Stanzen vs. Lochen vs. Durchstechen: Ein Insider-Leitfaden zum Schneiden von Metall

Mein Name ist Clive, und ich habe mehr Zeit in Fabrikhallen verbracht, als ich zugeben möchte. Im Laufe der Jahre sind unzählige technische Zeichnungen auf meinem Schreibtisch gelandet. Und eines der schnellsten Anzeichen dafür, dass ich es mit einem unerfahrenen Konstrukteur zu tun habe, ist seine Ausdrucksweise. Er spricht von einem „gestanzten Umfang“, wenn er ein ausgestanztes Teil meint, oder von einem „ausgestanzten Loch“, wenn er ein Stanzmerkmal meint.

Für einen Außenstehenden mag das wie Haarspalterei klingen. Für einen Werkzeugmacher ist es der Unterschied zwischen dem Herstellen eines Zuckerkekses und dem Ausstechen des Lochs in einem Donut. In beiden Fällen verwendet man einen Ausstecher, aber der Absicht—Was Sie behalten wollen und was Sie wegwerfen wollen — ist das genaue Gegenteil.

Eine falsche Verwendung dieser Terminologie kann zu Verwirrung, falschen Zitaten und Zeitverschwendung führen. Die korrekte Anwendung zeigt hingegen, dass Sie die Grundlagen der Teilefertigung verstehen. Lassen Sie uns also ein für alle Mal Klarheit schaffen. Wir werden die drei grundlegenden Prozesse im Detail durchgehen. Blechbearbeitung Damit Sie sie nie wieder verwechseln.

Gibt es dazu eine Kurzanleitung?

Bevor wir ins Detail gehen, beginnen wir mit dem SpickzettelDas ist der entscheidende Unterschied. Wenn Sie sich nur eine Sache aus diesem Leitfaden merken, dann diese Tabelle.

Ganz einfach, oder? Der Unterschied lässt sich letztendlich auf Folgendes zurückführen: AbsichtWollen Sie den Keks oder das Loch backen? Sobald Sie das verstanden haben, haben Sie schon 90 % geschafft. Jetzt tauchen wir ein in die Physik dessen, was an der Spitze der Technologie tatsächlich passiert.

Was geschieht eigentlich beim Schneiden von Blech?

Ob wir es nun Auslöschen, Durchschlagen oder Durchdringen nennen, die zugrunde liegende Physik ist dieselbe. Wir sind nicht Metall schneiden So wie ein Messer einen Apfel schneidet. Wir sind scherend Es handelt sich um einen kontrollierten, mit hoher Kraft durchgeführten Bruchvorgang.

Wie funktionieren die Werkzeuge?

Für jeden Schervorgang wird ein aufeinander abgestimmter Werkzeugsatz verwendet: ein Punsch und einem sterben.

• Der Schlag: Dies ist der männliche Teil des Werkzeugs. Er ist am Pressstempel befestigt und bewegt sich nach unten. Er hat die Form des zu erzeugenden Merkmals (entweder die Kontur Ihres Rohlings oder die Form Ihres Lochs).
• Der Würfel: Dies ist der weibliche Teil des Werkzeugs. Es handelt sich um einen festen Block mit einer Öffnung, die exakt zum Profil des Stempels passt. Blech liegt oben auf dem Würfel.

Der Schlag senkt sich und drückt den Blech in die Matrizenöffnung und scheren Sie sie ab.

Welche drei Phasen umfasst ein Scherenschnitt?

Beim Auftreffen des Stempels bricht das Metall nicht sofort. Es durchläuft innerhalb eines Sekundenbruchteils drei deutlich unterscheidbare Phasen:

1. Plastische Verformung: Der Stempel drückt das Material zunächst nach unten und biegt es in die Matrizenöffnung. Die obere Schnittkante beginnt sich umzurollen. Dies wird als Umknicken bezeichnet. Roll.
2. Durchdringung (Polieren): Mit zunehmender Kraft dringt der Stempel in das Material ein und erzeugt einen glatten, glänzenden, vertikalen Streifen an der Schnittkante. Dies ist der polieren Zone, in der das Material in direktem Hochdruckkontakt mit dem Werkzeug stand.
3. Fraktur: Die Spannung wird zu groß, und das Material bricht. Der Schnitt breitet sich sowohl von der Stempel- als auch von der Matrizenkante aus, bis die beiden Bruchlinien aufeinandertreffen. Dadurch entsteht an der Schnittkante ein rauerer, matter wirkender Bereich, der als Bruchkante bezeichnet wird. Fraktur Zone.

