Berechnung des Stanz- und Matrizenfreistands nach Material und Dicke

Der Stanz- und Stanzfreistand wird normalerweise aus der Blechdicke und einem materialabhängigen Abstandsverhältnis berechnet:

• Aufräumung pro Seite: c = t × r
• Gesamtfreigabe: C = 2c

Hier, t ist die Blechdicke und r ist das Abwicklungsverhältnis als Dezimalzahl. Ein Verhältnis von 10 % pro Seite wird 0.10 in der Formel.

Die Berechnung muss auch die Operation berücksichtigen. Beim Piercing steuert der Stanz normalerweise die fertige Lochgröße. Beim Blanken steuert die Öffnung der Stempel normalerweise die fertige Rohlingsgröße. Dieser Leitfaden konzentriert sich ausschließlich auf diese Berechnung und deren praktische Validierung. Für umfassendere Informationen zu Stanzentypen, Materialien, Toleranzen und Herkunft siehe Stanzen-Stempel-Leitfaden (Schlussfolgerung).

Ein berechnetes Ergebnis ist ein Anfangswert, kein universelles Produktionsergebnis. Materialqualität, Zugfestigkeit, Dickenvariation, Werkzeugverschleiß, Ausrichtung, Pressdurchbiegung und der erforderliche Schnittkantenzustand können alle eine Anpassung rechtfertigen.

Stempel- und Matrisenfreiheitsrechner

Verwenden Sie die folgenden Eingaben:

Eingabe	Was man eingeben sollte
Blechdicke, t	Tatsächliche oder nominale Dicke in mm oder Zoll
Material	Aluminium, Kupfer, Messing, Stahl, Edelstahl oder eine dokumentierte Qualität
Durchlaufverhältnis, r	Eine klar beschriftete per-Seite Prozentsatz
Betrieb	Piercing oder Blanking
Zieldimension	Fertige Lochgröße fürs Piercing oder fertige Rohstoffgröße fürs Blanken

Die Reihenfolge des Rechners lautet:

1. Wandeln Sie den ausgewählten Prozentsatz in eine Dezimalzahl um.
2. Multipliziere die Dicke mit dem Verhältnis, um den Abstand pro Seite zu erhalten.
3. Multiplizieren Sie das Ergebnis pro Seite mit zwei, um die Gesamtfreiheit zu erhalten.
4. Gewähren Sie einen vollständigen Abstand, je nachdem, ob der Vorgang Piercing oder Blanking ist.

Aufräumung pro Seite:
c = t × r

Gesamtfreigabe:
C = 2 × c

Piercing die opening:
Ddie = Dpunch + C

Größe des Blankstanzers:
Dpunch = Dblank − C

Führe die gesamte Berechnung in einem Einheitensystem durch. Wenn die Dicke in Millimetern angegeben wird, sind alle resultierenden Stanz- und Matrismaße in Millimetern. Rechnen Sie die endgültigen Werte nur bei Bedarf in Zoll um.

Material, Dicke, Betrieb und Zielgröße werden eingeführt

Verwenden Sie die tatsächliche Materialdicke, wenn sie verfügbar ist. Nominale Spurwerte können vom gemessenen Bestand abweichen, und dieser Unterschied wird direkt in die berechnete Freigabe übertragen.

Die Materialfamilie liefert ein Anfangsverhältnis, ersetzt jedoch nicht die genaue Qualität. "Stahl" zum Beispiel kann sich auf Materialien mit sehr unterschiedlicher Zugfestigkeit und Schneidverhalten beziehen. Für Hochfeststahl, gehärtetes Material oder eine nicht gelistete Legierung verwenden Sie qualitätsspezifische Daten oder fordern Sie eine technische Überprüfung an, anstatt das nächstgelegene generische Material auszuwählen.

Wählen Sie die Operation sorgfältig aus:

• Piercing: Das erforderliche Merkmal ist das Loch im Blatt.
• Blanking: Das entfernte Teil ist das erforderliche fertige Teil.

Die Eingabe derselben Zielmaße für die falsche Operation ergibt die falsche Stanz- oder Stempelgröße.

