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1994 | Buch | 5. Auflage

Spanlose Fertigung: Stanzen

verfasst von: Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger

Verlag: Vieweg+Teubner Verlag

Buchreihe : Viewegs Fachbücher der Technik

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Über dieses Buch

Die spanlose Fertigung erlaubt bei geringem Werkstoff-Abfall große Mengen von Werkstücken aus Metall oder anderen Werkstoffen in kurzer Zeit zu produzieren und erlangt deshalb eine wachsende volkswirtschaftliche Bedeutung. Das Fertigungsver­ fahren, das sich für die Herstellung einer größeren Anzahl von gleichen Teilen (Werk­ stücken) aus Bändern, Blechen oder Stäben eignet, wird als Stanzen bezeichnet. Es ist in der Regel ein zusammengesetztes Verfahren, das die Teile (Stanzteile) in einer oder mehreren Arbeitsfolgen innerhalb einer Stanzmaschine spanlos herstellt. Es kann sich aus Trennen (Schneiden) und Umformen zusammensetzen, wobei zum Umformen das Biegen, Ziehen und Prägen gehören kann. Zusätzliche Verfahren, wie Fügen, Nieten, Gewindeschneiden, Schweißen und Laserschneiden, werden dazu ebenfalls einbezogen und erweitern somit die Formenvielfalt der Stanzteile. Stanzteile sind Werkstücke, zu deren Herstellung die genannten Verfahren des Tren­ nens, Umformens, Fügens usw. angewandt werden. Sie werden durch zweiteilige formgebende Werkzeuge erzeugt. Als Arbeitsmaschinen dazu werden mechanische oder hydraulische Pressen verwendet, die eine geradlinige Hubbewegung ausführen. Für die Fertigungsgenauigkeit der Stanzteile ist die Form- und Maßgenauigkeit des Werkzeuges und die Führungsgenauigkeit der Maschine in der Arbeitsebene maßge­ bend. Der Begriff Stanztechnik kann also mehrere Verfahren integrieren und entzieht sich ei­ ner Einordnung in die Fertigungsverfahren nach DIN 8580. Gleichwohl haben sich industriell spezialisierte Stanztechniken entwickelt, die man wie folgt einteilen kann: 1. Konventionelle Stanztechnik 2. Hochleistungs-Stanztechnik 3. Feinstanztechnik 4. Nibbel-und Laserschneidtechnik 5. Großteil-Stanztechnik Die konventionelle Stanztechnik produziert Stanzteile mit mittleren Toleranzanforde­ rungen bei mittleren Hubfrequenzen und benutzt noch vielfach Werkzeugstähle in den Werkzeugen. Die Maschinenrahmen sind oft als C-Rahmen ausgeführt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Einleitung
Zusammenfassung
Die spanlose Fertigung erlaubt bei geringem Werkstoff-Abfall große Mengen von Werkstücken aus Metall oder anderen Werkstoffen in kurzer Zeit zu produzieren und erlangt deshalb eine wachsende volkswirtschaftliche Bedeutung. Das Fertigungsverfahren, das sich für die Herstellung einer größeren Anzahl von gleichen Teilen (Werkstücken) aus Bändern, Blechen oder Stäben eignet, wird als Stanzen bezeichnet. Es ist in der Regel ein zusammengesetztes Verfahren, das die Teile (Stanzteile) in einer oder mehreren Arbeitsfolgen innerhalb einer Stanzmaschine spanlos herstellt. Es kann sich aus Trennen (Schneiden) und Umformen zusammensetzen, wobei zum Umformen das Biegen, Ziehen und Prägen gehören kann. Zusätzliche Verfahren, wie Fügen, Nieten, Gewindeschneiden, Schweißen und Laserschneiden, werden dazu ebenfalls einbezogen und erweitern somit die Formenvielfalt der Stanzteile.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
2. Verfahren und Begriffe der Stanztechnik
Zusammenfassung
Da das Stanzen mehrere Fertigungsverfahren zu einem Arbeitsvorgang innerhalb der Hubbewegung einer Presse integriert, werden diese Verfahren einzeln behandelt.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
3. Grundlagen des Schneidens
Zusammenfassung
