Das moderne Produktdesign ist schnelllebig. Ingenieure und Hersteller stehen ständig unter dem Druck, mehr Teile mit engeren Toleranzen in kürzerer Zeit zu liefern. Aber es ist nicht einfach, komplexe Teile aus Blechen zu fertigen. Das Blechstanzen löst diese Probleme durch die schnelle und kostengünstige Herstellung von Präzisionsteilen in hohen Stückzahlen.
Dieser Artikel erklärt, wie das Stanzen funktioniert, welche Materialien verwendet werden und wo es angewendet wird. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie dieses Verfahren in Ihr nächstes Projekt passt.
Was ist Blechstanzen?
Das Stanzen von Blechen ist ein Kaltumformungsverfahren. Es formt Metall ohne Hitze. Eine Stanzpresse drückt das Metall in eine Matrize und formt es in eine bestimmte Form. Das Verfahren ist schnell und wiederholbar. Es eignet sich für die Produktion hoher Stückzahlen.
Die Grundidee ist einfach. Ein Stempel drückt nach unten auf ein Metallblech. Darunter stützt eine Matrize das Material. Die Form von Matrize und Stempel bestimmt die Form des Teils.
Durch diesen Vorgang wird die Form des Blechs dauerhaft verändert. Die Presse muss genügend Druck ausüben, um das Metall zu verformen, ohne es zu zerreißen. Während eines Pressenzyklus können verschiedene Schneid-, Biege- oder Streckvorgänge stattfinden.
Drei Schlüsselelemente bestimmen das Stanzen: Kraft, Werkzeug und Bewegung.
- Kraft kommt von der Presse. Die Presse muss der Stärke und Dicke des Metalls entsprechen.
- Der Würfel formt das Metall. Es ist ein maßgeschneidertes Werkzeug, das für jedes Teil des Entwurfs hergestellt wird.
- Die Presse steuert Geschwindigkeit und Druck. Sie kann mechanisch oder hydraulisch sein.
Zusammen bilden sie ein System, das flache Bleche in präzise 3D-Teile umwandelt. Jeder Zyklus erzeugt das gleiche Ergebnis. Diese Wiederholbarkeit macht das Stanzen zu einem idealen Verfahren für die Massenproduktion.
Wie funktioniert das Stanzen von Blech?
Das Stanzen von Blechen folgt einem geradlinigen Prozess. Jeder Schritt trägt dazu bei, dass aus dem rohen Blechmaterial ein fertiges Teil entsteht. Hier sehen Sie, wie es von Anfang bis Ende funktioniert.
Schritt 1: Materialauswahl und Vorbereitung
Der Prozess beginnt mit der Auswahl des richtigen Metalls. Zu den gängigen Werkstoffen gehören Edelstahl, Aluminium, Kohlenstoffstahl und Kupfer. Das Material liegt in der Regel in Form von Spulen oder Blechen vor.
Schritt 2: Zuführung des Materials
Anschließend wird das Blech in die Presse eingelegt. Dies kann manuell oder automatisch geschehen. Bei hohen Auflagen wird das Blech bei Systemen mit Bandzuführung kontinuierlich über Rollen zugeführt. Für kleine Auflagen oder Prototypingwerden häufig einzelne Rohlinge verwendet.
Schritt 3: Einrichten des Werkzeugs
Zu den Werkzeugen gehören der Stempel- und Matrizensatz. Diese Werkzeuge befinden sich in der Presse. Die Form der Matrize und des Stempels entspricht dem Design des Teils. Sie bestimmen die Form des endgültigen Teils, die Löcher, Kurven und Biegungen.
Schritt 4: Betrieb drücken
Die Presse drückt den Stempel in das Metall und gegen die Matrize. Dadurch wird Kraft ausgeübt, um das Metall zu formen oder zu schneiden. Je nach Werkzeug können damit Löcher gestanzt, Kanten gebogen oder Kurven geformt werden - alles in einem einzigen Arbeitsgang.
Schritt 5: Auswerfen und Entfernen der Teile
Sobald der Hub abgeschlossen ist, hebt die Presse ab. Das fertige Teil wird entweder automatisch ausgeworfen oder von Hand entnommen. Reste oder überschüssiges Material werden ebenfalls entsorgt.
Haupttypen von Blechstanzverfahren
Das Stanzen von Blechen ist keine Einheitsgröße. Jede Methode eignet sich für unterschiedliche Anforderungen, je nach Form, Volumen und Komplexität der Teile. Im Folgenden werden die in der Fertigung am häufigsten verwendeten Typen vorgestellt.
