und Rückfederung und andere Defekte, die Formqualität ist schwer zu kontrollieren, es ist notwendig, die Form während des Herstellungsprozesses wiederholt zu versuchen und zu reparieren, und die Produktherstellungskosten sind hoch und der Zyklus ist lang. Durch den effektiven Einsatz von numerischen Simulationsmethoden kann die elastisch-plastische Verformung des Blechs während des Umformprozesses berechnet, die Umformfehler genau vorhergesagt, ein optimierter Umformprozess oder Werkzeugaufbau erzielt und die Umformqualität bestimmt werden endlich verbessert.

Am Beispiel eines vorderen Längsträger-Verstärkungsblechs eines Automobils wird der Stanzprozess des Folgeverbundwerkzeugs simuliert und die in der Produktion möglicherweise auftretenden Probleme wie die Verformung des Förderbands und das ungenaue Entfalten der Platine vorhergesagt , und der durch das Folgestanzen gebildete Materialgürtel wird optimiert. . Es wird eine numerische Vollprozess-Finite-Elemente-Simulation des 13-Stationen-Stanzformens eines hochfesten Stahlblech-Automobilsitzes durchgeführt. Durch die Korrektur der Form des Rohlings und der konvexen Hülle wird das Problem der leichten Rissbildung beim Vorwärts- und Rückwärtsziehen gelöst und die Umformqualität verbessert. . Bisher gibt es jedoch keinen Forschungsbericht zur Fehlervorhersage und Qualitätskontrolle im gesamten Prozess des Mehrstationen-Folgedruckstanzens. In diesem Artikel wird eine bestimmte Führungsschienenstruktur einer Automobiltür als Forschungsobjekt genommen, und die Finite-Elemente-Modellierung ihres progressiven Mehrstationen-Stanzformprozesses und der Rückfederungsentlastung wird unter Verwendung der Dynaform-Software und der möglichen Träger, die auftreten können, durchgeführt im Umformprozess werden vollständig durch numerische Simulation vorhergesagt. Umformfehler wie Verzug, Tiefziehrisse, Bördelrisse und Rückfederung werden ursachengerecht wirksam bekämpft.

Finite-Elemente-Modellierung und numerische Simulation

Die schematische Darstellung der strukturellen Teile einer Kabinentür-Führungsschiene ist in Abbildung 2 dargestellt:

Abbildung 2 Strukturteile der Türschiene
Abbildung 2 Strukturteile der Türschiene

Das Material ist verzinktes DX53D-Blech mit einer Dicke von 1,2 mm. Die Führungsschienenstruktur wird für den elektrischen Glasheber des Autos verwendet. Das gekrümmte Profil des Teils muss mit der Krümmung des Türglases übereinstimmen, und die Nuten, das Bajonett und andere lokale Merkmale passen zu anderen Teilen. Diese Teile müssen eine gute Umformqualität und Maßhaltigkeit gewährleisten. Durch die Prozessanalyse der Führungsschienenstrukturteile wird schließlich das Stanzprozessschema von 13 Stationen, doppelseitigen Trägern, doppelreihiger Anordnung und gleichzeitigem Stanzen von linken und rechten Teilen bestimmt. Das Layout-Design ist in Abbildung 3 dargestellt:

Abbildung 3 Gestaltung des Stanzlayouts
Abbildung 3 Gestaltung des Stanzlayouts
1 – Stanzen von positiven Löchern und Prozesseinschnitten; 2 – Trimmen, Stanzen von Einschnitten; 3 – Trimmen, Stanzen von Einschnitten; 4 – Biegen-Ziehen; 5 – Stanzen von Positionierungslöchern, Trimmen; Stanzen; 7- Trimmen, Stanzen; 8- Formen; 9- Formen, Bördeln; 10- Nietloch; 11- Nietloch; 12- Stanzen, Trimmen; 13- Schneiden und Stanzen

Gründung von Feinleiten EElement mesh mModell

Entsprechend dem Stanz- und Umformprozess der Führungsschienenstruktur wird die numerische Finite-Elemente-Simulation für die beteiligten Prozesse Biegen-Tiefziehen, Segmentbeschneiden, Umformen, Bördeln, Stanzen, Besäumen und Schneiden durchgeführt. Das segmentierte Beschneiden oder Stanzen ist in einem Modell eingebaut, und der spezifische Simulationsprozess des progressiven Stanzformprozesses ist Pressbiegen-Tiefziehen, Formen → Beschneiden → Formen, Bördeln → Beschneiden und Schneiden. Da der Trimmprozess ohne den Simulationsprozess nur das Material entlang der Trimmlinie abträgt, ist es nicht notwendig, ein Netzmodell des Stanzwerkzeugs zu erstellen. und 4(b):

Abbildung 4 Prägestempel
Abbildung 4 Stanzwerkzeuge

Numerisch SNachahmung PProzess EINnd QQualität Csteuern

Gemäß dem Simulationsprozess zum Stanzen und Formen von Führungsschienenstrukturteilen und dem etablierten Finite-Elemente-Modell wird die numerische Simulation durchgeführt, die Formfehler, die die Produktqualität im Stanzprozess beeinflussen, vorhergesagt und die Qualitätskontrolle untersucht.

