Tiefziehen von Blechen

Tiefziehen von Blechen

Tiefziehen ist ein Stanzverfahren, bei dem ein flaches Blechmaterial unter dem Druck eines Stempels durch eine konkave Matrize geführt wird, um ein offenes Hohlteil zu formen.Unter verschiedenen Arten von Blechkomponenten wird das Tiefziehen häufig zur Bearbeitung verschiedener runder einfacher Teile sowie halbkugelförmiger und parabolischer Köpfe aus größeren oder dickeren Materialien eingesetzt.

Tiefziehprozess und Anforderungen

Im Allgemeinen muss die Tiefziehbearbeitung unter Verwendung eines Ziehsteins durch den Druck einer Presse abgeschlossen werden.Unter normalen Umständen wird die Kaltbearbeitung verwendet, und die Warmbearbeitung wird nur zum Tiefziehen von dickeren Blechen mit größeren Außenabmessungen oder größeren Verformungen verwendet.

1. Zeichenprozess

Die Abbildung zeigt den Ziehvorgang, bei dem ein kreisförmiger flacher Plattenrohling mit einem Durchmesser D und einer Dicke t in das Positionierungsloch der Matrize gelegt und zu einem zylindrischen Teil gezogen wird.

Während des Tiefziehvorgangs bewegt sich die konvexe Form aufgrund des Biegemoments, das durch die Ziehkraft F und den Spalt Z zwischen den konvexen und konkaven Matrizen entsteht, nach unten, um das Blech zu berühren, und übt dann einen Druck nach unten aus, wodurch sich das Blech biegt und konkav wird und wird an den abgerundeten Ecken der konvexen und konkaven Matrizen geführt.Wenn der Stempel in das Loch der Matrize hineingezogen wird, entwickelt sich das Blechmaterial langsam in drei Teile: den Boden, die Wand und den Flansch;Während der Stempel weiter absinkt, bewegt sich der Boden praktisch nicht und der Ringflansch schrumpft weiter zum Loch hin und wird in den Hohlraum gezogen.

Die Formöffnung verwandelt sich in eine Zylinderwand, sodass die Zylinderwand allmählich zunimmt und der Flansch allmählich schrumpft.Abschließend wird der Flansch vollständig in die Matrizenöffnung eingezogen, verwandelt sich in eine Zylinderwand und der Ziehvorgang endet.Aus der kreisförmigen Platte wird ein offener Hohlzylinder mit Durchmesser d1 und Höhe h.

2. Analyse der Tiefziehverformung

Aus dem Ziehverformungsprozess kann man erkennen, dass der Ziehprozess der Prozess ist, bei dem der Ringflansch allmählich schrumpft und in Richtung des Matrizenlochs fließt, um zur Zylinderwand zu werden.Beim Tiefziehen handelt es sich um einen relativ aufwendigen plastischen Verformungsprozess, bei dem jeder geschädigte Teil des Haares entsprechend seinen Verformungsbedingungen in mehrere Bereiche unterteilt werden kann.

2.1 Boden des Zylinders: Der kreisförmige Teil, an dem die Unterseite des Stempels nach unten drückt und den Mittelbereich des Blattes berührt, ist der Boden.Während des Ziehvorgangs behält dieser Bereich stets eine flache Form und unterliegt einer gleichmäßigen radialen Spannung um ihn herum.Es kann davon ausgegangen werden, dass keine plastische Verformung oder ein kleiner plastischer Verformungsbereich vorliegt und das Bodenmaterial die Stanzkraft auf die Zylinderwand überträgt, wodurch eine axiale Zugspannung erzeugt wird.

2.2 Flanschteil: Der ringförmige Bereich an der Matrize ist der Flansch, der beim Tiefziehen den Hauptverformungsbereich darstellt.Beim Tiefziehen erzeugt das Flanschmaterial aufgrund der Ziehkraft eine radiale Zugspannung., wenn die Materialien schrumpfen und in Richtung des Matrizenlochs fließen, drücken sich die Materialien gegenseitig zusammen, um eine tangentiale Druckspannung 3 zu erzeugen. Seine Funktion ähnelt der des Ziehens eines sektorförmigen Teils des Rohlings F durch eine imaginäre keilförmige Nut die Verformung von F, wie in der Abbildung gezeigt.

