VDI 3120-2015 Cast steel wall thicknesses in large stamping and forming dies - Design references for tools with more than 1000 mm side length.pdf

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1、ICS 25.120.10 VDI-RICHTLINIEN Juni 2015 June 2015 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Gusswanddicken in Stanzerei-Growerkzeugen Konstruktionsempfehlungen fr Werkzeuge mit mehr als 1000 mm Seitenlnge Cast steel wall thicknesses in large stamping and forming dies Design references for tools with more than 100

2、0 mm side length VDI 3120 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktion und Logis

3、tik (GPL) Fachbereich Produktionstechnik und Fertigungsverfahren VDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 3: Betriebsmittel VDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 2: Fertigungsverfahren VDI-Handbuch Produktentwicklung und Konstruktion Vervielfltigungauchfr

4、innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgabe:14.04 Entwurf,deutschFormeredition:14/04Draft,in German onlyZu beziehen durch /Available atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten /AllrightsreservedVerein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseld

5、orf2015Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Normative Verweise 3 3 Gietechnische Hinweise . 3 4 Werkstoffauswahl . 4 5 Doppeltwirkende Ziehwerkzeuge 4 6 Einfachwirkende Ziehwerkzeuge . 5 7 Schneid- und Lochwerkzeuge . 7 8 Abkant-, Hochstell- und Nachsc

6、hlagwerkzeuge . 7 9 Erleichterungslcher zur Gewichtsreduzierung . 7 Schrifttum 8 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 3 3 Casting instructions . 3 4 Selection of materials . 4 5 Double-action drawing dies . 4 6 Single-action drawing dies 5 7 Cutting and punching d

7、ies 7 8 Folding, flange and reshaping dies. 7 9 Lightening holes for weight reduction 7 Bibliography 8 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 2 VDI 3120 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2015 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie i

8、st entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung

9、 des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this standard has been developed in st

10、rict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standa

11、rd without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. Einleitung In der Richtlinie werden Empfehlungen zu Min-destwanddicken von Sta

12、nzerei-Growerkzeugen fr die Blechumformung angegeben. Die angege-benen Werte bercksichtigen nur die gietechni-schen Anforderungen. Die Richtlinie ist nach der jeweiligen Umformaufgabe und dem Bauteilbe-reich gegliedert. Introduction This standard makes recommendations about min-imum wall thicknesses

13、 in large stamping and form-ing dies for sheet metal forming. The values indi-cated take account of casting requirements only. The standard is structured according to the respec-tive forming operation and the component area. 1 Anwendungsbereich Die Angaben in den Tabellen dieser Richtlinie haben Glt

14、igkeit fr Stanzwerkzeuge mit mehr als 1000 mm Seitenlnge. Die angegebenen Werte sind empfohlene Mindest-wanddicken aus Sicht der gietechnischen Not-wendigkeit. Erfordert die Konstruktion hhere Wanddicken, so sind diese anzuwenden. Werkzeuge mit extremen Beanspruchungen sind zur Gewhrleistung der Bau

15、teilsteifigkeit und zur Vermeidung von Rissgefahr unbedingt auf die Notwendigkeit hherer Wanddicken zu prfen, das gilt z. B. fr Umformwerkzeuge fr hchstfeste Bleche Werkzeuge mit sehr groen Abmessungen, mit gegebenenfalls hheren Bauteileigenspann-ungen innere Sttzrippen unter druckbelasteten Struk-t

16、uren Alle Maangaben beziehen sich auf Fertigmae, das heit, notwendige Gussaufmae sind noch hinzuzu-fgen. Bei einem Abstand der Rippen 400 mm oder bei einer Verdickung der Formflche mssen die Tabellenwerte in Abschnitt 5 bis Abschnitt 8 entsprechend prozentual vergrert werden. Bei komplexen Werkzeuge

17、n empfiehlt sich gene-rell die Abstimmung der Dimensionierung mit der beauftragten Gieerei. 1 Scope The data in the tables of this standard apply to stamping tools with a side length of more than 1000 mm. The values indicated are recommended minimum wall thicknesses with regard to casting require-me

18、nts. If the design calls for greater wall thick-nesses, these must be provided. It is essential to check whether tools (dies) subject to extreme loads need thicker walls to ensure com-ponent rigidity and to avoid the risk of cracking. This applies, for example, to forming dies for high-strength shee

19、t steel dies with very large dimensions, some compo-nents of which may have higher residual stresses internal stiffening ribs beneath pressurised structures All dimensions refer to finished dimensions, i.e. casting allowances are to be added. The tabular values in Section 5 to Section 8 must be incr

20、eased proportionally if the distance between ribs is great-er than 400 mm or if there is a thickening in the forming area. With complex dies it is generally advisable to de-termine the dimensions in consultation with the appointed foundry. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand

21、 2015-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2015 VDI 3120 3 2 Normative Verweise Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieser Richtlinie erforderlich: DIN CEN ISO/TS 8062-2*DIN SPEC 91184:2014-03 Geometrische Produktspezifikationen (GPS); Ma-, Form- und

22、 Lagetoleranzen fr Formteile; Teil 2: Regeln (ISO/TS 8062-2: 2013); Deutsche Fassung CEN ISO/TS 8062-2:2013 DIN EN ISO 8062 Geometrische Produktspezifika-tion (GPS); Ma-, Form- und Lagetoleranzen fr Formteile VDI 3381:2012-01 Schaumstoffmodelle; Konstruk-tionshinweise fr Werkzeugteile aus Gusseisen

23、und Stahlguss 2 Normative references The following referenced documents are indispen-sable for the application of this standard: DIN CEN ISO/TS 8062-2*DIN SPEC 91184:2014-03 Geometrical Product Specifications (GPS); Di-mensional and geometrical tolerances for moulded parts; Part 2: Rules (ISO/TS 806