  • Tiefziehbruchkontrolle

Bei Verwendung des in Abb. 4(a) gezeigten Finite-Elemente-Modells zur Durchführung der Biege-Tiefzieh-Simulation traten an der Verrundungsposition in der Mitte des kastenförmigen Teils schwerwiegende Risse auf, wie in Abb. 5 dargestellt:

Abbildung 5 Zieh- und Ziehbruch
Abbildung 5 Stanzzugbruch

Nach der Analyse ist das ernsthafte Rissphänomen hauptsächlich auf die gegenseitige Einschränkung des Materialflusses im mittleren Bereich zu den Rillen an beiden Enden während des Formens zurückzuführen, und die Zugspannung wird stark erhöht, was zu einer Spannung an der Position der mittleren Ausrundung führt schnell den Grenzpunkt erreicht und Risse verursacht. Daher werden drei lange Prozesslöcher in der mittleren Position des Rohlings relativ zum Tiefziehrissbereich gestanzt (unter Berücksichtigung der Stanzstruktur beträgt die Breite 6 mm), um die Tiefziehformbarkeit und gleichzeitig die Parameter von zu verbessern die zu kleine Verrundung am Ziehriss ausgewählt. Schrittweise Modifikation in Form von abgerundeten Übergangsecken, wie in Abbildung 6 gezeigt:

Abbildung 6 Stanzrundungskorrektursimulation
Abbildung 6 Stanzrundungskorrektursimulation
  • Kontrolle der Trägerverzerrung

Der Träger spielt eine entscheidende Rolle im Folgeverbund-Stanzprozess mit mehreren Stationen. Sobald der Träger verformt ist, kann die Zufuhrgenauigkeit des Streifens nicht garantiert werden, was die Stanzqualität ernsthaft beeinträchtigt. Beim Biege-Tiefziehen weist der Träger jedoch Verzugsfehler auf (wie in Bild 7 dargestellt):

Abbildung 7 Vektorverzerrung
Abbildung 7 Vektorverzerrung

Die gezeigten Simulationsergebnisse zeigen, dass die Trägerverzerrung gut kontrolliert wird, während des Stanzvorgangs fast keine Wölbung auftritt, sie aufgrund von Verformung nicht über den Führungsblock hinausgeht und der Kontakt zwischen der Seite des Streifens und dem Führungsblock stark verbessert ist . Die Verbesserung gewährleistet die Laufruhe und Präzision der Zuführung.

Abbildung 8 Vektorverzerrung nach Hinzufügen einer konvexen Hülle
Abbildung 8 Vektorverzerrung nach Hinzufügen einer konvexen Hülle
  • Bördelbruchkontrolle

Unter Verwendung des in Abbildung 4(b) gezeigten Modells zur Durchführung einer numerischen Simulation des Bördelformens brach während des Bördelvorgangs ein Ende des Werkstücks, wie in Abbildung 9 gezeigt:

Abbildung 9 Gebrochener Stanzflansch
Abbildung 9 Gebrochener Stanzflansch

Um das Auftreten dieses Rissphänomens zu vermeiden, werden bei gleichzeitiger Optimierung der Bördel- und Schnittlinie die zu kleinen abgerundeten Ecken des Stempels korrigiert, um den gestreckten Bereich zu vergrößern und eine übermäßige Konzentration von Zugspannungen zu vermeiden. Die abgerundeten Ecken sind in Fig. 10(c) gezeigt, wobei ein Übergang von 3 mm→2 mm abgerundeten Ecken verwendet wird. Die verbesserten Ergebnisse der Bördelformungssimulation sind in Abbildung 11 dargestellt und zeigen, dass das Bördelbruchproblem effektiv gelöst wurde.

Bild 10 Vergleich vor und nach dem Stanzbördeln
Bild 10 Vergleich vor und nach dem Stanzbördeln
Abbildung 11 Simulation nach Stanzbördelkorrektur
Abbildung 11 Simulation nach Stanzbördelkorrektur
  • Rückprallkontrolle

Die Rückfederung ist ein unvermeidliches Phänomen bei der Blechumformung. Wenn die Rückfederung des Stanzwerkstücks den zulässigen Bereich überschreitet, müssen entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, um sie zu kontrollieren, da sonst die geometrische Genauigkeit der Teile die Anforderungen nur schwer erfüllen kann. Daher wird bei der Gestaltung des progressiven Stanzprozesses der Führungsschienen-Strukturteile der Formgebungsprozess ausgewählt, um die Maßhaltigkeit der Teile mit hohen Präzisionsanforderungen und großer Rückfederung zu steuern. Machen Sie genaue Vorhersagen. Das Rückfederungsanalysemodell des Werkstücks wird auf der Grundlage der Blechumformsimulation erstellt, und die Rückfederungsanalyse wird durch das mehrstufige implizite Analyseverfahren durchgeführt. Die Simulationsergebnisse sind in Abbildung 12 dargestellt:

Abbildung 12 Simulation der Rückfederung beim Stanzen
Abbildung 12 Simulation der Rückfederung beim Stanzen

Aus 12 ist ersichtlich, dass sich das Werkstück nach dem Besäumrückprall und dem Entladen in einem bestimmten verdrehten Zustand befindet. Der Rückprall an den Positionen A, B, C, D und E ist relativ groß und die Präzisionsanforderungen sind hoch. Die eingelegte Formstruktur wird zur Verwendung ausgewählt. Die Umformung und Umformung kann durch Druckkorrektur, Formeinsatzprofilkompensation etc. erfolgen. Bei den umzuformenden Teilen sollte die Gestaltung der Segmentbesäumung zum Materialabtrag die Eigenspannungen in diesen Teilen abbauen . Die spezifischen Umformteile und der Rohling nach dem Segmentbeschnitt sind in Abbildung 13 dargestellt:

Abbildung 13 Stanzen und Formen
Abbildung 13 Stanzen und Formen

Schließlich wird der mehrstufige Folgestanz-Umformprozess der Führungsschienenstruktur neu modelliert. Aus den in Abb. 14 gezeigten Simulationsergebnissen ist ersichtlich, dass die idealen Umformsimulationsergebnisse durch die Übernahme von Qualitätskontrollmaßnahmen erhalten werden.

Abbildung 14 Progressive Stanzsimulation
Abbildung 14 Progressive Stanzsimulation

Versuchsergebnisse

Das Progressive Stanzformen Materialstreifen und die Strukturteile der Glasführungsschiene der linken und rechten Tür der Autotür, die durch den Test erhalten wurden, sind in Abbildung 15 dargestellt:

Abbildung 15 Folgeverbundstanzteile mit mehreren Stationen
Abbildung 15 Folgeverbundstanzteile mit mehreren Stationen

Aus Fig. 15(b) ist ersichtlich, dass die geformte Führungsschienenstruktur eine gute Formqualität aufweist, keine Falten, Risse, Kratzer, Vertiefungen und andere Defekte aufweist und die Oberfläche des Werkstücks glatt ist. Die progressive Matrize wurde in die eigentliche Produktion gebracht, die Zuführung ist reibungslos, der Betrieb ist stabil und zuverlässig, die Maßhaltigkeit des Produkts erfüllt die Anforderungen und die Produktionseffizienz ist hoch und erreicht 36 Stück / min, was den Anforderungen entsprechen kann der automatisierten Großserienfertigung.

CEinschlusss

Mittels numerischer Simulation wird das Qualitätskontrollverfahren des mehrstufigen Folgestanzumformens von Führungsschienenbauteilen untersucht, verschiedene Fehler, die im Umformprozess auftreten können, vorhergesagt und entsprechende Lösungen oder Kontrollmaßnahmen vorgeschlagen. Fazit wie folgt:

  • Die Verformung des Trägers kann effektiv kontrolliert werden, indem eine Zwangsstruktur eingestellt wird oder die Zwangskraft in dem stark verformten Bereich erhöht wird.
  • Wenn am Boden des Tiefziehwerkstücks ein großer Bereich entfernt werden muss, kann in diesem Bereich ein Prozessloch gesetzt werden, und nach dem Tiefziehen wird ein Beschneiden durchgeführt, wodurch das Tiefziehen effektiv verbessert werden kann Eigenschaften des Materials und verhindern das Auftreten von Rissen.
  • Während des Tiefziehens kann eine ordnungsgemäße Korrektur der lokalen Verrundungsparameter der Form die Rissbildung beheben, während sichergestellt wird, dass eine große Niederhaltekraft verwendet wird, um Faltenbildungsdefekte zu vermeiden.
  • Beim Dehnungsbördeln wird die Kontaktfläche der Stanzkehle der Konzentration von Zugspannungen ausgesetzt, die zum Reißen neigen. Durch die Vergrößerung der Kontaktverrundung des Stempels und die Optimierung der Form des Rohlings vor dem Bördeln kann das Bördeln effektiv vermieden werden. Entstehung des Phänomens.
  • Basierend auf den numerischen Simulationsergebnissen der Werkstückrückfederung sollte für die Teile mit großer Rückfederung nach dem Beschneiden der Rückfederung nach dem Entladen die Gestaltung des segmentalen Beschneidens vor dem Formen der Freisetzung von Eigenspannungen förderlich sein.

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2 Gedanken zu „Do You Know Multi-Station Progressive Stamping?

  1. Abdula sagt:

    Der Artikel ist sehr hilfreich!
    Ich brauche eine Stanzmaschine, wie hoch ist der Preis?

    1. Wendy sagt:

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