Lilla partier, höga standarder. Vår snabba prototypservice gör validering snabbare och enklare —
EN
Riktlinjer för utformning av metallstansverktyg: Engineering Manual
TL;DR
Riktlinjer för design av verktyg för metallstansning är tekniska begränsningar som säkerställer att delar kan tillverkas, är kostnadseffektiva och dimensionellt stabila. Den centrala "gyllene regeln" är att de flesta minsta detaljstorlekarna styrs av materialtjockleken (MT); till exempel är den minsta håldiametern vanligtvis 1,2x MT för sega metaller och 2x MT för rostfritt stål. Viktiga avståndsnormer kräver att hål placeras minst 2x MT från någon kant för att förhindra buktning, medan minsta böjradie generellt bör motsvara 1x MT . I slutändan innebär en lyckad verktygsdesign en balans mellan dessa geometriska begränsningar och verktygets mekanik—såsom kraftfördelning och bandstabilitet—för att garantera återkommande precision i storproduktion.
Design för tillverkbarhet (DFM): Regler för delgeometri
Att designa en stansad del kräver strikt efterlevnad av matematiska begränsningar som härleds från materialets egenskaper. Att ignorera dessa riktlinjer leder ofta till verktygsbrott, överdrivna burrar eller förvrängda delar. De mest effektiva designerna behandlar materialtjockleken (MT) som den primära variabeln från vilken alla andra dimensioner beräknas.
Konstruktionsbegränsningsmatrisen
Använd detta referenstabell för att verifiera din delgeometri innan du slutför CAD-modellen. Dessa förhållanden är allmänt accepterade branschstandarder för att säkerställa tillverkningsbarhet.
| Funktion | Standardregel (minimum) | Inverkan på konstruktionen |
|---|---|---|
| Hål diameter | 1,2x MT (Aluminium/Brass) 2x MT (Rostfritt stål) |
Förhindrar brott i stansen och överdriven nötning. |
| Fickbredd | 1,5x MT | Minskar laterala krafter på stansen för att undvika böjning. |
| Hål-till-kant-avstånd | 2x MT | Förhindrar att materialet mellan hålet och kanten (webben) buktar utåt. |
| Avstånd från hål till böj | 2x MT + Böjradie (hål < 2,5 mm) 2,5x MT + Böjradie (hål > 2,5 mm) |
Ser till att hålen inte förvrids till oval form under böjningsoperationen. |
| Böjdhöjd | 2,5x MT + Böjradie | Ger tillräckligt med platt material för att verktyget ska kunna greppa och forma böjen korrekt. |
Hål, slitsar och avstånd
Integriteten i en stansad del är beroende av att tillräckligt med material bibehålls mellan detaljer. Enligt Xometrys designstandarder , att placera hål för nära en kant (mindre än 2x MT) får materialet att sträva utåt, vilket skapar en "buckling" som kan kräva kostsam sekundär bearbetning för att tas bort. På samma sätt kräver spår en bredd på minst 1,5x MT; smalare dimensioner ökar dramatiskt risken för att stansen går av under tryckbelastningen.
Böjgeometri och kornriktning
Att böja metall är inte bara att vika papper; det är en process där specifika kornstrukturer sträcks och komprimeras. Keats Manufacturing påpekar att böjar bör i idealiska fall utföras vinkelräta mot materialets kornriktning. Att böja parallellt med kornet leder ofta till sprickbildning, särskilt i hårdare legeringar som rostfritt stål eller härdat aluminium. Om din design kräver en liten böjradien (nära 1x MT), är det avgörande för strukturell integritet att orientera delens layout på bandet så att böjningen sker "tvärs över kornet".
Verktygsutformning och konstruktion: De 10 lagarna för prestanda
Medan DFM fokuserar på delen måste själva verktyget konstrueras för stabilitet, underhåll och lång livslängd. Ett välkonstruerat verktyg tillverkar inte bara delar; det skyddar pressen och minimerar driftstopp.