Folgeschnittstanzen
Folgeschnittstanzen verwendet einen langen Metallstreifen, der durch mehrere Stationen in einem einzigen Werkzeug geführt wird. Jede Station führt eine andere Aktion aus - Schneiden, Biegen oder Stanzen. Das Teil wird Schritt für Schritt geformt, während sich der Streifen vorwärts bewegt.
Dieses Verfahren ist schnell und effizient. Es eignet sich am besten für hochvolumige Teile mit mehreren Merkmalen. Es reduziert den Arbeitsaufwand und liefert gleichmäßige Ergebnisse.
Transferstempelprägung
Transferprägung arbeitet mit einzelnen Rohlingen anstelle eines kontinuierlichen Bandes. Roboterarme oder mechanische Transfers bewegen jeden Rohling von einer Matrize zur nächsten. Jede Matrize führt einen Arbeitsgang aus.
Dieses Verfahren eignet sich hervorragend für größere oder tiefere Teile. Es ermöglicht eine komplexere Formgebung als Folgeverbundwerkzeuge und eignet sich für mittlere bis hohe Produktionsmengen.
Vier-Seiten-Stanzen
Beim Vier-Schlitten-Prägen oder Mehr-Schlitten-Prägen werden vier um das Teil herum angeordnete Schiebewerkzeuge verwendet. Diese Werkzeuge biegen, schneiden oder formen das Material gleichzeitig aus verschiedenen Winkeln.
Sie ist ideal für kleine, komplizierte Teile mit komplexen Biegungen. Sie ist hocheffizient für mittlere bis große Chargen und reduziert Nachbearbeitungen.
Feinschneiden
Feinschneiden erzeugt Teile mit glatten Kanten und engen Toleranzen. Dabei wird ein höherer Druck als beim normalen Stanzen verwendet, und oft sind zusätzliche Schritte wie das Einspannen vor dem Schneiden erforderlich.
Dieses Verfahren wird für Präzisionsteile verwendet, insbesondere in der Automobil- und Elektronikindustrie. Die sauberen Schnittkanten verringern die Notwendigkeit einer weiteren Nachbearbeitung.
Tiefziehen
Tiefziehen verwandelt flaches Metall in tiefe, hohle Formen. Ein Stempel drückt das Blech in eine Matrize und streckt es in eine Kasten- oder Zylinderform. Es wird zur Herstellung von Behältern, Gehäusen und anderen tiefen Teilen verwendet.
Bei diesem Verfahren werden Teile mit einem großen Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser bearbeitet. Es erfordert duktile Metalle wie Aluminium, Kupfer oder kohlenstoffarmen Stahl.
Gemeinsame Stanztechniken
Jeder Stanzvorgang erfüllt eine bestimmte Aufgabe. Einige formen das Metall. Andere entfernen Teile des Metalls. Diese Techniken werden oft kombiniert, um ein Teil in einem einzigen Arbeitsgang herzustellen.
Ausblendung
Ausblendung schneidet eine flache Form aus einem Metallblech. Der Rohling wird zum eigentlichen Teil. Dies ist normalerweise der erste Schritt beim Stanzen. Das Stanzen muss präzise sein, da es die Außenkante des Teils definiert.
Diese Methode ist schnell und eignet sich gut für Teile, die enge Toleranzen und saubere Kanten erfordern.
Piercing und Punching
Beim Lochen entstehen Löcher oder Öffnungen im Metall. Beim Stanzen wird dasselbe getan, aber möglicherweise mehr Material entfernt. Bei beiden Verfahren werden Stempel und Matrize verwendet, um das Blech zu durchtrennen.
Sie werden verwendet, um Löcher für Befestigungselemente, Belüftung oder Designmerkmale zu schaffen. Das Abfallmaterial wird als Butzen bezeichnet und in der Regel entsorgt.
Prägung
Beim Prägen werden erhabene oder vertiefte Formen in das Metall eingearbeitet, ohne es zu schneiden. Es fügt Textur, Logos oder funktionale Details wie Versteifungsrippen hinzu.
Diese Technik verbessert die Festigkeit und das Design der Teile. Sie wird häufig für Branding oder visuelle Effekte auf Abdeckungen, Platten und Gehäusen verwendet.
Prägung
Beim Prägen wird sehr hoher Druck eingesetzt, um feine Details in das Metall zu formen. Dabei wird die Oberfläche abgeflacht und verdichtet. Auf diese Weise lassen sich enge Toleranzen und scharfe Merkmale erzielen.
Es wird häufig in elektrischen Kontakten, Münzen und anderen kleinen, hochpräzisen Teilen verwendet.