Schneiden ist spanloses Zerteilen von Werkstoff entlang einer Schnittlinie (siehe Übersichtstafel II), die beim Ausschneiden einer Außen- oder Innenform (Scherschneiden) in sich geschlossen (geschlossene Schnittlinie) beim Abschneiden bzw. Ausklinken dagegen offen (offene Schnittlinie) ist. Das dazu verwendete Werkzeug hat als Hauptbestandteile Schneidstempel und Schneidplatte bzw. Matrize. Deren Schneidkanten Sk, Schneiden genannt, bilden sich aus den beiden Schneidflächen, der Druckfläche AD und Freifläche AF (Bild 3-1). Die Druckflächen AF des Stempels und der Matrize üben die Schneidkraft auf den zu trennenden Werkstoff aus, sie sind der Werkstückoberfläche zugekehrt.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
4. Schneidwerkzeuge
Zusammenfassung
Bei kleinen Stückzahlen werden zum Ausschneiden oder Lochen Schneidwerkzeuge ohne Führung 1) angewandt. Der Schneidstempel (Lochstempel) ist zum Werkzeugunterteil innerhalb des Werkzeuges nicht geführt. Die Führung des Stempels zur Schneidplatte erfolgt nur über die Stößelführung der Presse. Man gibt deshalb der Stößelführung ein kleines Führungsspiel.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
5. Grundlagen des Biegeumformens
Zusammenfassung
In Stanzwerkzeugen wird vorwiegend das Keilbiegen angewendet. Es kann als freies Biegen (Bild 5-1, Ia) und als formschlüssiges Biegen (Bild 5-1, IIa), auch Gesenkbiegen genannt, erfolgen. Falls das Schwenkbiegen (Bild 5-2) um eine Achse benutzt wird, muß auf die Symmetrie zwecks Aufhebung von Seitenkräften geachtet werden. Die Biegekräfte sind in der Regel gegenüber dem Schneiden klein, so daß sie in der Praxis weniger berücksichtigt werden.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
6. Biegewerkzeuge
Zusammenfassung
Um die Werkstückform werden zuerst Stempel und Gegenstempel konstruiert und dann entsprechend der Umformkraft1) die Dicke der Platten und die Größe sowie die Art der Presse ausgewählt. Die Umformkraft kann im Werkzeug mittig oder außermittig angreifen.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
7. Grundlagen des Tiefziehens
Zusammenfassung
Mit Tiefziehen bezeichnet man das Umformen eines ebenen Zuschnittes in einen Hohlkörper (Anschlagzug) und das Weiterziehen (Weiterschlagen) des vorgezogenen Hohlkörpers in einen Hohlkörper mit kleineren Innenmaßen (Folgezug). Oft sind mehrere Folgezüge nötig. Stellt das Ziehteil einen unregelmäßigen Hohlkörper dar, z. B. einen Kotflügel, dann spricht man von Formziehen.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
8. Ziehwerkzeuge
Zusammenfassung
Der Aufbau eines Ziehwerkzeuges ist von der gewählten Pressenart abhängig (siehe 7.1). Auswechselbare Werkzeugaufbau- und Umformteile zum Tiefziehen zylindrischer Näpfe auf doppeltwirkenden Ziehpressen zeigt Bild 8-1. Ziehstempel müssen wegen der Zipfelbildung am Zargenrand der gezogenen Näpfe um mindestens 20 ... 40 mm länger als die Ziehteilhöhe sein; Auswechselstempel sind meist 100 mm lang. Im Ziehstempel verhindern Luftkanäle (d. h. eine oder mehrere Bohrungen, 3 ... 8 mm Ø) die Entstehung eines Vakuums im Ziehteil beim Abstreifen (Bild 8-2). Ohne Belüftung ist das Abstreifen der Näpfe vom Stempel erschwert; dünnwandige Teile könnten infolge des äußeren Luftdruckes zusammengedrückt werden.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
9. Verbundwerkzeuge
Zusammenfassung
Verbundwerkzeuge (VW) vereinigen die technologisch verschiedenen Arbeitsverfahren Schneiden, Umformen und gegebenenfalls zusätzliche Verfahren.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
10. Verbundwerkzeuge „Schneiden — Ziehen“
Zusammenfassung
Die Entscheidung, ob ein Folge- oder Gesamtverbundwerkzeug1) geeignet ist, richtet sich nach der Ziehteilform und der zur Verfügung stehenden Presse. Folgeverbundwerkzeuge (FVW) mit hintereinanderliegenden Arbeitsfolgen (z. B. Einschneiden — Ziehen — Lochen — Ausschneiden) dienen zur Herstellung von Teilen mit geringer Ziehtiefe aus Streifen oder Bändern (Bild 9–12). Für Hohlteile mit größeren Ziehteilhöhen werden Gesamtverbundwerkzeuge (GVW) mit übereinanderliegenden Arbeitsstufen eingesetzt; sie ermöglichen zusätzlich geringeren Blechverbrauch, erfordern jedoch für die Außenform meist ein Nachschneidwerkzeug. Bilder 8-4 und 8-7 II zeigen GVW, die unter teilweiser Verwendung auswechselbarer Umform- und Aufbauteile gestaltet sind.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