Eine perfekt geschnittene Kante, die diese drei deutlich erkennbaren Zonen zeigt, ist das Zeichen für ein gut konstruiertes Werkzeug und einen ordnungsgemäß durchgeführten Prozess.

Warum ist die „Freigabe“ so wichtig?

Das ist das Geheimrezept. Angebote Das ist der winzige Spalt zwischen Stempel und Matrize, der sich ringsum befindet. Es handelt sich nicht um eine lückenlose Passung. Dieser Spalt ist beabsichtigt und absolut notwendig. Er wird üblicherweise als Prozentsatz der Materialstärke angegeben (z. B. „5 % Spiel“).

• Zu geringe Bodenfreiheit: Die Bruchzonen treffen nicht richtig aufeinander. Die Maschine muss das Material buchstäblich zweimal abscheren, was enormen Kraftaufwand erfordert. Dies führt zu übermäßigem Werkzeugverschleiß, hohen Graten am Werkstück und kann sogar die Presse beschädigen.
• Zu viel Freiraum: Das Material wird übermäßig in die Matrize gezogen, bevor es bricht. Dies führt zu einer starken Überrollung, einer sehr spitz zulaufenden Schnittkante und einem großen, gefährlichen Grat.
• Genau die richtige Freifläche: Die Brüche verlaufen sauber und treffen sich perfekt in der Mitte. Dadurch wird der Kraftaufwand minimiert, eine besonders saubere Kante mit minimalem Grat erzeugt und die Standzeit des Werkzeugs maximiert.

Das korrekte Spiel hängt von der Materialart und ihrer Dicke ab. Ein guter Werkzeugmacher kennt diese Werte auswendig.

Was ist Stanzen und warum ist es die Grundlage des Prägens?

Konzentrieren wir uns nun auf den ersten und häufigsten unserer Arbeitsgänge. Beim Stanzen liegt unser gesamter Fokus auf dem auszuschneidenden Materialstück. Der Rohling ist das Werkstück.

Stellen Sie sich vor, Sie fertigen das Metallgehäuse für ein neues Smartphone an. Sie beginnen nicht mit einem perfekt auf das Smartphone zugeschnittenen Stück Aluminium. Sie beginnen mit einer riesigen Spule aus Aluminiumblech Das ist einen Meter breit. Der allererste Schritt besteht darin, dieses Bogenmaterial in eine Druckmaschine einzuführen und leer die rechteckige Umrisslinie HandyhülleDas kleine Rechteck, das Sie gerade ausgeschnitten haben, ist Ihr „Rohling“ und wird für die nächsten Arbeitsschritte (wie Biegen und Lochen) verwendet. Das große Blech mit dem rechteckigen Loch ist nun der Abfall.

Wie funktioniert der Stanzvorgang Schritt für Schritt?

1. Futter: Das Blech wird in die Presse eingeführt und über der Matrize positioniert.
2. Position: Das Blech wird präzise positioniert, oft mithilfe von Führungsstiften.
3. Schlaganfall: Der Pressstempel senkt sich ab und treibt den Stempel durch das Material in die Matrize.
4. Auswerfen: Das ausgestanzte Stück – der Rohling – wird aus der Matrize gedrückt, meist durch ein federbelastetes Pad oder einen Druckluftstoß. Es fällt in einen Auffangbehälter und ist bereit für den nächsten Arbeitsschritt. Der Restrohling wird weiterhin aus der Presse befördert.

Was sind die verräterischen Anzeichen für ein unbenutztes Teil?

Betrachtet man die Kante eines gestanzten Teils, kann man erkennen, welche Seite in der Presse oben lag. Die Seite, die dem Stempel zugewandt war, weist eine glatte, abgerundete Oberfläche auf. RollDie Seite, die dem Stempel zugewandt war, weist die schärfere Kante und möglicherweise einen winzigen Grat an der Bruchstelle auf.

Wo würde ich in der realen Welt auf Blackouts stoßen?

Das Ausschneiden ist allgegenwärtig. Es ist der erste Schritt für Millionen von Produkten.

• Prägung: Die runden Münzen für Pennys, Dimes und Quarters werden alle aus Spulen aus Metall ausgestanzt. Metall vor dem Stanzen mit einem Design.
• Unterlegscheiben: Eine einfache Unterlegscheibe ist ein klassisches Stanzteil.
• Bleche für Elektromotoren: Die dünnen, filigranen Stahlscheiben, die zum Kern eines Elektromotors gestapelt werden, werden zu Tausenden mittels Hochgeschwindigkeitsstanzen hergestellt.
• Dosendeckel: Der runde Deckel einer Konservendose wird aus einem Blech ausgestanzt, bevor die Aufreißlasche geformt wird.