Lesen Sie das Ergebnis: Per-Seite-, Gesamt-, Stanz- und Stempelmaße

Ein nützliches Ergebnis sollte mehr als eine Zahl anzeigen. Es sollte Folgendes identifizieren:

• die Materialkategorie;
• das ausgewählte Verhältnis;
• ob dieses Verhältnis pro Seite oder insgesamt ist;
• Freiraum pro Seite;
• Gesamtfreigabe;
• die Dimension, die durch die Operation kontrolliert wird;
• berechnete Schlagstärke;
• berechnete Würfelöffnung;
• metrische und imperiale Äquivalente;
• jegliche Einschränkung des ausgewählten Materials.

Vermeiden Sie es, zu früh abzurunden. Führen Sie den vollständigen berechneten Wert durch die Arithmetik auf und runden Sie dann die endgültige Werkzeugmaße entsprechend der Ziehtoleranz und der praktischen Fertigungslösung.

Wie die Freigaberechnung funktioniert

Der Durchschlags-zu-Die-Freiraum ist der Spalt zwischen der Schneidkante des Lochs und der entsprechenden Schneidkante der Stanze. MISUMI definiert seine empfohlenen Prozentsätze als Clearance pro Seite, das heißt, der Prozentsatz gilt unabhängig auf jede Schneide.

Die Unterscheidung ist wichtig, weil andere Quellen "Stanzenfreiheit" verwenden, um den vollen Unterschied zwischen Stanz- und Matrizenmaßen zu bezeichnen. CONIC definiert beispielsweise die Freigabe als die Differenz zwischen der Stanzmaß und der Stanzmaß, während Roper-Whitney-ähnliche Referenzen auch einen Gesamtwert der Stanzgröße beschreiben können. Ein Prozentsatz kann nicht sicher von einer Formel auf eine andere übertragen werden, bis ihre Konvention bestätigt ist.

Per-Side-Freiraum versus Gesamtfreigabe

Angenommen, ein Rundstanz hat einen Durchmesser von 10,00 mm und eine Matrizenöffnung von 10,20 mm.

Der Maßunterschied ist:

10.20 − 10.00 = 0.20 mm

Das 0.20 mm ist die Gesamt- oder diametrale Clearance. Der Abstand an jeder Schneide ist:

0.20 ÷ 2 = 0.10 mm per side

Konvention	Bedeutung	Wert in diesem Beispiel
Perseitige oder radiale Freiheit	Spalt an einer Schneide	00,10 mm
Gesamt- oder diametrale Clearance	Vollständiger Unterschied zwischen Stanz- und Stanzengrößen	00,20 mm

Wenn ein Diagramm 10 % empfiehlt, pro Seite, berechnen t × 0.10 und dann das Ergebnis für den vollen Stanz-zu-Stempel-Dimensionsunterschied verdoppeln.

Wenn ein Diagramm 20 % empfiehlt, Gesamtfreiheit, berechnen t × 0.20 Einmal. Verdoppeln Sie es nicht nochmal.

Die Basisformeln

Für eine Quelle, die ein Verhältnis pro Seite angibt:

c = t × r

Wobei:

• c = Abstand pro Seite;
• t = Blechdicke;
• r = pro Seite Freigabeverhältnis als Dezimalzahl.

Dann:

C = 2c

Wobei:

• C = Gesamtabstand zwischen Stanz- und Stanzenmaßen.

Für ein 1,0 mm dickes Blatt mit 8 % Abstand pro Seite:

c = 1.0 × 0.08 = 0.08 mm

C = 2 × 0.08 = 0.16 mm

Der Prozentsatz stellt einen Anteil an der Dicke dar. Eine dickere Platte erzeugt daher einen größeren Abstand in den Maßen, selbst wenn das gewählte Verhältnis unverändert bleibt.

Piercing und Blanking nutzen den Freiraum unterschiedlich

Der gleiche Freiraum pro Seite kann in beiden Operationen verwendet werden, wird jedoch auf unterschiedliche Werkzeugmaße angewendet.

