Nuten im Metallstanzprozess für die Automobilindustrie: Verfahren und Gestaltungsregeln

Zusammenfassung

Schnitzeln beim metallischen Stanzprozess im Automobilbau ist eine präzise Scheroperation, bei der Material von den äußeren Kanten eines Blechstreifens oder -ausschnitts entfernt wird. Im Gegensatz zum internen Stanzen erzeugt das Kernen das externe Profil einer Komponente und ist entscheidend für progressiver Stanzstempel funktionalität, wobei „Pitch-Kerben“ den Zuführ- und Ausrichtungsprozess des Streifens durch die Presse steuern. Dieser Prozess ermöglicht die Herstellung komplexer Geometrien für Fahrzeugrahmen, Halterungen und strukturelle Verstärkungen, indem Material freigegeben wird, das gebogen oder gezogen werden kann, ohne sich zu verformen.

Für Ingenieure und Einkaufsprofis ist die Beherrschung von Kerbparametern – wie Schneidspiele, Breite-zu-Dicke-Verhältnisse und Eckradien – unerlässlich, um häufige Fehler wie Werkzeugverschleiß, Grate und strukturelle Risse zu vermeiden, insbesondere bei der Verarbeitung moderner Hochfeste Mehrphasenstähle (AHSS) .

Der Kerbprozess im Automobil-Stanzen

In der Hochvolumenumgebung der Automobilfertigung ist das Auskerben selten eine eigenständige Operation. Es wird typischerweise in eine folgeverbundwerkzeugsequenz integriert, bei der eine kontinuierliche Stahlcoil durch eine Presse geführt wird, die bei jedem Hub mehrere Operationen ausführt. Das Verständnis der Mechanik des Auskerbens ist der erste Schritt zur Optimierung der Teilequalität.

Mechanik des Schneidens

Auf grundlegender Ebene ist das Auskerben ein Schneidprozess. Ein Stempel (das männliche Werkzeug) drückt das Blech in eine Matrize (das weibliche Werkzeug). Wenn der Stempel auf das Material trifft, setzt er das Metall Scherspannungen aus, bis ein Bruch eintritt. Die Qualität dieser Schnittkante wird durch den schnittspalt schnittspalt 10% der Materialdicke , obwohl dieser Wert je nach Zugfestigkeit des Materials variiert.

• Scherverzug: Der glänzende, glatte Bereich der Schnittkante, an dem der Stempel zunächst in das Material eindringt.
• Bruchzone: Der rauere, abgewinkelte Bereich, an dem das Metall schließlich abbricht.
• Grat: Die scharfe Kante an der unteren Kante; übermäßige Grate deuten normalerweise auf falschen Abstand oder stumpfes Werkzeug hin.

Die entscheidende Rolle der „Pitchkerbe

Bei fortschreitenden Sterben pitch-Kerbe (auch als französische Kerbe oder Seitenkerbe bezeichnet) erfüllt eine wichtige logistische Funktion. Sie schneidet eine bestimmte Form an den Rand des Trägerstreifens, damit mechanische Führungsstifte den Streifen an jeder Station exakt positionieren können. Ohne genaue Pitch-Kerbung würde sich der Streifen beim Durchlauf durch die Presse verziehen, was zu katastrophalen Werkzeugzusammenstößen oder außerhalb der Toleranzen liegenden Teilen führen kann. Dadurch wird die Kerbstation zu einem der wichtigsten Aspekte der Streifenlayoutgestaltung.

Wesentliche Gestaltungsrichtlinien für Automobil-Kerben

Die Konstruktion haltbarer Kerben erfordert die Einhaltung strenger ingenieurtechnischer Vorgaben. Die Missachtung dieser Regeln führt häufig zu vorzeitigem Werkzeugversagen oder fehlerhaften Bauteilen. Nachfolgend sind die allgemein anerkannten Richtlinien für Standard-Automobilbleche (Stahl und Aluminium) aufgeführt.

