Metallstanzen ist wichtig in der Fertigung. Es formt Bleche oder Metallstreifen durch Druck in Formen und Strukturen. Mit dieser Technik lassen sich komplexe Teile mit hoher Präzision herstellen. Sie ist in Branchen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Elektronik und der Konsumgüterindustrie unverzichtbar.
Yonglihao Machinery ist spezialisiert auf MetallstanzdiensteWir liefern hochwertige, präzise Stanzteile für die vielfältigen Anforderungen unserer Kunden. Unser Know-how in Kombination mit modernster Technologie gewährleistet optimale Leistung und Langlebigkeit für eine Vielzahl von Anwendungen.
Auf den folgenden Seiten führen wir Sie tiefer in Metallprägungsdesign Grundlagen. Wir untersuchen Methoden zur Herstellung stabiler und leichter Stanzteile. Wir diskutieren außerdem Toleranzen und Oberflächenbeschaffenheit. Außerdem geben wir Einblicke in die Konstruktion komplexer Stanzteile.
Was ist Metallprägen?
Stanzen ist im Allgemeinen der Prozess der Herstellung von Metallteilen, Produkten und Prototypen. Mit dem gesellschaftlichen Wachstum steigt auch die Nachfrage nach Metallteilen in verschiedenen Branchen. Daher mussten Fertigungsverfahren schneller und effizienter werden, um der Nachfrage gerecht zu werden. In diesem Fall hat sich das Metallstanzen als hervorragende Möglichkeit erwiesen, flache Metallteile zu standardisierten Teilen zu verarbeiten.
Wie funktioniert Metallstanzen?
Stanzen wird auch als Pressen bezeichnet. Dabei wird üblicherweise ein flaches Metallstück in eine Presse eingelegt, um eine bestimmte Form zu prägen. Beim Stanzen dient die Presse als Kraftquelle. Durch das Pressen des Blechs zwischen den Formen entsteht ein bestimmtes Teil.
Profis verwenden CAD/CAM-Technologie, um Werkzeuge zu entwerfen, bevor das Metall hergestellt wird. Die Genauigkeit dieser Entwürfe ist dabei besonders wichtig. Es ist auch wichtig zu bedenken, dass dasselbe 3D-Modell eines Werkzeugs Hunderte verschiedener Teile enthalten kann. Daher können einige Teile des Planungsprozesses sehr lange dauern.
Arten der Metallprägung
Es gibt vier Haupt Arten von Metallstanzprozessen:
Folgeverbundstanzen
Dieser Stanzprozess umfasst in der Regel mehrere Stationen mit jeweils unterschiedlicher Funktion. Das Metall durchläuft zunächst die Presse, bevor es die Gesenkpresse durchläuft. In dieser Phase führt jede Station eigene Schneid-, Stanz- oder Biegearbeiten durch.
Da die Arbeit jeder Station auf der Arbeit der vorherigen Station basiert, muss das Metall alle Stationen durchlaufen, um ein vollständiges Teil zu bilden. Darüber hinaus eignet sich dieses Metallstanzverfahren ideal für die Herstellung von Metallteilen mit komplexen geometrischen Anforderungen. Sie können Herstellern helfen, Produktionskosten senken und die Bearbeitungszeit zu verkürzen.
Tiefziehen Stanzen
Beim Tiefziehen wird ein Blechrohling mittels eines Stempels in die Presse gezogen. Dadurch erhält das Blech die gewünschte Form. Der Name dieses Verfahrens leitet sich davon ab, dass die Tiefe des gestanzten Blechs größer ist als seine Breite.
Tiefziehen ist effektiver und kostengünstiger als Drehen, das mehr Rohmaterial benötigt. Tiefziehen wird häufig bei der Herstellung von elektronischen Relais, Kochgeschirr und Utensilien, Flugzeugteilen und Automobilteilen eingesetzt.
Vier-Schlitten-Stanzen
Das Vier-Schlitten-Stanzen bietet gegenüber dem konventionellen Stanzverfahren viele Vorteile. Durch die vier Schlitten können vier verschiedene Werkzeuge gleichzeitig zum Biegen verwendet werden. Beim Einlegen des Materials in die vier Schlitten biegt jede Achse das Material.
Dies gilt als die ideale Stanzmethode. Sie funktioniert sehr gut und ist vielseitig einsetzbar. Bei korrekter Ausführung können viele komplexe Produkte hergestellt werden. Sie ist zudem eine flexible Option für Metallteile, die häufige Designänderungen erfordern.