Betrieb	Fertiges Stück	Dimension, die normalerweise als Ziel gehalten wird	Paarungsdimension
Piercing	Loch im Laken	Stanzgröße	Die Öffnung der Matrizen ist größer
Blanking	Figur vom Blatt entfernt	Die opening	Der Schlag ist kleiner

Mates Werkzeuganleitung besagt, dass beim Blanken die Dosengröße die Blank-Größe ist und die Stanzmaße aus den Stanzenmaßen berechnet werden.

Piercing-Berechnung

Beim Piercing bestimmt der Stanz normalerweise die Abmessung des fertigen Lochs.

Für einen erforderlichen Lochdurchmesser von Dh:

Dpunch = Dh

Ddie = Dh + C

Wenn das Zielloch 12,00 mm groß ist und die Gesamtfreiheit 0,24 mm beträgt:

• Punch-Größe: 12.00 mm
• Die opening: 12.24 mm

Die entfernte Kugel ist Schrott. Seine Maße und das Kantenbild können dennoch nützliche Hinweise liefern, wenn überprüft wird, ob der Abstand korrekt funktioniert.

Blanking-Berechnung

Beim Blanken ist das entfernte Teil das erforderliche Teil, sodass die Öffnung der Stempel normalerweise seine Außendimension bestimmt.

Für eine erforderliche Leermaß von Db:

Ddie = Db

Dpunch = Db − C

Wenn der erforderliche Rohling 30,00 mm beträgt und der Gesamtabstand 0,24 mm beträgt:

• Die opening: 30.00 mm
• Punch-Größe: 29.76 mm

Das Blankieren kann zusätzliche Anpassungen erfordern, wenn gerade Wände, reduzierte Verjüngung oder eine bestimmte Burnish-Tiefe entscheidend sind. Mate empfiehlt, kritische Blankmaße zu identifizieren und Blanking-Werkzeuge anders als gewöhnliches Piercing zu behandeln.

Anfangsfreiraum nach Material und Dicke

Die folgende Tabelle verwendet die Standardwerte, einseitige Werte veröffentlicht in MISUMIs Auswahlreferenz zur Freigabe. Diese Prozentsätze sind Anfangsreferenzen, keine universellen Einstellungen. Die Materialzustandsetiketten sind die Kategorien der Quelle und sollten mit dem tatsächlichen Halt, der Zugfestigkeit, der Legierung oder dem Anhalten überprüft werden.

Materialkategorie	Zustand	Startfreiheit pro Seite
Aluminiumlegierung	Weich	6 % der Mächtigkeit
Aluminiumlegierung	Medium	8 % der Mächtigkeit
Aluminiumlegierung	Hart	10 % der Mächtigkeit
Kupfer mit hartem Pitch	Weich	8 % der Mächtigkeit
Kupfer mit hartem Pitch	Hart	10 % der Mächtigkeit
Messing	Weich	8 % der Mächtigkeit
Messing	Hart	10 % der Mächtigkeit
Stahl	Extra weich	10 % der Mächtigkeit
Stahl	Weich	12 % der Mächtigkeit
Stahl	Hart	15 % der Mächtigkeit
Edelstahl	Weich	12 % der Mächtigkeit
Edelstahl	Hart	15 % der Mächtigkeit

Zum Beispiel ergibt mittleres Aluminium mit 1,5 mm Dicke bei einem Verhältnis von 8 % pro Seite:

c = 1.5 × 0.08 = 0.12 mm per side

C = 0.24 mm total clearance

Wie man ein Startverhältnis auswählt

Verwenden Sie diese Reihenfolge:

1. Identifizieren Sie die genaue Materialqualität, Legierung oder Anlassung.
2. Bestätigen Sie die gemessene oder toleranzgesteuerte Dicke.
3. Wählen Sie eine veröffentlichte Materialkategorie, die wirklich zum Bestand passt.
4. Bestätigen Sie, ob der Quellprozentsatz pro Seite oder insgesamt angegeben ist.
5. Berechnen Sie den Maßabstand.
6. Prüfen Sie, ob die Presse, das Werkzeugsystem und der erforderliche Kantenzustand eine andere Empfehlung erfordern.
7. Validiere das Ergebnis mit einem Probeschnitt vor der Endproduktion.