In all diesen Fällen ist das herausgeschnittene Stück genau der wertvolle Teil, den wir behalten wollen.

Was ist Stanzen und wie unterscheidet es sich vom Ausschneiden?

Stanzen ist das Spiegelbild des Ausstanzens. Beim Stanzen konzentrieren wir uns auf das größere Werkstück, in das wir ein Loch stanzen. Der herausgeschnittene Rest ist der Abfall.

Kehren wir zu unserer Smartphone-Hülle zurück. Die rechteckige Form haben wir bereits ausgeschnitten. Jetzt müssen wir noch die Löcher für die Kameralinse, den Ladeanschluss und die Lautstärketasten hinzufügen. Wir nehmen den Rohling, legen ihn in eine andere Matrize und stanzen mit kleineren Stempeln diese Öffnungen aus. Die kleinen Aluminiumkreise und -ovale, die dabei entstehen, werden gesammelt und dem Recycling zugeführt. Unser Werkstück – die Handyhülle mit den neuen Löchern – behalten wir.

Ist das nicht einfach nur eine umgekehrte Ausblendung?

Konzeptionell ja. Die Physik des Schnitts ist identisch. Man hat immer noch einen Stempel, eine Matrize, den Freiraum und die drei Scherzonen (Umknicken, Glätten, Brechen). Der einzige Unterschied ist Ihre Standpunkt.

Beim Stanzen bildet die Außenseite des Stempels die entscheidende Schneide, die den Umfang des Werkstücks definiert. Beim Lochen hingegen bestimmt die Außenseite des Stempels die entstehende Öffnung, und die Matrizenöffnung stützt das zu erhaltende Werkstück.

Wo liegt die Stärke des Boxens?

Beim Stanzen geht es darum, einem bestehenden Bauteil zusätzliche Funktionen hinzuzufügen.

• Lüftung: Das Lochraster auf der Rückseite eines Desktop-Computergehäuses oder eines Serverschrankgeräts entsteht durch Stanzen.
• Stecktafel: Die klassische Lochwand für die Werkstatt ist nichts anderes als eine große Hartfaserplatte, in die ein Lochraster gestanzt wurde.
• Befestigungsbohrungen: Jede Metallhalterung oder jedes Metallchassis weist gestanzte Löcher für Schrauben, Bolzen oder Nieten auf.

Nachdem Sie nun den Unterschied zwischen dem Herstellen des Kekses (Ausstechen) und dem Herstellen des Lochs im Donut (Ausstechen) kennen, wollen wir uns mit der subtilen Kunst des Lochens befassen und sehen, wie alle drei Schritte in einer echten Fabrikhalle zusammenwirken.

Was ist Piercing und wie unterscheidet es sich vom Schlagen?

Hier können selbst erfahrene Designer ins Straucheln geraten. In 90 % der Fälle können die Begriffe „Lochen“ und „Stochern“ synonym verwendet werden. In beiden Fällen wird ein Loch in ein Blech gestanzt, der Rest ist Abfall. Wenn man ein gestochenes Loch als Loch bezeichnet, ist jeder sofort klar, was gemeint ist.

In der spezialisierten Welt des Werkzeug- und Formenbaus gibt es jedoch einen subtilen, aber wichtigen Unterschied.

Lochung Im Allgemeinen bezeichnet der Begriff den Vorgang, bei dem mit einem Stempel in Standardform (rund, quadratisch, länglich) ein Werkstück entfernt und ein Loch dieser Form erzeugt wird.

Piercings ist ein Oberbegriff, der sich auf zwei spezifische Szenarien beziehen kann:

1. Ein Loch erzeugen ohne eine Nacktschnecke erzeugen.
2. Die Schaffung eines komplexeren Features, das nicht nur ein einfaches Loch ist.

Wie kann man ein Loch ohne Projektil machen?

Hier kommt die Raffinesse des Werkzeugs zum Tragen. Anstelle eines flachen Stempels kann man einen scharfen, spitzen Stempel (ähnlich einer Lanze) verwenden. Beim Herunterdrücken schneidet dieser Stempel kein Stück aus dem Material heraus. Stattdessen durchdringt er das Metall und drückt das Material nach außen, wodurch auf der anderen Seite eine Erhebung oder ein Loch entsteht.

• Wieso würdest du das machen? Dies geschieht häufig, um eine stabilere Verbindung herzustellen. Das extrudierte Material kann mit einem Gewinde versehen werden (ein Verfahren namens „Gewindeschneiden“), wodurch ein größerer Gewindeeingriff als im ursprünglichen dünnen Blech erzielt wird. Es ist eine elegante Methode, einen Gewindeansatz zu erzeugen, ohne eine separate Mutter an das Bauteil schweißen zu müssen. Dieses Verfahren ist in der Automobil- und Haushaltsgeräteindustrie weit verbreitet. Herstellung.