Wenn der Flansch groß und das Blechmaterial dünn ist, verliert der Flanschteil aufgrund der tangentialen Druckspannung beim Ziehen an Stabilität, was zum sogenannten „Faltenbildungsphänomen“ führt.Daher wird häufig ein Blechhalter verwendet, um die Kantenpressung des Flansches durchzuführen.

2.3 Einfache Wand: Dies ist der verformte Bereich, der durch die Strömungsübertragung des Flanschteilmaterials durch tangentiale Kompression, radiale Dehnung und Schrumpfung entsteht und grundsätzlich keine größere Verformung mehr erfährt.Wenn das Ziehen fortgesetzt wird, übernimmt es die Aufgabe, die Ziehkraft des Stempels auf den Flansch zu übertragen.Das einfache Wandmaterial selbst trägt bei der Übertragung der Ziehkraft die unidirektionale Zugspannung und ist in Längsrichtung leicht verlängert und etwas dicker.Es kommt zu einer Ausdünnung.

2.4 Der abgerundete Eckteil der konkaven Matrize: der Übergangsteil, wo der Flansch und die Zylinderwand zusammentreffen.Die Verformung des Materials ist hier komplizierter.Zusätzlich zu den gleichen Eigenschaften wie das Flanschteil unterliegt es einer radialen Zugspannung und einer tangentialen Druckspannung.Es trägt auch eine konkave dicke Druckspannung, die durch die Extrusion und Biegung der Matrizenkehle entsteht.

2.5 Der abgerundete Teil des Stempels: Der Übergangsteil, an dem sich die einfache Wand und der Boden des Zylinders treffen, wird einer Zugspannung in radialer und tangentialer Richtung ausgesetzt, und die dicke Richtung wird der Extrusion und Biegung der Rundung ausgesetzt Teil des Stempels, um Druckspannung zu erzeugen.Während des Ziehvorgangs wird die radiale Richtung verlängert und die Dicke verringert.Die stärkste Ausdünnung tritt an der Verbindung zwischen der runden Ecke des Stempels und der Fasswand auf.

Der Ziehvorgang beginnt zwischen der konvexen und der konkaven Matrize, sodass weniger Material übertragen werden muss.Der Verformungsgrad ist gering, der Grad der Kaltverfestigung ist gering und es entsteht keine vorteilhafte Reibung an den abgerundeten Ecken des Stempels.Die Fläche, die die Zugkraft übertragen muss, ist klein.Daher ist dieser Teil zum „gefährlichen Abschnitt“ geworden, der beim Tiefziehen am wahrscheinlichsten bricht.

3. Wandstärkenänderungen von Tiefziehteilen

Auf dem Bild ist die ungleichmäßige Wandstärke der Tiefziehteile zu erkennen.Das Bild zeigt die Änderung der Wandstärke des elliptischen Kopfes aus Kohlenstoffstahl während des Ziehens, und das Bild zeigt die Änderung der Wandstärke des Flanschzylinders unter Verwendung des Blechhalters.

4. Prozessanforderungen für die Tiefziehverarbeitung

Mit dem Tiefziehverfahren lassen sich Teile mit komplexen Formen bearbeiten und dünnwandige Teile mit zylindrischen, abgestuften, konischen, quadratischen, kugelförmigen und verschiedenen unregelmäßigen Formen erhalten.Die Genauigkeit der Bearbeitung von Tiefziehteilen hängt jedoch von vielen Faktoren ab, wie z. B. den mechanischen Eigenschaften und der Materialstärke des Materials, der Formstruktur und Formgenauigkeit, der Anzahl der Prozesse und der Reihenfolge der Prozesse usw. Die Herstellung Die Genauigkeit tiefgezogener Teile ist im Allgemeinen nicht hoch und die entsprechende Genauigkeit liegt unter dem IT11-Niveau.

Gleichzeitig hat die Verarbeitbarkeit der Tiefziehteile durch den Einfluss der Tiefziehumformleistung direkten Einfluss darauf, ob das Teil möglichst wirtschaftlich und einfach eingesetzt werden kann.Es wird im Tiefziehverfahren bearbeitet und beeinflusst sogar, ob das Teil im Tiefziehverfahren bearbeitet werden kann.Die Prozessanforderungen für Tiefziehteile sind wie folgt.