Kleinserienprägung
Diese Methode eignet sich ideal für Unternehmen, die die Werkzeugkosten von Anfang an minimieren möchten. Kleine Projekte oder Prototypen lassen sich mit diesem Metallstanzverfahren problemlos erstellen. Hersteller beginnen mit der Herstellung von Rohlingen. Anschließend stanzen, biegen oder bohren sie die Metallteile mithilfe verschiedener Werkzeugkomponenten und Matrizen.
Aufgrund des kleineren Produktionsumfangs und der Möglichkeit, den Formvorgang individuell anzupassen, sind die Stückkosten dieses Stanzverfahrens deutlich höher. Die geringen Kosten der Formen gleichen dies jedoch aus. Daher ist dieses Verfahren für Projekte, die schnell abgeschlossen werden müssen, sehr kostengünstig.
Grundlagen des Metallstanzdesigns
Bei der Konstruktion von Metallstanzteilen ist die Wahl des richtigen Materials entscheidend. Hochwertige Materialien allein reichen jedoch nicht aus, um die Qualität und Leistung des Endprodukts zu gewährleisten. Sie müssen mit einem guten Formendesign und fachgerechter Bearbeitung kombiniert werden. So entsteht ein hochwertiges Teil, das den Anforderungen entspricht.
Materialauswahl
Bei der Konstruktion von Metallstanzteilen ist die Wahl des richtigen Materials entscheidend. Gängige Materialien sind Stahl, Aluminium, Und Messing. Stahl bietet hohe Festigkeit und gute Haltbarkeit für Teile, die hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern. Stahl ist jedoch weniger duktil und schwieriger zu bearbeiten. Aluminium ist leicht und duktil. Daher eignet es sich gut für Leichtbauteile. Seine Festigkeit ist jedoch gering und muss durch Legierungen verbessert werden. Messing weist eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf. Es eignet sich für elektrische Bauteile und Dekorationsartikel.
Werkzeugdesign
Effizientes Matrizendesign Der richtige Abstand zwischen den Kanten und dem Lochdurchmesser ist entscheidend für den Erfolg beim Metallstanzen. Bei der Matrizenkonstruktion müssen Faktoren wie Öffnungsgröße, Kantenabstand und Biegeradius berücksichtigt werden. Der Lochdurchmesser sollte mindestens das 1,2-fache der Materialdicke betragen, um Verformungen oder Brüche zu vermeiden. Geringe Kantenabstände können beim Stanzen zu Materialrissen führen. Sie sollten mindestens die doppelte Materialdicke betragen. Bei der Konstruktion des Biegeradius müssen Materialdicke und Duktilität berücksichtigt werden. Es wird allgemein empfohlen, dass der Biegeradius mindestens die doppelte Materialdicke beträgt. Eine präzise Formkonstruktion kann Verformungen vermeiden und gleichbleibend hochwertige Teile gewährleisten.
Gemeinsame Prozesse
Metallstanzverfahren Zu den Verfahren gehören Stanzen, Biegen, Lochen und Formen. Jeder Prozess hat einen erheblichen Einfluss auf die endgültige Form und Leistung des Teils. Daher ist es wichtig, zwischen ihnen zu unterscheiden.
- Piercing: Lochen wird auch als Stanzen bezeichnet. Dabei werden mit Hilfe eines Stempels und einer Matrize Löcher in ein Blech oder Metallstück gestanzt, um es zu schneiden. Dabei wird der unbrauchbare Teil des Metallobjekts abgeschnitten und zu Schrott verarbeitet.
- Ausblenden: Auch beim Stanzen handelt es sich um ein Fertigungsverfahren, bei dem Teile durch Stanzen von Löchern in ein Blech oder einen Metallstreifen und anschließendes Ausstanzen hergestellt werden. Im Gegensatz zum Lochen wird das ausgestanzte Teil jedoch als neues Metallstück verwendet.
- Biegen: Beim Biegen von Metall wird lediglich die Form des Metalls verändert. Darüber hinaus bleiben Länge und Breite des Blechs vor und nach dem Biegen gleich.
- Bildung: Beim Umformungsprozess wird das Metall mehrmals gebogen, um komplexe Formen zu erzeugen. Dies ist eine kostengünstige Methode zur Herstellung von Metallteilen, ohne die Materialdicke zu verändern.
Konstruktion hochfester und leichter Stanzteile
Materialoptimierung
Die Materialoptimierung ist bei der Konstruktion hochfester und leichter Stanzteile entscheidend. Starke Stähle und Legierungen sind hierfür entscheidend. Sie sind besonders wichtig für Autos und Flugzeuge. Diese Materialien bieten nicht nur hervorragende Festigkeit und Haltbarkeit, sondern können auch das Teilegewicht deutlich reduzieren. Hochfester Stahl ist eine Stahlart. Dazu gehören ultrahochfeste Stähle (UHSS) und Dualphasenstähle (DP-Stähle). Sie verfügen über ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und eignen sich daher ideal für Autoteile. Aluminium- und Titanlegierungen werden aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer hohen Festigkeit häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt.