Wählen Sie nicht den kleinsten verfügbaren Prozentsatz nur aus, um eine größere Brennzone zu erhalten. Engerer Abstand erhöht die Empfindlichkeit bei der Ausrichtung und kann den Verschleiß beschleunigen.

Wenn die Zugfestigkeit das Materialmenü überschreiben sollte

Für hochfeste Stähle reicht eine breite Auswahl an "Stahl" nicht aus. Die AHSS-Anwendungsrichtlinien Erkenne an, dass der Abstand im Allgemeinen mit steigender Zugfestigkeit steigt, und warne zudem darauf, dass zu großer Abstand bei den höchsten Festigkeiten die Biegspannung der Stanzkanten und das Abplatzrisiko erhöhen kann. Der empfohlene Wert ist daher eine Funktion von Gehalt, Dicke, Zugfestigkeit und der erforderlichen nachgeschalteten Kantenleistung.

Die gleichen Leitlinien berichten, dass historische Weichstahlwerte oft bei etwa 5–10 % der Dicke pro Seite liegen, während die Empfehlungen für stärkere Grade deutlich höher ausfallen können. Es zeigt auch, dass ein Prozentsatz nicht für jede AHSS-Note das beste Ergebnis liefert.

Verwenden Sie qualitätsspezifische Daten oder eine kontrollierte Stanzprobe bei der Arbeit mit:

• AHSS oder ultrahochfester Stahl;
• martensitische Grade;
• gehärtetes Blatt;
• Material mit unsicherer Zugfestigkeit;
• Schaft für spätere Kantendehnung oder -formung vorgesehen;
• Teile mit strengen Anforderungen an Ermüdung oder Bruch.

Warum veröffentlichte Freigabediagramme nicht übereinstimmen

Zwei technisch glaubwürdige Diagramme können unterschiedliche Werte anzeigen, da sie Folgendes verwenden können:

• Konventionen pro Seite versus Total-Clearance;
• verschiedene Materialbedingungen oder Zugfestigkeiten;
• verschiedene Press- und Werkzeugsysteme;
• Präzisions- versus Standardziele;
• unterschiedliche Anforderungen an Grat, Rollover, Poliation oder Werkzeuglebensdauer;
• proprietäre Werkzeugannahmen;
• Verschiedene Dickenbereiche.

Zum Beispiel UniPunchs Taschenrechner veröffentlicht Faktoren von 15 % für Aluminium, 20 % für Weichstahl und 25 % für Edelstahl als "Stanzfreiheit erforderlich", aber die Seite nennt diese Faktoren nicht explizit als per-seiten-Werte. Sie sollten nicht in eine Per-Side-Formel eingefügt werden, ohne die beabsichtigte Konvention zu bestätigen.

CONIC veröffentlicht außerdem verschiedene Übersetzungsverhältnisse für mechanische Maschinen sowie für Servo- oder Hydraulikmaschinen und rät den Nutzern, Zugfestigkeit, Dicke, Maschinengrenzen und einen tatsächlichen Stanztest zu berücksichtigen.

Beispiele für ausgearbeitete Berechnungen

Beispiel für Piercing

Voraussetzung: Stechen Sie ein 10,00 mm großes Loch in 1,20 mm mittleres Aluminium.

Aus der Referenztabelle:

• Material: mittleres Aluminium
• Seite-Verhältnis: 8 %
• Dicke: 1,20 mm

Abstand pro Seite berechnen:

c = 1.20 × 0.08

c = 0.096 mm

Berechnen Sie die Gesamthöhe:

C = 2 × 0.096

C = 0.192 mm

Wenden Sie die Piercing-Maße an:

• Punch-Größe: 10.000 mm
• Die opening: 10.000 + 0.192 = 10.192 mm

Die berechnete Matrizenöffnung kann mit 10,19 mm angegeben werden, wenn diese Rundung mit dem Zieh-, Werkzeugprozess und der Toleranz kompatibel ist. Runden Sie den Zwischenwert pro Seite nicht ab, bevor Sie die Summe berechnet haben.

Blanking-Beispiel

Voraussetzung: Stellen Sie einen 25,00-mm-Rohling aus 1,50 mm Weichmessing her.