Struktur- und Formgenauigkeit, Anzahl der Prozesse und Reihenfolge der Prozesse usw. Die Fertigungsgenauigkeit von Tiefziehteilen ist im Allgemeinen nicht hoch und die entsprechende Genauigkeit liegt unter dem IT11-Niveau.Gleichzeitig hat die Verarbeitbarkeit der Tiefziehteile durch den Einfluss der Tiefziehumformleistung direkten Einfluss darauf, ob das Teil möglichst wirtschaftlich und einfach eingesetzt werden kann.Es wird im Tiefziehverfahren bearbeitet und beeinflusst sogar, ob das Teil im Tiefziehverfahren bearbeitet werden kann.Die Prozessanforderungen für Tiefziehteile sind wie folgt.

4.1 Die Form der Tiefziehteile sollte möglichst einfach und symmetrisch sein.Bei der Gestaltung von Tiefziehteilen sollte die Verarbeitungstechnologie der Tiefziehteile berücksichtigt werden und möglichst eine Form übernommen werden, die einfacher zu formen ist und den Gebrauchsanforderungen gerecht wird.Das Bild zeigt die Einteilung nach der Schwierigkeit der Tiefziehumformung.In der Abbildung nimmt die Umformschwierigkeit verschiedener Arten von Tiefziehteilen von oben nach unten zu.

Der Schwierigkeitsgrad ähnlicher Tiefziehteile nimmt von links nach rechts zu.Darunter: e stellt die minimale Länge der geraden Kante dar, f stellt die maximale Größe des tiefgezogenen Teils dar, a stellt die Länge der kurzen Achse dar und 6 stellt die Länge der langen Achse dar.

4.2 Für zylindrische Ziehteile mit Flanschen liegt beim Ziehen mit einem Niederhalter der am besten geeignete Flansch im folgenden Bereich:

4.3 Die Zeichentiefe sollte nicht zu groß sein (dh H sollte nicht größer als 2d sein).Wenn es auf einmal gezeichnet werden kann, sollte seine Höhe vorzugsweise folgende sein:

4.4 Bei zylindrischen Ziehteilen sollte der Kehlradius r zwischen Boden und Wand ra>t und der Kehlradius zwischen Flansch und Wand r>2t erfüllen.Unter dem Gesichtspunkt der Verformungsbedingungen ist es am besten, r ≈ (3 ~ 5) t, r ≈ (4 ~ 8) t anzunehmen.Wenn r (oder r)>(0,1~0,3)t, kann eine Formgebung hinzugefügt werden.

Strukturform des Ziehsteins und seine Auswahl

Obwohl die Formen der Tiefziehteile vielfältig sind, ist der Aufbau der Ziehsteine ​​relativ standardisiert.Abhängig von den Ziehbedingungen und der verwendeten Ausrüstung sind auch die Strukturen der Ziehsteine ​​unterschiedlich.Die Übernahme der Ziehsteinstruktur erfordert im Allgemeinen die erforderlichen Prozessberechnungen, und dann kann der Ziehprozessplan entsprechend ausgewählt werden.

Die Tiefziehbearbeitung kann auf einer allgemeinen einfachwirkenden Presse oder auf einer doppeltwirkenden oder dreiwirkenden Presse durchgeführt werden.Die Ziehsteine, die auf einfachwirkenden Pressen arbeiten, können in zwei Typen unterteilt werden: Erstziehsteine ​​und Erst- und Folgeziehsteine.Abhängig davon, ob ein Niederhalter verwendet wird, kann dieser in zwei Typen unterteilt werden: mit Niederhalter und ohne Niederhalter.Je nach Art der Presse kann man sie in Ziehsteine ​​für einfachwirkende Pressen, Ziehsteine ​​für doppeltwirkende Pressen usw. unterteilen.

1. Erster Ziehstein

Das Bild zeigt die erste Tiefziehmatrize ohne Kantenhalter.Beim Ziehen legen Sie zunächst den flachen Rohling in die Positionierungsplatte der Matrize ein, und der Stempel bewegt sich, angetrieben durch den Schieber der Presse, nach unten und drückt das schlechte Material in die Matrize, bis das gesamte schlechte Material in die Matrize gezogen und hergestellt ist.Das obere Ende des tiefgezogenen Werkstücks überragt den Abstreifring.Wenn der Pressschlitten den Stempel nach oben bewegt, schabt der Abstreifring das Werkstück vom Stempel ab, um den Tiefziehvorgang abzuschließen.