Strukturelles Design
Die Wahl des richtigen Materials ist wichtig. Ebenso wichtig ist die Optimierung der Bauteilform. Dies ist der Schlüssel zu einem stabilen und leichten Design. Im Folgenden finden Sie einige gängige Konstruktionstechniken:
- Rippendesign: Das Hinzufügen von Rippen im Inneren eines Bauteils kann dessen Festigkeit und Steifigkeit deutlich erhöhen. Dies geschieht ohne großes Mehrgewicht. Rippenkonstruktionen sind bei Autos und Flugzeugen weit verbreitet. Sie werden beispielsweise in Türinnenseiten und Flügelstrukturen eingesetzt. Diese Teile benötigen die Festigkeit und Unterstützung, die Rippen bieten.
- Strategisches Ausdünnen: Durch Ausdünnen in Bereichen geringer Spannung kann das Gewicht eines Bauteils reduziert werden, ohne dass die erforderliche Festigkeit verloren geht. Beispielsweise wird diese Technik bei Fahrgestellen und Rahmenteilen von Autos eingesetzt. Sie nutzen sie, um Material zu sparen und Gewicht zu reduzieren.
- Hohlkonstruktion: Durch den Einsatz von Hohlkonstruktionen lässt sich das Gewicht weiter reduzieren, ohne dass die hohe Festigkeit verloren geht. Beispielsweise reduzieren Hohlachsen und -träger nicht nur das Fahrzeuggewicht, sondern verbessern auch die Kraftstoffeffizienz und das Handling.
- Optimierte Geometrien: CAD und FEA können die Form von Bauteilen optimieren. Sie verteilen Spannungen und reduzieren das Risiko von Ermüdung und Brüchen. Diese Techniken sind in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbau unverzichtbar. Sie gewährleisten die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Bauteilen unter extremen Bedingungen.
Toleranzen und Oberflächenbehandlungen
Toleranzdesign
Beim Metallstanzen ist eine präzise Toleranzgestaltung entscheidend für Passung und Funktion der Teile. Die Toleranz bezeichnet den zulässigen Bereich der Größenabweichung. Sie beeinflusst, wie Teile zusammenpassen. Gängige Toleranznormen sind ISO 2768 und DIN 16901, die Toleranzbereiche und Anwendungsbedingungen für verschiedene Abmessungen festlegen. Eine enge Toleranzkontrolle lässt sich durch geeignete Formgestaltung und Materialauswahl erreichen. Hochpräzise CNC-Maschinen reduzieren Abweichungen. Sie werden für die Formenbearbeitung eingesetzt. Hochwertige, gleichmäßige Materialien tragen ebenfalls dazu bei. Sie können Abweichungen deutlich reduzieren. Dies gewährleistet gleichbleibend hochwertige Teile.
Oberflächenbehandlungen
Oberflächenbehandlungen spielen eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Korrosions- und Abriebfestigkeit sowie der Ästhetik von Metallstanzteilen. Im Folgenden sind einige gängige Oberflächenbehandlungen aufgeführt:
- Galvanisieren: Das Aufbringen einer dünnen Metallschicht, beispielsweise Nickel, Chrom oder Zink, auf eine Metalloberfläche kann die Korrosions- und Verschleißbeständigkeit eines Teils erheblich verbessern. Verzinkter Stahl wird häufig in Karosseriestrukturen verwendet, um Rostbildung vorzubeugen.
- Eloxieren: Es wird hauptsächlich bei Aluminium und seinen Legierungen eingesetzt. Durch das Verfahren entsteht eine Oxidschicht auf der Metalloberfläche. Diese Schicht erhöht die Härte und Korrosionsbeständigkeit. Die Oberfläche eloxierter Aluminiumprodukte kann zur optischen Verbesserung auch eingefärbt werden. Dies ist bei Elektronikgehäusen üblich.
- Pulverbeschichtung: Pulverbeschichtungen werden durch elektrostatisches Sprühen auf Metalloberflächen aufgetragen und anschließend durch Hitze zu einem harten Schutzfilm ausgehärtet. Pulverbeschichtungen sind sehr korrosions- und abriebfest. Sie enthalten keine schädlichen flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und sind daher umweltfreundlich. Sie werden häufig für die Oberflächenbehandlung von Geräten und Möbeln verwendet.