Biegen und Bördeln
Biegen verändert den Winkel eines Metallprofils. Beim Bördeln wird eine Kante oder Lippe erzeugt, die übersteht. Beide werden verwendet, um die Geometrie eines Teils aufzubauen oder die Struktur zu verstärken.
Dies sind grundlegende Schritte bei vielen Stanzteilen, insbesondere bei Halterungen, Rahmen und Gehäusen.
Stanzpressenarten und -fähigkeiten
Die Presse ist das Herzstück eines jeden Stanzvorgangs. Ihr Typ und ihre Leistung beeinflussen die Teilequalität, die Geschwindigkeit und die Gesamtkosten. Die Wahl des richtigen Mediums hängt von Material, Teilegröße und Prozessanforderungen ab.
Mechanische Pressen
Mechanische Pressen verwenden einen Motor und ein Schwungrad zum Antrieb des Stößels. Sie liefern schnelle, gleichmäßige Hübe. Diese Pressen sind ideal für das Schneiden, Stanzen und flache Umformen.
Sie eignen sich am besten für die Hochgeschwindigkeits- und Großserienproduktion. Ihre Hubtiefe und Kraft sind jedoch festgelegt, was die Flexibilität einschränkt.
Hydraulische Pressen
Hydraulische Pressen verwenden Flüssigkeitsdruck, um den Stößel zu bewegen. Die Geschwindigkeit und die Kraft können eingestellt werden. Das macht sie vielseitiger als mechanische Pressen.
Sie eignen sich besser zum Tiefziehen und Umformen dickerer Metalle. Diese Pressen sind langsamer, aber kontrollierter, was dazu beiträgt, Teilefehler bei komplexen Formen zu reduzieren.
Servopressen
Servopressen verwenden Elektromotoren anstelle von herkömmlichen Antriebssystemen. Sie bieten eine präzise Kontrolle über Geschwindigkeit, Position und Druck. Der Hub kann für jeden Auftrag individuell programmiert werden.
Dieser Typ bietet die größte Flexibilität. Er kombiniert Geschwindigkeit mit Kontrolle und ist damit ideal für Teile, die eine hohe Genauigkeit und variable Umformkräfte erfordern.
Überlegungen zu Tonnage und Geschwindigkeit der Presse
Die Presskraft ist die Menge an Kraft, die die Presse aufbringen kann. Sie muss dem Materialtyp, der Dicke und der Größe des Teils entsprechen. Wenn die Tonnage zu niedrig ist, lässt sich das Metall nicht formen. Ist sie zu hoch, können die Werkzeuge beschädigt werden.
Die Geschwindigkeit beeinflusst die Leistung und die Qualität der Teile. Höhere Geschwindigkeiten bedeuten mehr Teile pro Stunde. Eine zu hohe Geschwindigkeit kann jedoch zu Hitze, Verschleiß oder Verformung der Teile führen. Ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Tonnage und Geschwindigkeit ist der Schlüssel zu einem stabilen, hochwertigen Stanzprozess.
Werkzeugbau in der Blechumformung
Das Werkzeug formt das Metall und definiert das Teil. Die Werkzeugausstattung muss dem Design, dem Material und dem Volumen des Teils entsprechen. Eine gute Werkzeugausstattung bedeutet bessere Teile, weniger Ausschuss und schnellere Durchläufe.
Arten von Matrizen: Einfach, zusammengesetzt und progressiv
- Einfache Stümpfe führen einen Arbeitsgang pro Pressenhub aus, wie Schneiden oder Biegen. Sie werden für Kleinserien oder einfache Teile verwendet.
- Verbundstempel bewältigen mehrere Schnitte in einem einzigen Arbeitsgang. Sie sind hilfreich für Teile, die mehrere Löcher oder Kantenschnitte auf einmal benötigen.
- Progressive stirbt kombinieren viele Schritte in einer Form. Das Metall bewegt sich durch die Stationen und formt Schritt für Schritt die Merkmale. Am besten geeignet für große Serien komplexer Teile.
Komponenten der Matrize: Stempel, Matrizenblock, Abstreifplatte
- Stanzen drückt das Metall in die Matrize. Seine Form entspricht dem Merkmal, das er formt oder schneidet.
- Matrizenblock hält die Form des Teils. Er arbeitet mit dem Stempel zusammen, um das Blech zu formen oder zu schneiden.
- Abstreifplatte hält das Blech fest und entfernt es nach dem Formen aus der Stanze.