Der erste Ziehstein ohne Kantenhalter wird in der Regel für Flachziehteile mit geringer Ziehtiefe verwendet, die in einem Zug gepresst werden können.Wenn der Stempel klein ist, kann die Gesamtstruktur durch die Stempelbefestigungsplatte übernommen und fixiert werden.Um zu verhindern, dass das Werkstück fest am Stempel klebt, sollten Belüftungslöcher am Stempel angebracht werden.

Abbildung a zeigt eine gewöhnliche konkave Matrize mit flachem Ende und Bögen, die hauptsächlich für die Bearbeitung großer Teile geeignet ist.Bild b zeigt eine konische Matrizenöffnung und Bild c zeigt eine konkave Matrizenöffnung mit Evolventenform.Sie eignen sich zur Bearbeitung von Kleinteilen.Da die Matrizenstruktur von Bild bc beim Ziehen eine gekrümmte Übergangsform des Rohlings zeigt, nimmt die Größe zu.

Die Anti-Instabilitätsfähigkeit, die Kraft des Matrizenmunds auf die Verformungszone des Rohlings, trägt auch dazu bei, eine tangentiale Kompressionsverformung zu erzeugen, wodurch der Reibungswiderstand und der Widerstand gegen Biegeverformung verringert werden, was sich positiv auf die Tiefziehverformung auswirkt und die Qualität des Teils verbessern kann , aber die Verarbeitung ist länger schwierig.

Bild b zeigt das erste Tiefziehen mit elastischem Kantenring.Der elastische Randring wird an der Oberform montiert.Wenn sich der Stempel nach unten bewegt, wird das schlechte Material unter der Wirkung der Federkraft fest gedrückt, so dass sich das schlechte Material während des Ziehvorgangs in der Nähe des konkaven Teils befindet.

Aufgrund der Begrenzung des oberen Formraums können keine dicken Federn eingebaut werden, sodass dieser Formtyp nur zum Ziehen von Teilen mit geringem Druck geeignet ist.Es wird normalerweise zum Ziehen von Werkstücken mit dünnen Materialien, geringer Tiefe und leichter Faltenbildung verwendet.

Beim Ziehen eines Werkstücks mit großer Tiefe ist eine größere Feder (oder Gummi) erforderlich und der Einbau ist schwierig, wenn die Feder noch im oberen Teil der Form platziert ist.Daher kann eine am Unterteil montierte Struktur verwendet werden, um die Einstellung der Niederhalterkraft zu erleichtern.

2. Tiefziehform für jedes Mal nach dem ersten Mal

Abbildung a zeigt das erste und die folgenden Tiefzeichnungen ohne Blechhalter.Sie kann Halbzeuge, die auf eine bestimmte Größe tiefgezogen wurden, ziehen und anschließend erneut tiefziehen.Im Allgemeinen kann es für Anwendungen verwendet werden, bei denen der Verformungsgrad nicht groß ist und eine gleichmäßige Wandstärke der gezogenen Teile erforderlich ist.

Und stellen Sie den Durchmesser und die Maßhaltigkeit der Werkstücke bei leichter Ausdünnung sicher.Um Reibungsverluste zu vermeiden, muss bei dieser Art von Form normalerweise die Länge des Arbeitsteils mit gerader Wand der konkaven Form so weit wie möglich reduziert werden.

Bild b zeigt den Aufbau des Ziehsteins beim ersten und weiteren Mal für zylindrische Teile mit Randringen.Der Positionierer 11 hat eine hülsenartige Struktur und übernimmt gleichzeitig die Rolle des Kantenpressens und Positionierens.Die Presskraft wird durch die vom Auswerferstift 13 übertragene Zylinderkraft bereitgestellt.

Um Faltenbildung beim Tiefziehen des Materials zu vermeiden, kann die Position des Grenzauswerferstifts 3 zur Anpassung des Drucks verstellt werden.Die Größe der Kantenkraft kann die Kraft des Kantenhalters im Gleichgewicht halten und gleichzeitig verhindern, dass das schlechte Material zu fest geklemmt wird.