11. Anforderungen an die Werkzeuge von schnellaufenden Pressen
Zusammenfassung
Die Anforderungen an neuzeitliche Werkzeuge von schnellaufenden Pressen richten sich nach den allgemeinen Forderungen an die Werkzeugmaschinen. Sie zielen auf die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und Genauigkeit der Erzeugnisse sowie das Erhöhen der Formenvielfalt, beziehungsweise eine Erweiterung des Erzeugnisspektrums. Die Wirtschaftlichkeit wird mittels höherer Hubfrequenz (Hubzahl/min), größerer Standmenge (Standzeit) der Werkzeuge und kürzerer Umrüstzeit erreicht. Die Genauigkeit der Stanzteile, das heißt das Herstellen der Stanzteile in engen Toleranzen, wird nicht nur wegen besserer und sicherer Funktion der Teile selbst angestrebt, sondern auch wegen der Handhabung beim automatischen Weitertransport oder automatischer Montage. Die Einsatzbereiche der Stanzteile werden immer größer, die Stanzteile selbst immer komplexer. Heute werden vermehrt auch andere Techniken wie Nieten, Schweißen, Lasertechniken und Gewindeschneiden in den Stanzprozeß einbezogen.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
12. Werkstoffe im Werkzeugbau
Zusammenfassung
Zum Werkzeugaufbau dienende Konstruktionsteile unterliegen meist nur einem unwesentlichen Verschleiß; sie sind, außer bei Fließpreßwerkzeugen, daher selten gehärtet. Säulengestelle werden aus Sonderguß (Kugelgraphitguß, Meehaniteguß), Ober- und Unterwerkzeuge im Großwerkzeugbau auch aus Grauguß hergestellt. Die Güte der eingesetzten Baustahlsorten, ebenso die Plattendicken, richten sich nach der im Werkzeug wirkenden Schneid- bzw. Umformkraft. Die Platten werden entsprechend den Dicken der Grobbleche, nach Berücksichtigung der Bearbeitungszugabe, vermaßt. So wird z. B. eine Grundplatte nicht 30 mm, sondern nur 26 ... 28 mm dick angegeben. Gießt man Stempelführungsplatten, Stempelhalteplatten, Führungsbuchsen für Säulengestelle mit Kunstharzen (Abschnitte 4.3.2 und 6.3) aus, dann wird Paßarbeit eingespart.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
13. Federn im Werkzeugbau
Zusammenfassung
In Werkzeugen werden oft Druckfedern1) eingebaut; hauptsächlich handelt es sich um Blattfedern, Kunststoffdruckfedern und Tellerfedem2) sowie zylindrische Schraubendruckfedern3). Diese werden von einschlägigen Firmen in großer Auswahl vorrätig gehalten.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
14. Überwachung von Stanzwerkzeugen
Zusammenfassung
Die Werkzeugüberwachung soll die Qualität der Stanzteile bei fortschreitendem Verschleiß des Werkzeuges sichern und den Werkzeugbruch verhindern. Das bedeutet auch Schutz des Werkzeuges und der Stanzmaschine vor Überlastung. Ein weiteres Ziel ist die Ermöglichung der automatisch ablaufenden Fertigung.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
15. Stanzpaketieren innerhalb der Stanzfolge
Zusammenfassung
Unter Stanzpaketieren versteht man den Herstellvorgang aus Blechband für zusammenhängende Blechpakete wie Statoren und Rotoren für Elektromotoren in einem Stanzfolgewerkzeug. Im Gegensatz dazu wird das Paketieren von ausgestanzten Blechen außerhalb der Stanzmaschine in einer besonderen Maschine oder Vorrichtung vorgenommen. Die Blechpakethöhe ist beim Stanzpaketieren in der Stanzmaschine vorwählbar. Es lassen sich Pakete beliebiger Höhe erzeugen.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
16. Gesichtspunkte zur Auswahl von Stanzpressen
Zusammenfassung
Die Stanzteilherstellung ist im System Werkzeug — Werkzeugmaschine zu betrachten. Ein Qualitäts-Stanzwerkzeug erfordert auch eine präzis arbeitende Stanzmaschine.
Waldemar Hellwig, Erwin Semlinger
Backmatter
Metadaten
Titel
Spanlose Fertigung: Stanzen
verfasst von
Waldemar Hellwig
Erwin Semlinger
Copyright-Jahr
1994
Verlag
Vieweg+Teubner Verlag
Electronic ISBN
978-3-663-13938-6
Print ISBN
978-3-528-44042-8
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-663-13938-6