Welche anderen Merkmale entstehen durch Piercings?

Durchstechen kann auch dazu genutzt werden, Merkmale zu schaffen, die mehr als nur Löcher sind.

• Lüftungsschlitze: Denken Sie an die Lüftungsschlitze an einem elektrischen Gehäuse. Diese werden oft mit einem Stanzwerkzeug hergestellt, das das Material abschneidet. Metall an drei Seiten und dann biegt Die Materiallasche stülpt sich nach außen und bildet so eine Entlüftungsöffnung. Es entsteht kein Materialvorsprung.
• Gebote: In ein Blech kann ein kleiner Schlitz gestochen werden, und das Material kann nach oben oder unten geformt werden, um direkt aus dem Grundmetall eine Positionierungslasche oder eine Federklammer zu erzeugen.

Die goldene Regel: Stanzen ist eine Form des Lochens, aber nicht jedes Lochen ist Stanzen. Lochen ist die Oberkategorie für die Herstellung von Innenmerkmalen. Stanzen ist die häufigste Unterkategorie, bei der ein Rohling entfernt wird, um ein einfaches Loch zu erzeugen.

Welches Verfahren gewinnt im direkten Vergleich?

Man wählt nicht eins aus. gegenüber die anderen. Sie sind ein Team. Sie sind verschiedene Schritte im selben gesamten Herstellungsprozess. StempelnEs ist kein Wettbewerb, sondern eine Abfolge von Ereignissen. Man hat fast immer zuerst einen Blackout, dann schlägt oder sticht man zu.

Können Sie mir an einem realen Bauteil zeigen, wie das funktioniert?

Betrachten wir die Herstellung eines gängigen, einfachen Bauteils: eines Montagehalterung für ein Computer-Netzteil.

Es ist ein täuschend einfach aussehendes Stück Stahl, aber es nutzt alle drei unserer Arbeitsschritte in einer spezifischen und logischen Reihenfolge.

Welche Eigenschaften hat das Teil?

1. Die Gesamtform: Es handelt sich um ein flaches, annähernd L-förmiges Stück Metall.
2. Befestigungsbohrungen: Es hat vier kleine, runde Löcher für die Schrauben, mit denen es am Computergehäuse befestigt wird.
3. Lüftung: Es verfügt über ein Gitter aus sechseckigen Löchern, durch das Luft zur Kühlung hindurchströmen kann.
4. Öffnung für das Netzkabel: Eine große, abgerundete rechteckige Öffnung für das Hauptstromkabel.
5. Abstandshalter: Zwei kleine, erhabene Ansätze mit Gewindelöchern zur Montage der Leiterplatte.

Wie würden wir das herstellen? (Die Clive-Methode)

Wenn mir ein Kunde diesen Entwurf vorlegen würde, würde ich folgenden Fertigungsablauf planen. Wir würden etwas bauen, das man als … bezeichnet. Progressive sterben, wobei eine Stahlspule durch ein sehr langes, mehrstufiges Werkzeug geführt wird, das all diese Arbeitsgänge in einer einzigen Presse ausführt.

• Station 1: Die Pattsituationen durchbrechen: Warum machen wir das zuerst? Weil wir das Metall nach oben formen. Am besten geschieht dies, solange das Werkstück noch an der breiteren, stabilen Stahlspule befestigt ist. Ein spezielles Stanzwerkzeug senkt sich ab und erzeugt die Gewindevorsprünge für unsere Gewindebohrungen. Es entsteht kein Rohling.
• Station 2: Vorbohrungen: Wir stanzen zwei sehr kleine, präzise Löcher nahe den Kanten des Werkstücks. Diese dienen nicht der Schraubenaufnahme, sondern als Führungslöcher. In den nachfolgenden Arbeitsgängen greift ein Stift in diese Löcher ein, um die perfekte Ausrichtung des Streifens bei jedem Pressvorgang zu gewährleisten.
• Station 3: Stanzen der Befestigungslöcher: Mithilfe von vier kleinen, runden Stempeln stanzen wir die vier Schraubenlöcher. Die winzigen runden Stanzteile fallen durch die Matrize und werden als Abfall aufgefangen.
• Station 4: Durchstechen des Lüftungsgitters: Mithilfe eines komplexeren Stempels mit Dutzenden von Sechskantstiften stanzen wir das gesamte Kühlgitter in einem einzigen Arbeitsgang. Ein Schwall winziger Sechskantspäne fällt als Abfall ab.
• Station 5: Öffnen der Netzkabelöffnung: Mit einem großen, abgerundeten rechteckigen Stempel erzeugen wir die Hauptöffnung. Der große Stempelrohling ist Abfall.
• Station 6: Abriegelung des letzten Perimeters: Nachdem alle inneren Merkmale gefertigt sind, erfolgt die letzte Arbeitsstation: ein Stanzstempel. Dieser Stempel hat die Form des endgültigen L-förmigen Umfangs unserer Halterung. Er senkt sich ab und trennt das fertige Teil vom Trägerstreifen (dem Restgerüst) ab.