Der Arbeitsprozess der Form ist: Der Stempelschlitten bewegt sich nach oben, die Form wird geöffnet und der Auswerferstift 13 hebt den Positionierer 11 durch die Positionierer-Befestigungsplatte 12 unter der Wirkung des Presszylinders zum Stempel 1.

Die Stirnseiten sind bündig.Zu diesem Zeitpunkt wird der gezogene Rohling in den Außenring des Positionierers 11 eingeführt. Der Pressenschlitten beginnt sich nach unten zu bewegen.Der Grenzauswerferstift 3 beginnt, die obere Endfläche der Befestigungsplatte 12 des Positionierers zu berühren. Gleichzeitig beginnt die Matrize 2 auch, die obere Endfläche des Positionierers 11 und die Presse zu berühren

Während sich der Schieber allmählich nach unten bewegt, drückt der Grenzauswerferstift 3 allmählich auf die Fixierplatte 12 des Positionierers, und die Matrize 2 und der Positionierer 11 arbeiten zusammen, um das Halbzeug nach und nach in ein fertiges Produkt zu ziehen.Wenn das Ziehen abgeschlossen ist, drückt der Auswerferstift 13 unter der Wirkung des Presszylinders den Positionierer 11 so, dass er bündig mit der oberen Endfläche des Stempels 1 ist.Gleichzeitig wirft der Hammer 7 die gezogenen Teile aus der Kavität der Matrize 2 aus.

Bei Tiefziehteilen mit einem Durchmesser d ≤ 100 und Tiefziehteilen mit Flanschen oder komplexen Formen ist zur Erleichterung der Tiefziehumformung auf das richtige Verhältnis zwischen Form und Größe der Stanzmatrizen im Vorstehenden zu achten und Folgeprozesse, sodass die Formen und Größen der in den vorherigen Prozessen hergestellten Stempel korrekt sind.Die Form des Zwischenrohlings begünstigt die Umformung in Folgeprozessen.Die Beziehung zwischen den Abmessungen jedes Ziehvorgangs und seinem Kehlradius ist in Abbildung a dargestellt, wobei t die Materialdicke ist.

Bei großen und mittelgroßen zylindrischen Tiefziehteilen mit einem Durchmesser von d>100 verwenden die Zylinderecken für die ersten paar Zeichnungen und das Tiefziehen vor der endgültigen Umformung oft eine 45-Fase-Winkel-Verbindungsstruktur, um überschüssiges Material an der zu vermeiden abgerundete Ecken.Es ist dünner und eignet sich zum Tiefziehen.Diese Struktur erleichtert nicht nur das Auffinden der Haare im nächsten Prozess, sondern reduziert auch das wiederholte Biegen und Positionieren der Haare, verbessert die Bedingungen für die Materialverformung beim Tiefziehen und verringert die Ausdünnung des Materials.

Es ist hilfreich, die Qualität der Seitenwände von Stanzteilen zu verbessern.Allerdings ist zu beachten, dass beim nächsten Ziehvorgang der Bodendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Stempels sein sollte.Die Beziehung zwischen dem Kehlradius des Stempels und der konkaven Matrize und dem Kehlradius des Kantenrings im vorderen und hinteren Prozess ist in Abbildung b dargestellt.Zeigen.

3. Ziehmatrize für Double-Action-Presse

Beim Einsatz einer doppelwirkenden Presse zum Tiefziehen drückt der äußere Schieber auf die Kante und der innere Schieber zieht tief.Die in Abbildung a dargestellten Tiefziehteile werden direkt aus Bändern geschnitten und gezogen und auf einer doppelt wirkenden Ziehpresse bearbeitet.

Abbildung b ist ein schematisches Diagramm der Formstruktur der oben genannten Teile.Nachdem das Band durch den Positionierungsstift 2 positioniert wurde, arbeiten der Blechhalter 7 und die untere Matrizenbasis 1 zusammen, um das Stanzen durchzuführen.Die konvexe Ziehmatrize 4 und die konkave Ziehmatrize 3 werden ausgeworfen.Die Blöcke 6 arbeiten zusammen, um das schlechte Material nach dem Stanzen zu ziehen und zu formen.Schließlich treibt der Auswerferstift 5 den Auswerferblock 6 an, um die gezogenen Teile aus dem Hohlraum der konkaven Ziehmatrize 3 zu drücken.