Bewährte Praktiken bei der Konstruktion und Wartung von Werkzeugen
Die Werkzeuge müssen präzise, stabil und haltbar sein. Verwenden Sie gehärteten Werkzeugstahl für eine lange Lebensdauer - konstruieren Sie mit Passstiften, Spiel und glatten Übergängen, um Verklemmungen und Defekte zu vermeiden.
Regelmäßige Wartung ist der Schlüssel. Reinigen und überprüfen Sie die Werkzeuge häufig. Achten Sie auf Verschleiß, Risse oder Ablagerungen. Scharfe Kanten müssen scharf bleiben. Ein kleiner Defekt in der Matrize kann viele Teile ruinieren.
Vorteile des Blechstanzens
Das Stanzen von Blechen zeichnet sich durch seine Schnelligkeit, Beständigkeit und Kosteneinsparungen aus. Diese Stärken machen es zur ersten Wahl für viele Produktionslinien, vor allem für hochvolumige Teile.
Hochgeschwindigkeits-Produktion
Stanzen ist schnell. Jeder Pressenhub dauert nur ein paar Sekunden - oder weniger. Folgeverbundwerkzeuge ermöglichen mehrere Aktionen in einem Hub, was die Sache noch mehr beschleunigt.
Kosteneffizienz für große Volumina
Die Werkzeugherstellung kann im Vorfeld teuer sein. Aber sobald die Werkzeuge fertig sind, sinken die Kosten pro Teil schnell. Je mehr Teile Sie herstellen, desto niedriger sind die Stückkosten.
Konsistente Qualität und Reproduzierbarkeit
Jeder Pressenzyklus produziert die gleiche Form, Größe und Oberfläche. Einmal eingestellt, bleibt die Qualität beim Stanzen über Tausende - oder Millionen - von Teilen hinweg stabil.
Materialauswahl für die Stanzerei
Die Wahl des richtigen Materials ist einer der ersten Schritte beim Stanzen. Sie beeinflusst, wie sich das Metall verformt, wie lange das Werkzeug hält und wie das Teil funktioniert.
Häufig verwendete Metalle
- Stahl ist robust und kostengünstig. Er wird in der Automobilindustrie, in Geräten und in der Industrie verwendet. Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ist leicht zu formen. Rostfreier Stahl erhöht die Korrosionsbeständigkeit.
- Aluminium ist leicht und korrosionsbeständig. Es eignet sich für Teile in der Luft- und Raumfahrt, der Elektronik und für Konsumgüter. Es ist weicher als Stahl und lässt sich leicht verformen, erfordert aber möglicherweise eine strengere Prozesskontrolle.
- Kupfer leitet den Strom gut. Es wird für elektrische Kontakte, Anschlüsse und Wärmetauscher verwendet. Es ist weich, so dass es sauber stanzt, aber an Werkzeugen haften bleiben kann.
- Messing ist eine Kupfer-Zink-Legierung. Sie bietet eine gute Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit mit ausgezeichneter Formbarkeit. Sie wird für dekorative Teile, Armaturen und elektrische Komponenten verwendet.
Wie beeinflussen die Materialeigenschaften die Umformung？
Jedes Metall reagiert unterschiedlich auf Druck. Weichere Metalle lassen sich leicht verformen, können sich aber dehnen oder reißen. Härtere Metalle lassen sich nicht umformen und können bei Überbeanspruchung reißen. Die Stanzeinrichtung - Presskraft, Form des Werkzeugs und Hubtiefe - muss auf das Material abgestimmt sein.
Umformbarkeit, Oberflächengüte, Rückfederungund Kaltverfestigung sind allesamt auf die Eigenschaften des Metalls zurückzuführen. Die Kenntnis dieser Eigenschaften hilft, Risse, Falten oder Werkzeugverschleiß zu vermeiden.
Blechdicke, Härte und Duktilitätsfaktoren
- Dicke beeinflusst die Presskraft. Dickere Bleche erfordern eine höhere Tonnage und stärkere Werkzeuge.
- Härte wirkt sich auf den Werkzeugverschleiß aus. Härtere Metalle verkürzen die Lebensdauer der Werkzeuge.
- Duktilität bestimmt, wie weit sich das Metall dehnen kann, ohne zu reißen. Dehnbarere Metalle eignen sich für tiefere Ziehungen und komplexe Formen.
Konstruktionsüberlegungen für gestanzte Teile
Ein gutes Teiledesign macht das Stanzen einfacher, schneller und kostengünstiger. Ein schlechtes Design führt zu Werkzeugverschleiß, Ausschuss oder sogar zu Produktionsausfällen. Diese wichtigen Punkte helfen, bessere Entscheidungen zu treffen.