Das fertige Teil landet in einem Behälter, und das Restgerüst, das nun wie ein langes Band aus Schweizer Käse aussieht, wird zerkleinert und zum Recycling geschickt.

Warum ist diese Reihenfolge so wichtig?

Beachten Sie, dass wir alle Lochvorgänge (Stanzen/Durchstechen) durchgeführt haben. bevor we Das Ende des Teils wurde abgeschnitten Umriss (Aussparung). Warum?

• Stabilität: Die Bearbeitung eines breiten, durchgehenden Materialstreifens ist wesentlich stabiler und genauer als der Versuch, Tausende kleiner Einzelteile zu handhaben und zu positionieren.
• Verzerrung: Durch das Stanzen vieler Löcher können Spannungen im Metall abgebaut und leichte Verformungen verursacht werden. Es ist ratsam, dies vor dem endgültigen, präzisen Ausschneiden des Umfangs zu tun.

Am Ende der Linie haben Sie ein perfekt verarbeitet Ein Teil, das keinerlei Handhabung oder manuelle Positionierung erforderte – nur den unerbittlichen, präzisen Rhythmus der Stanzpresse. Und alles begann mit dem Verständnis des grundlegenden Unterschieds zwischen dem Beibehalten des Kekses und dem Beibehalten des Donutloches.

Endgültiges Urteil: Was ist also die wichtigste Erkenntnis?

Stanzen, Lochen und Lochen sind keine konkurrierenden Technologien. Sie bilden das grundlegende Vokabular des Scherprozesses und beschreiben verschiedene Schritte mit unterschiedlichen Zielen.

• Blanking auswählen wenn Ihr Ziel darin besteht, ein Teil abzuschneiden   eines größeren Blattes. Ihr Fokus liegt auf dem Stück, das Sie entfernen.
• Wählen Sie „Stanzen“. wenn Ihr Ziel darin besteht, ein Loch zu machen in ein Teil. Ihr Fokus liegt auf dem Teil, den Sie zurücklassen.
• Verwenden Sie den Begriff Piercing. wenn Sie ein Loch erzeugen, ohne einen Rohling zu entfernen (wie bei einer aufgespießten Struktur) oder als allgemeiner, allumfassender Begriff für die Erzeugung jeglicher innerer Merkmale.

Diese Unterscheidung zu beherrschen ist der erste Schritt zur Entwicklung von Bauteilen, die nicht nur funktional, sondern auch optimal für die Fertigung ausgelegt sind. Es ist die Sprache der Produktionshalle, und jetzt sprechen Sie sie fließend.

Wo kann ich mehr erfahren?

1. Gesellschaft der Fertigungsingenieure (SME): SME ist eine hervorragende Fachorganisation mit einer Fülle von Ressourcen, technischen Abhandlungen und Schulungsmaterialien zu allen Aspekten der Fertigung, einschließlich Stanzen und Werkzeugbau. sme.org
2. Proto Labs: Während sie sich auf die Produktion kleinerer Stückzahlen konzentrieren, bieten sie online Designleitfäden und Artikel zu diesem Thema an. Blechbearbeitung sind ausgezeichnet. Sie bieten klare, leicht verständliche Erklärungen von Konzepten wie Freiraum, Graten und prozessgerechter Konstruktion. protolabs.com/resources/design-tips/
3. Thomasnet: Eine industrielle Beschaffungsplattform mit einer umfangreichen Bibliothek technischer Artikel. Ihre Leitfäden zum Stanzen, Ausklinken und Lochen bieten hervorragende Überblicke über die Prozesse und ihre Anwendungen. thomasnet.com
4. „Handbuch für Werkzeugkonstruktion“ von David A. Smith: Für ein wirklich tiefgehendes, ingenieurtechnisches Verständnis ist dies ein Standardwerk. Es ist die Bibel für Werkzeugmacher und deckt alles ab, von der Physik des Scherens bis hin zur Konstruktion komplexer Folgeverbundwerkzeuge.

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