Aus der Referenztabelle:

• Material: weiches Messing
• Seite-Verhältnis: 8 %
• Dicke: 1,50 mm

Abstand pro Seite berechnen:

c = 1.50 × 0.08

c = 0.120 mm

Berechnen Sie die Gesamthöhe:

C = 2 × 0.120

C = 0.240 mm

Wenden Sie die Blanking-Dimensionen an:

• Die opening: 25.000 mm
• Punch-Größe: 25.000 − 0.240 = 24.760 mm

Diese Maße sind Berechnungsbeispiele. Die endgültigen Werkzeugmaße hängen weiterhin vom tatsächlichen Material, der Rohstofftoleranz, dem erwarteten Kantentaper, dem Werkzeugzustand und dem Produktionstest ab.

Überprüfen Sie die Schnittkante und den Slug, bevor Sie den Freiraum finalisieren

Eine Formel kann nicht zeigen, was unter Druck passiert. Inspizieren Sie die ersten Probestücke und zum Durchbohren die Slugs.

Eine Schnittkante enthält normalerweise vier beobachtbare Bereiche:

1. Rollover: anfängliche plastische Verformung an der Eingangsseite.
2. Burnish-Zone: der glattere Teil entsteht, während der Punch in das Material einschriert.
3. Bruchzone: der rauere Bereich entsteht, wenn Risse von den Stans- und Stanzkanten ausbreiten.
4. Grat: verdrängtes Material bleibt in der Nähe der Austrittsseite zurück.

Bei AHSS kann allein die Grathöhe irreführend sein, da starke Grade bei relativ wenig Überschlagen oder Graten brechen können. Der allgemeine Übergang von Polierung zu Bruch, die Glattheit der Bruchzone und das Fehlen von sekundärer Scherung oder Kantenschäden können bessere Belege liefern.

Was eine ausgewogene Schnittkante zeigen sollte

Achten Sie auf:

• ein einheitliches Randbild rund um das Merkmal;
• eine definierte Burnish-Zone;
• eine relativ glatte Bruchzone;
• keine ausgeprägte sekundäre Scherung;
• Mahlgrad und Rollover innerhalb der Bauteilanforderung;
• Dimensionen innerhalb der Toleranz;
• ähnliche Ergebnisse bei wiederholten Strichen.

Das ideale Erscheinungsbild hängt von der Anwendung ab. Ein Bauteil, das für das spätere Kantendehnen vorgesehen ist, benötigt möglicherweise einen anderen optimierten Zustand als ein einfaches Freiraumloch.

Anzeichen dafür, dass die Lauffreiheit ungleichmäßig ist

Ungleichmäßiger Glanz, Bruch oder Grat um ein Merkmal deuten oft auf ungleichmäßigen Durchlaufraum und nicht auf einen falschen nominalen Prozentsatz hin.

Mögliche Ursachen sind:

• Stanz- und Stempel-Fehlstellung;
• abgenutzte Führungspfosten oder Buchsen;
• Stanzseitenladung;
• abgenutzte oder beschädigte Schneidkanten;
• unsachgemäß geschärfte Werkzeuge;
• stanzen oder drücken Sie unter Last die Durchbiegung;
• Eine Presse auf einem außer Niveau.

Die AHSS-Richtlinien warnen, dass höhere Schneidlasten die Matrize oder Pressung so weit ablenken oder pressen können, dass der unter statischen Bedingungen gemessene Freiraum verändert wird.

Weitere Details zu Führungselementen, Stanzen, Werkzeugkomponenten und ausrichtungsbedingtem Verschleiß finden Sie unter Leitfaden für die Stanzenkomponenten.

Zu wenig versus zu viel Abstand

Zustand	Typische Zeichen	Prüfungen vor der Änderung des Verhältnisses
Der Abstand ist zu gering	Sekundärscherung, doppelter Bruch, größere Brenntiefe, höhere Stanz- oder Strippbelastung, Abrieb, Galling, schneller Verschleiß, Abplatzen	Bestätigen Sie Ausrichtung, Werkzeugschärfe, tatsächliche Dicke, Materialqualität und ob der Quellwert pro Seite angegeben ist
Freiraum in der Nähe des nutzbaren Bereichs	Beständiges Überschlagen, Politur, Bruch und Grat; stabile Dimensionen; Handhabbare Werkzeugbelastung	Wiederholte Ergebnisse über das gesamte Profil und die Produktionsgeschwindigkeit hinweg bestätigen
Abstand zu groß	Größerer Überschlag, reduzierter Glanz, vergrößerte Bruchzone, Verjüngung, Verzerrung, größerer Mahlgrad in manchen Materialien, schlechtere Maßkontrolle	Überprüfen Sie die Materialfestigkeit, die Pressablenkung, die Stanzgröße, die Stanzengröße und ob der Gesamtwert versehentlich verdoppelt wurde