Teilegeometrie und Komplexität
Einfache Formen sind leichter zu stanzen. Komplexe Merkmale - tiefe Ziehungen, enge Biegungen oder ungerade Winkel - erfordern einen höheren Werkzeug- und Einrichtungsaufwand. Entwerfen Sie Teile mit klaren Linien und weichen Übergängen. Vermeiden Sie scharfe Ecken oder minimale Radien, sofern dies nicht notwendig ist.
Wenn ein Teil Löcher, Biegungen und Ausschnitte benötigt, verwenden Sie ein Layout, das eine reibungslose Prägefolge unterstützt. Folgeverbundwerkzeuge funktionieren am besten, wenn die Geometrie ein schrittweises Umformen ermöglicht.
Toleranzen und Maßgenauigkeit
Stanzen kann enge Toleranzen einhalten, ist aber weniger präzise als CNC-Bearbeitung. Wissen, wo Toleranzen am wichtigsten sind. Wenden Sie engere Toleranzen nur auf kritische Merkmale an, um die Kosten niedrig zu halten.
Berücksichtigen Sie die Rückfederung des Materials, insbesondere bei Biegungen. Verschiedene Metalle verhalten sich nach dem Umformen unterschiedlich. Testen und justieren Sie Werkzeuge auf der Grundlage realer Ergebnisse, nicht nur auf der Grundlage von CAD-Daten.
Minimierung von Abfall und Materialverbrauch
Design für effizienten Materialeinsatz. Legen Sie die Teile eng in den Rohling ein. Vermeiden Sie große Ausschnitte oder seltsame Formen, die unbrauchbare Reste hinterlassen.
Verwenden Sie nach Möglichkeit Standardbogengrößen. Auch die Ausrichtung der Teile sollte berücksichtigt werden, um den Verschnitt zu reduzieren. Weniger Abfall bedeutet niedrigere Kosten und schnellere Durchläufe.
Branchenübergreifende Anwendungen
Stanzteile sind allgegenwärtig. Das Verfahren kommt in vielen Branchen zum Einsatz, die starke, präzise und wiederholbare Komponenten in großem Maßstab benötigen.
Automobilkomponenten
Stanzen ist ein Kernprozess in der Automobilherstellung. Es macht Klammern, RahmenKarosserieteile, Sitzschienen, Batterieabdeckungen und Hitzeschilder.
Strukturen für die Luft- und Raumfahrt
In der Luft- und Raumfahrt werden aus Gründen der Festigkeit und der Gewichtskontrolle gestanzte Teile verwendet. Zu den Standardartikeln gehören Clips, Abschirmungen, Halterungen und Strukturplatten.
Gehäuse für Unterhaltungselektronik
Stanzteile bilden die Außenhüllen und Innenrahmen von Geräten wie Laptops, Telefonen und Haushaltsgeräten. Diese Teile benötigen glatte Oberflächen und feste Passungen.
Gehäuse für medizinische Geräte
Medizinische Produkte benötigen saubere, zuverlässige Komponenten. Teile aus gestanztem Edelstahl und Aluminium werden in Gerätegehäusen, Abschirmungen und Stützrahmen verwendet.
Panels für Industrieanlagen
In Industriemaschinen werden häufig gestanzte Platten, Abdeckungen und Halterungen verwendet. Diese Teile müssen stabil, haltbar und einfach zu montieren sein.
Schlussfolgerung
Das Blechstanzen ist eine schnelle und zuverlässige Methode, um flache Bleche in funktionale Teile zu verwandeln. Es unterstützt die Großserienproduktion, liefert konsistente Ergebnisse und kann mit verschiedenen Materialien arbeiten. Das Stanzen bietet eine skalierbare Lösung für viele Branchen, von Fahrzeugrahmen bis zu Elektronikgehäusen.
Benötigen Sie individuell geprägte Metallteile für Ihr Projekt? Kontaktieren Sie uns heute für ein schnelles Angebot und eine fachkundige Beratung durch unser erfahrenes Ingenieurteam.
Hey, ich bin Kevin Lee
In den letzten 10 Jahren bin ich in verschiedene Formen der Blechbearbeitung eingetaucht und teile hier coole Erkenntnisse aus meinen Erfahrungen in verschiedenen Werkstätten.
Kontakt aufnehmen
Kevin Lee
Ich verfüge über mehr als zehn Jahre Berufserfahrung in der Blechverarbeitung und bin auf Laserschneiden, Biegen, Schweißen und Oberflächenbehandlungstechniken spezialisiert. Als Technischer Direktor bei Shengen bin ich bestrebt, komplexe Fertigungsherausforderungen zu lösen und Innovation und Qualität in jedem Projekt voranzutreiben.