Die goldenen Regeln der Kerbgeometrie

Ingenieure müssen den Wunsch nach enger Geometrie mit den physikalischen Grenzen des Materials und der Werkzeugauslegung in Einklang bringen. Die folgenden Parameter sind Industriestandards, um Herstellbarkeit sicherzustellen:

Erweiterte Überlegungen für AHSS

Karosserien im Automobilbereich setzen zunehmend auf hochfeste Stähle (AHSS), um das Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig die Sicherheit beizubehalten. Werkstoffe wie Dual-Phase (DP) oder martensitische Stähle verhalten sich anders als Weichstahl. Bei der Kerbbearbeitung von AHSS ist die schockbelastung auf die Werkzeuge deutlich höher. Konstrukteure sollten die minimale Kerbbreite auf 1,5-fache Materialstärke erhöhen und großzügige Eckradien verwenden, um ein Zerreißen des Bauteils bei Crashereignissen oder Ermüdungszyklen zu verhindern.

Automobilspezifische Herausforderungen und Lösungen

Der Automobilsektor verlangt eine fehlerfreie Fertigung bei hohen Geschwindigkeiten. Diese Umgebung bringt besondere Herausforderungen mit sich, die von herkömmlichen Fertigungsbetrieben oft nicht bewältigt werden.

Slug-Pulling und Schrottabfallmanagement

Wenn ein Ausschnitt gestanzt wird, muss das entfernte Metallstück (der Slug) aus dem Werkzeug ausgestoßen werden. Beim Hochgeschwindigkeitsstanzen kann das Vakuum, das durch den zurückziehenden Stempel entsteht, den Slug wieder nach oben auf die Werkzeugoberfläche ziehen – ein Phänomen, das als slug Pulling bekannt ist. Landet ein Slug auf dem Band, wird er beim nächsten Presshub in das Bauteil getrieben und verursacht „Pickel“-Defekte oder beschädigt das Werkzeug.

Lösungen:

• Auswerferstifte: Federbelastete Stifte im Inneren des Stempels, die den Slug physisch nach unten drücken.
• Vakuum-Werkzeuge: Absaugsysteme unterhalb des Werkzeugkörpers, um Slugs abzusaugen.
• Scherwinkel: Ein leichter Winkel am Stempelgesicht wird geschliffen, um die Vakuumdichtung zu verringern.

Werkzeugverschleiß bei Serienfertigung

Ein typischer Autostempellauf erfordert möglicherweise Hunderttausende von Treffern pro Monat. Standardwerkzeugstahle (wie D2) werden beim Eintrieben von Schleifstoffen für Automobilindustrie oft zu schnell abgebaut. Die führenden Hersteller nutzen jetzt Pulverförmiger Metallurgie (PM) -Stahl oder Mit einem Gehalt an Kohlenstoff von mehr als 0,9 GHT mit TiCN (Titaniumcarbonitrid) beschichtet, um die Lebensdauer zu verlängern und die Qualität der Kanten zu erhalten.

Brückenbau zwischen Prototyping und Massenfertigung

Eine der schwierigsten Phasen der Automobilentwicklung ist der Übergang von kleinen Prototypen zur Massenproduktion. Bei der Prototypstellung wird häufig mit dem Lasergeschnitten (das keine Schüren oder Spannungen verursacht) gearbeitet, während bei der Produktion mit harten Werkzeugen gearbeitet wird (die Scherspannungen einführen). Diese Diskrepanz kann zu unvorhergesehenen Fehlern während der Validierung führen.

Um dieses Risiko zu mindern, ist es wichtig, mit Herstellern zusammenzuarbeiten, die die Produktionsbedingungen frühzeitig simulieren können. Shaoyi Metal Technology spezialisiert auf die Überbrückung dieser Lücke, bietet umfassende Stempellösungen, die von der schnellen Prototyping bis zur Großserienfertigung reichen. Mit IATF 16949-zertifizierten Präzisions- und Druckkapazitäten von bis zu 600 Tonnen verarbeiten sie kritische Komponenten wie Steuerungsarme und Unterrahmen, um sicherzustellen, dass die technische Absicht den Übergang zur Massenproduktion übersteht.