Entwurf komplex geformter Stanzteile
Komplexe Formen
Die Herstellung komplex geformter Stanzteile, wie Tiefziehen und Kurven, ist mit vielen Herausforderungen verbunden. Beim Tiefziehen wird flaches Metall in dreidimensionale Formen mit Tiefe gebracht. Dieser Prozess kann das Metall dünner machen und brechen lassen. Um diese Probleme zu beheben, empfiehlt Yonglihao Machinery, der Materialauswahl und der Werkzeugkonstruktion besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Die Verwendung von Materialien mit hoher Duktilität und guter Umformbarkeit, wie Aluminium und einigen hochfesten Stählen, kann das Rissrisiko verringern. Außerdem sollte die Formkonstruktion eine progressive Verformung berücksichtigen. Dies reduziert die Verformung bei jedem Schritt und verhindert Spannungskonzentrationen und Rissbildung.
Für komplexe Kurven sind präzise Werkzeuge und eine präzise Pressensteuerung entscheidend. Komplexe Kurvenkonstruktionen erfordern hochpräzise Formen und moderne Stanzanlagen, um präzise und konsistente Kurven zu gewährleisten. CAD- und CAM-Technologien unterstützen dies. Sie optimieren die Werkzeugkonstruktion und -bearbeitung und verbessern so die Produktgenauigkeit und -qualität.
Fortgeschrittene Techniken
Fortschrittliches Stanzen und Transferstanzen sind gängige Techniken, um den Anforderungen komplexer Geometrien und hoher Produktionsmengen gerecht zu werden.
- Folgeverbundstanzen: Bei dieser Technik werden mehrere Matrizen verwendet, die jeweils einen anderen Stanzvorgang ausführen. Durch den mehrstufigen Prozess lassen sich komplexe Formen und hochpräzise Teile herstellen. Folgeverbundstanzen eignet sich für die Großserienproduktion. Es erzeugt schnell viele gleichbleibende Teile, was die Produktivität steigert.
- Transferstempeln: Bei diesem Verfahren wird ein Materialstreifen durch mehrere Matrizen geführt. Jede Matrize prägt das Material unterschiedlich. Im Gegensatz zum Folgeverbundstanzen wird beim Transferstanzen jeder Schritt an einer anderen Stelle ausgeführt, wodurch die Herstellung sehr komplexer Teile möglich ist. Das Transferstanzen eignet sich besonders für die Herstellung von Teilen, die hohe Präzision und komplexe Formen erfordern, wie beispielsweise Komponenten für die Automobil- und Luftfahrtindustrie.
Abschluss
Bei der Konstruktion von Metallstanzteilen ist die Auswahl der richtigen Materialien entscheidend. Sie müssen außerdem präzise Formen entwerfen und eine gute Oberflächenbehandlung wählen. Diese Schritte sind für die Herstellung hochwertiger, langlebiger Teile unerlässlich. Stahl, Aluminium und Messing haben jeweils einzigartige Vorteile und Herausforderungen. Diese Faktoren beeinflussen die Leistung des Endprodukts. Eine präzise Toleranzgestaltung ist entscheidend. Ebenso wichtig sind fortschrittliche Techniken wie Folgeverbund- und Transferstanzen. Sie sind für die Herstellung komplexer Formen und die Gewährleistung der Produktkonsistenz erforderlich.
Durch die Einhaltung dieser Richtlinien können Hersteller sicherstellen, dass ihre Stanzteile den höchsten Standards entsprechen. Für professionelle Metallstanzdienstleistungen, Kontakt Yonglihao Machinery. Unser Fachwissen gewährleistet optimale Lösungen für Ihre Fertigungsanforderungen.
Häufig gestellte Fragen
Welche Materialien werden üblicherweise beim Metallstanzen verwendet und welche Vor- und Nachteile haben sie?
Stahl ist robust und kostengünstig, aber schwer und rostanfällig. Aluminium ist leicht und korrosionsbeständig, aber weniger robust und teurer. Messing bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit und Ästhetik, ist aber im Vergleich zu Stahl und Aluminium teurer und schwächer.
Wie wählt man die richtige Oberflächenbehandlung für Stanzteile?
Wählen Sie Oberflächenbehandlungen nach Umwelteinflüssen, Haltbarkeit und Ästhetik. Galvanisieren erhöht die Korrosions- und Verschleißfestigkeit. Eloxieren eignet sich am besten für Aluminium und verleiht ihm Korrosionsbeständigkeit und Farbe. Pulverbeschichtung sorgt für ein langlebiges, ästhetisches Finish, das sich für verschiedene Anwendungen eignet.
Welche umweltfreundlichen Praktiken gibt es beim Metallstanzdesign?
Verwenden Sie recycelbare Materialien wie Aluminium und Stahl, optimieren Sie das Design, um Abfall zu minimieren, und verwenden Sie umweltfreundliche Oberflächenbehandlungen wie wasserbasierte oder VOC-arme Beschichtungen, um die Umweltbelastung zu reduzieren.