Der Vergleich von CONIC zeigt, dass größere Freiräume tendenziell das Überschlagen, die Bruchfläche, das Graten und das Verziehen erhöhen, während der enge Freiraum die Schubebene und das Lochgewicht erhöht. Die AHSS-Führung fügt hinzu, dass sehr enge Abstand sekundäre Scherung verursachen kann, während extrem große Freiräume auch Hohlräume, Überschlagschäden oder Schlagkantenspannungen in hochfesten Materialien verursachen können.

Freiraum ist nur eine mögliche Ursache für Werkzeugschäden. Auch Stanzgeometrie, Ausrichtung, Materialfestigkeit, Abziehbedingungen, Verschleiß und Pressverhalten müssen überprüft werden. Für eine umfassendere Versagensanalyse siehe Stanzbruch in Stempelwerkzeugen.

Wenn der Taschenrechner nicht ausreicht

Fordern Sie eine Tooling- oder Prozessüberprüfung an, anstatt sich nur auf die generische Berechnung zu verlassen, wenn die Anwendung Folgendes umfasst:

• AHSS, martensitischer Stahl, gehärtetes Blech oder eine nicht gelistete Legierung;
• sehr kleine Löcher oder schmale Stanzabschnitte;
• komplexe oder asymmetrische Profile;
• feines Blanking;
• kritische Anforderungen an Grat, Verjüngung, Ermüdung oder Kantendehnung;
• enge, leere Dimensionen;
• große Materialdickenschwankungen;
• wiederkehrende Probleme mit Schnecken, Absplittern oder Bruch;
• sichtbar ungleichmäßige Freiräume rund um das Merkmal;
• unsichere Materialqualität oder Zugfestigkeit;
• pressespezifische Mindestfreigabeschränkungen.

Feinblanking sollte diesen allgemeinen Taschenrechner nicht unverändert verwenden. Es verwendet spezialisierte Sicherungen und deutlich kleinere, prozessspezifische Freigaben. Die technischen Leitlinien von MISUMI bezeichnen es als separate, verschleißintensive Anwendung, die eine andere Freibehandlung erfordert.

Informationen, die in eine Zeichnungs- oder Werkzeugüberprüfung aufgenommen werden sollten

Bereiten Sie folgende Informationen vor:

• exakte Materialqualität, Legierung oder Temper;
• Nenndicke- und Dickentoleranz;
• Zugfestigkeit oder Härte, wenn bekannt;
• Durchstich- oder Blanking-Operation;
• Ziel fertige Dimension;
• dimensionale Toleranz;
• akzeptabler Grad oder Kantenzustand;
• Stempel- und Stempelprofil;
• Presse- oder Werkzeugsystem;
• aktuelle Freigabekonvention;
• Fotografien oder Proben der Schnittkante und des Slugs;
• aktuelle Symptome wie ungleichmäßiger Grat, sekundäre Scherung, Probleme mit der Schnecke oder Schlagschäden.

SunshinePro-Listen Stempelwerkzeuge und Stifte und erklärt, dass es Standardkomponenten sowie maßgeschneiderte Teile basierend auf Zeichnungen liefert.

Für ein nicht standardmäßiges Material, kritische Toleranz oder ungelöste Produktionsprobleme, kontaktieren Sie SunshinePro mit Materialspezifikation, Dicke, erforderlichem Einsatz, Zielmaßen und einer verfügbaren Zeichnung oder Probe. Der berechnete Wert kann dann mit der tatsächlichen Anwendung verglichen werden, anstatt als universelle Einstellung behandelt zu werden.