Maschinen und Werkzeuge: Progressive vs. Transfer-Days

Die Wahl der Drucktechnologie verändert grundlegend, wie das Einforsten durchgeführt wird. Die richtige Auswahl hängt von der Komplexität der Teile und dem jährlichen Volumen ab.

Progressive Stempel

Bei einer progressiven Form wird die Kerbevornahme durchgeführt, während das Teil noch an der Spulenstreifen befestigt ist. Die Kerben definieren die Form des Teils Schritt für Schritt. Dies ist die effizienteste Methode für kleine bis mittlere Automobilteile (Begrenzungen, Klemmen, Steckverbinder), da mit jedem Schlag ein fertiges Teil erzeugt wird. Die bandlayout die Verarbeitung von Material ist komplex und die Materialnutzung kann aufgrund der Notwendigkeit eines Trägernetzes geringer sein.

Transportstempel

Für größere Teile wie Karosserie-Panels, Säulen oder Querschnittsglieder werden Transfer-Düssen bevorzugt. Hier wird eine Leere an der ersten Station geschnitten (eingehauen) und dann mechanisch durch Roboterfinger an die folgenden Stationen übertragen. Die Verarbeitung von Schnitzeln in Transfermaschinen wird häufig für entwickelte Leerzeichen die komplexe flache Form erzeugen, die erforderlich ist, um ein tief gezogenes Teil ohne Falten zu bilden. Die Übertragungsschläuche ermöglichen eine bessere Materialverwertung, arbeiten jedoch mit langsameren Geschwindigkeiten als die progressiven Schläuche.

Technik für Präzision und Leistung

Das Eintrieben ist mehr als nur das Schneiden von Metall; es ist ein strategischer Vorgang, der die Effizienz der Stanzlinie und die strukturelle Integrität des Endbauteils des Fahrzeugs bestimmt. Ob bei der Optimierung der Schrägstärke in einer progressiven Matrize oder bei der Berechnung der Winkelradien für AHSS-Klammern, der Erfolg liegt in den Details. Durch die Einhaltung bewährter Konstruktionsverhältnisse und die Auswahl der richtigen Werkzeugpartner, die für hohe Tonnageanforderungen geeignet sind, können Automobilingenieure sicherstellen, dass ihre Konstruktionen nicht nur herstellbar, sondern auch robust genug für die Straße sind.

Häufig gestellte Fragen

1. Die Was ist der Unterschied zwischen Trimmen und Einbohren?

Beide sind zwar Schneidvorgänge, der Unterschied liegt jedoch in ihrem Zweck und ihrer Geometrie. Schnitzeln entfernt eine bestimmte Form vom Außenkanten des Werkstücks, oft um das Biegen oder Montieren zu erleichtern. Zuschneiden ist in der Regel ein Veredelungsvorgang, bei dem überschüssiges Material (Flash) vom Umfang eines gezogenen oder geformten Teils abgeschnitten wird, um es auf seine endgültigen Abmessungen zu bringen.

2. Die Was definiert den "Einschnitten" -Verfahren in der Metallbearbeitung?

Ein Scheren ist ein Scheren, bei dem ein Teil des Materials vom Rand eines Metallblechs oder -bandes entfernt wird. Es wird mit einer Schlagpresse durchgeführt, bei der ein Schneidwerkzeug das Metall gegen eine Druckmaschine drängt und es schert, um ein Profil, Relief oder Abstand für nachfolgende Formschritte zu schaffen.

3. Die Warum ist das Breit-Dicke-Verhältnis bei der Kerbe wichtig?

Das Breit-Dicke-Verhältnis ist für die Lebensdauer des Werkzeugs entscheidend. Eine Kegelbreite, die kleiner ist als die Materialdicke (Verhältnis unter 1:1) führt zu einer übermäßigen Druckbelastung des Schlages, wodurch er sich abbiegen oder knacken kann. Die Einhaltung der Mindestregel 1:1 stellt sicher, dass das Werkzeug eher als Schneidwerkzeug als als als Spalte unter Last dient.