1000 Konstruktionsbeispiele Werkzeugbau

Teil I Entwerfen von Werkzeugen (S. 1-4)
Gliederung der Umform- und Schneidwerkzeuge und Stanzen
Werkzeuge der Umform- und Schneidtechnik lassen sich grob in Schneid-, Biege- und Prägewerkzeuge sowie Zieh- und Verbundwerkzeuge unterscheiden. Schneidwerkzeuge sind Fertigungsmittel zum Ab-, Aus-, Ein-, Be- und Nachschneiden sowie zum Lochen, Ausklinken und Abgraten von Werkstücken bzw. Zuschnitten aus Tafeln, Streifen, Bändern und Profilen metallischer und auch nichtmetallischer Werkstoffe. Für Art und Ausführung der Werkzeuge sind Stückzahl und geforderte Maßgenauigkeit bestimmend. Beim Verfahren ist zwischen Scherschneiden (Zerteilen zwischen zwei Schneiden, die sich aneinander vorbeibewegen) und Keilschneiden (Messerschneiden, Beißschneiden) zu unterscheiden. Schneidoperationen können auch als Folge ablaufen. Man spricht dann von Folgeschneidwerkzeugen. Sie vereinigen mehrere Schneidoperationen in einem Werkzeug, wobei die einzeln Arbeitsstufen hintereinander waagerecht in technologischer Arbeitsfolge angeordnet sind (max. Blechdicke bis 4 mm).

Beim Feinschneiden entstehen Teile mit völlig glatter, abrissfreier Schnittfläche bei höchster Maßgenauigkeit (Rauhtiefe 2 μm, Toleranz 0.01mm ) Das wird durch einen kleinen Schneidspalt und eine Ringzacke längs der auszuschneidenden Kontur erreicht, die als zusätzliches Werkzeugelement enthalten ist. Der Schneidspalt beträgt etwa 0,5 % der Blechdicke.

Das Verfahren erfordert dreifach wirkende Pressen (Schneidkraft, Gegenhaltekraft, Ringzackenkraft ). Biegewerkzeuge dienen zur Herstellung abgewinkelter Teile. Sie werden als Biegegesenk bezeichnet, wenn V-förmig oder U-förmig gebogen wird. Beim U-Biegen wird häufig mit Gegenhalter gearbeitet, damit sich der Boden des Biegeteils nicht auswölbt. Beim Gesenkbiegen wird die V- oder UForm am exaktesten ausgebildet, wenn am Ende der Umformung ein großer Prägedruck anliegt.

Massivprägewerkzeuge erhalten ihre Führung durch ein Säulenführungsgestell und dienen zur Erzeugung von Oberflächenformen. Die Werkzeuge enthalten die negative Form (Gravur) zu der am Teil herzustellenden Oberflächenform. Man unterscheidet geschlossene (kleine Werkstoffverdrängung) und offene Werkzeuge (Gratbildung und großer Umformgrad). Ziehwerkzeuge für das Tiefziehen von Blechen werden in ihrer konstruktiven Ausführung von der Art des Tiefzugs (1. Zug, Weiterschlag, Stülpzug u.a.) und von der zur Verfügung stehenden Presse (einfachwirkend, doppeltwirkend) bestimmt. Soll auf einer einfachwirkenden Presse tiefgezogen werden, dann muss der Ziehring am Stößel befestigt sein und der Niederhalter zum Ziehkissen betätigt werden.

Eine besondere Art sind Großwerkzeuge, die vorwiegend zur Herstellung von Karosserieteilen eingesetzt werden. Um ein solches Teil herzustellen, braucht man eigentlich einen Satz von Werkzeugen und zwar das Platinenschneidwerkzeug, das Tiefziehwerkzeug sowie Beschneid- und eventuell Lochwerkzeuge. Mitunter kommen auch Abkant-, Biege- und Nachschlagwerkzeuge hinzu.

Zum Beschicken von Großwerkzeugen werden wegen der Größe und Masse der Teile auch Entnahme und Einlegehilfen (Magnetrollen, Auflagen u.a.) integriert. Verbundwerkzeuge sind Fertigungsmittel, die mehrere Verfahren realisieren, wie Zerteilen, Umformen und Fügen. Man kann in Folgeverbund- und Gesamtverbundwerkzeuge unterscheiden. Folgeverbundwerkzeuge vereinigen mehrere Schneid- und Umformoperationen in einem Werkzeug, wobei die einzelnen Arbeitsstufen hintereinander waagerecht in technischer Arbeitsfolge angeordnet sind. Sie werden bei hohen Stückzahlen eingesetzt. Somit wird ein Teil in mehreren Pressenhüben mit je einem Vorschubschritt je Hub gefertigt.

In Gesamtverbundwerkzeugen werden verschiedene Fertigungsverfahren in einem Pressenhub durchgeführt. Eine Spezialität sind Mehrstreifenwerkzeuge, bei denen innerhalb eines Werkzeugs zwei verschiedene Teile aus getrennt einlaufenden Streifen hergestellt und im Kreuzungspunkt der Streifen miteinander gefügt werden. Die Anwendung erfolgt z.B. in der Elektrotechnik/ Feinmechanik für Kontaktklemmen (16).