Stabilitet och kraftstyrning
De mest robusta verktygen följer grundläggande fysikaliska och mekaniska lagar. En av de främsta principerna, ofta omnämnd i The Fabricator's "10 Laws of Die Design" , är att minimera bandlyft . Överdrivet lyft av bandet mellan stationer ökar vibration och slitage. Konstruktörer bör staggrera skärpunchar och använda lämpligt dimensionerade lyftdon för att hålla bandet plant och stabilt. Dessutom är det obligatoriskt att balansera krafterna under pressens släde. Om kraftig omformning sker på verktygets högra sida måste konstruktionen inkludera balanskrafter (såsom fjädrar eller dummystationer) på vänster sida för att förhindra att släden lutar, vilket förstör guider och led
Underhållskonstruktion först
Ett verktyg som är svårt att underhålla är ett dåligt konstruerat verktyg. Principen om poka-yoke (felavvisning) bör tillämpas direkt på verktygsmonteringen. Designa skär- och formsnitt så att de inte kan monteras baklänges eller upp och ner. Tydliga serviceanvisningar bör engraveras eller stansas direkt på verktygskomponenterna, vilket eliminerar behovet av "kollektiv vana" vid underhåll.
För att genomföra dessa sofistikerade verktygsstrategier krävs en tillverkningspartner med djupa ingenjörsfärdigheter. För komplexa fordons- eller industriella komponenter innebär samarbete med en specialist som Shaoyi Metal Technology att dessa stränga designstandarder uppfylls. Deras IATF 16949-certifiering och kapacitet för pressoperationer på 600 ton gör det möjligt att övergå smidigt från snabb prototypframställning till massproduktion, och säkerställer att även de mest komplicerade verktygsdesignerna fungerar tillförlitligt över miljontals cykler.
Materialval & Toleransstandarder
Samverkan mellan verktygsmaterialet och arbetsstyckematerialet definierar verktygets livslängd och delens noggrannhet. Valet av rätt verktygsstål är ett beräknat beslut baserat på produktionsvolym och hårdheten hos arbetsstycket.
Val av verktygsstål
För högvolymproduktion, Dramco Tool rekommenderar användning av robusta material som D2 eller A2 verktygsstål, som erbjuder utmärkt slitagebeständighet. I extrema fall, till exempel vid blankning av slipande rostfritt stål eller höghållfasta legeringar, kan cementitinfättningar vara nödvändiga för skärkantarna. Även om cementit är dyrare och mer sprödt, motstår det slipandet som snabbt slöar vanliga verktygsstål.
Förstå toleranser
Ingenjörer måste sätta realistiska förväntningar för stansade detaljer. "Precision" inom stansning är relativ till materialtjockleken. Till exempel kan en standardtolerans för håldiameter vara +/- 0,002 tum, men detta kan variera beroende på diespelen. Ett allmänt vedertaget krav är förekomsten av en burr vid skärkanten. Den industriella standarden för godkännande av burrar är vanligtvis 10% av materialets tjocklek . Om din konstruktion kräver kant utan burr måste du ange sekundära entrapningsoperationer eller specialiserade "rakningsstationer" inom den progressiva die.
Vanliga fel och felsökning efter konstruktion
Många stansfel kan förutses och förhindras redan i konstruktionsfasen. Att åtgärda dessa potentiella felmoder i ett tidigt skede sparar betydande tid och kostnader under produktionsstarten.
| Defekt | Rotorsak | Designlösning |
|---|---|---|
| Burrar | För stor diespel eller trubbig verktygning. | Ställ in diespel till 10–12 % av MT; ange högre klass av verktygsstål. |
| Återgång | Elastisk återhämtning av metall efter böjning. | Böj över funktionen med 1–2 grader eller använd "coin"-funktioner vid böjradie för att ställa in vinkeln. |
| Sprickbildning/Sprickor | Böjradie för spetsig eller parallell med fibrerna. | Öka böjradie till >1x MT; rotera delens orientering så att böjning sker tvärs fibrerna. |
| Deformation (svällning) | Funktioner för nära kant eller böj. | Öka avståndet till >2x MT eller lägg till avlastningsurklipp för att isolera spänningen. |
Slutsats
Att behärska design av stansverktyg för metall kräver balans mellan olika begränsningar. Det kräver en djup förståelse för hur materialtjocklek påverkar geometri, hur kraftfördelning påverkar verktygslivslängd och hur material egenskaper påverkar slutlig precision. Genom att följa dessa ingenjörsriktlinjer—respektera minsta förhållanden, utforma för underhåll och förutse materialbeteende—kan ingenjörer skapa delar som inte bara är funktionella utan också i sig tillverkningsvänliga och kostnadseffektiva i stor skala.