24、2-2: 2013); German version CEN ISO/TS 8062-2: 2013 DIN EN ISO 8062 Geometrical product specifica-tions (GPS); Dimensional and geometrical toler-ances for moulded parts VDI 3381:2012-01 Polysterene foam patterns; De-sign instructions for cast iron and cast steel dies 3 Gietechnische Hinweise Umfassen

25、de Konstruktionshinweise zur gietech-nischen Gestaltung von Stanzerei-Growerk-zeugen, insbesondere von Ziehwerkzeugen und Stahlgussteilen, gibt die Richtlinie VDI 3381. Die Richtlinie ist zur Festlegung von speisungsrelevan-ten Rippen und deren Wanddickenbemessung er-forderlich. Fr den Rohguss gelte

26、n die Toleranzen nach DIN EN ISO 8062 und DIN CEN ISO/TS 8062-2*DIN SPEC 91184. Kann ein Rohguss mit diesen Tole-ranzen nicht verwendet werden, mssen die ent-sprechenden Stellen mechanisch bearbeitet wer-den. Die angegebenen Toleranzen sind besonders zu beachten, wenn von zwei aneinanderstoenden Flc

27、hen eine bearbeitet wird und die andere roh bleibt (Freiguss). Fr Stahlgussteile und Ziehwerkzeugteile aus Gusseisen mit Kugelgrafit gelten besondere gie-technische Anforderungen. Bei der Konstruktion des Werkzeugs ist insbeson-dere auf die Krafteinleitung in das Werkzeug im spteren Betrieb zu achte

28、n sowie auch auf eine gute gietechnische Gestaltung. Die gietechnische Gestaltung beinhaltet nicht nur die eigentliche Gestaltung des Gusskrpers, son-dern auch Detailfestlegungen wie die Rippenstrke und den Rippenverlauf zur Verbesserung der Speisungsbedingungen der Wirkflchen von Ziehwerkzeugen, di

29、e Dimensionierung der Rippenabstnde so, dass keine zu engen Kernrume und damit Wrmezentren als Ausgangspunkte fr Lunker entstehen, die Bestimmung der Sttigungsweite bei Stahl-guss, 3 Casting instructions Standard VDI 3381 provides comprehensive in-structions for the design of casting moulds for larg

30、e stamping and forming dies, in particular drawing dies and steel castings. This standard is required to determine feeding-related ribs in re-gards to their geometries and thicknesses. The tolerances stipulated in DIN EN ISO 8062 and DIN CEN ISO/TS 8062-2*DIN SPEC 91184 apply to raw castings. If a r

31、aw casting cannot be used with these tolerances, the relevant areas are to be machined mechanically. It is particularly important to observe the indicated tolerances if there are two abutting surfaces, one of which is to be machined and the other to remain raw (free casting). Special technical requi

32、rements apply to steel cast-ings and drawing die parts made from spheroidal graphite (ductile) cast iron. When designing the die, particular consideration is to be given to the force applied to the die during subsequent use as well as to a good casting config-uration. The casting configuration inclu

33、des not only the actual design of the cast body, but also detailed specifications such as the rib strength and rib pattern required to im-prove feeding conditions at the active surfaces of drawing dies, dimensioning of the rib spacing so as to prevent too narrow core areas leading to hotspots which

34、provide a starting point for shrinkage cavities, determination of the saturation range for cast steel, B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 4 VDI 3120 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2015 das Setzen von Speisern bei Stahlguss zur V

35、er-meidung von Lunkern einschlielich der An-konstruktion der hierzu erforderlichen Spei-sungsverstrkungen, die Festlegung der Lage der Gussproben, falls dies kundenseitig gefordert wird. Bei der Anbindung von Tragwangen sind besonde-re gietechnische Gestaltungsaspekte zu berck-sichtigen (vgl. VDI 33

36、66). specification of feeding for cast steel to prevent shrinkage cavities including feeding additions required here, determination of the location of sample castings if these are required by the customer. Special consideration is to be given to the casting configuration when fitting lifting lugs (s

37、ee VDI 3366). 4 Werkstoffauswahl Hinweise zu Gusswerkstoffen fr Stanzerei-Growerkzeuge und deren Auswahl fr verschie-dene Anwendungsflle befinden sich in der Richt-linie VDI 3388. 4 Selection of materials Instructions on casting materials for large stamping and forming dies and their suitability for

38、 different applications can be found in standard VDI 3388. 5 Doppeltwirkende Ziehwerkzeuge Die Wanddicken doppeltwirkender Ziehwerkzeuge (Bild 1) sind nach Tabelle 1 zu whlen. Es ist zu beachten, dass Ziehwerkzeuge speisungsrele-vante Rippen bentigen. Die Anordnung und Wanddicke dieser Rippen ist na

39、ch VDI 3381, Ab-schnitt 3.2.4 auszufhren. Alle Maangaben bezie-hen sich auf Fertigmae in mm. 5 Double-action drawing dies The wall thicknesses of double-action drawing dies (Figure 1) are shown in Table 1. Note that drawing dies require ribs to support the feeding. The arrangement of these ribs and

40、their wall thick-ness is to be configured as described in VDI 3381, Section 3.2.4. All dimensions refer to finished dimensions in mm. Bild 1. Doppeltwirkendes Ziehwerkzeug / Figure 1. Double-action drawing die 1)Richtwert / standard value 2)RD: Rippendicke / rip thickness B55EB1B3E14C22109E918E8EA43

41、EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2015 VDI 3120 5 Tabelle 1. Abmessungen fr doppeltwirkende Ziehwerkzeuge empfohlene Mindestwerte in mm / Table 1. Dimensions for double-action drawing dies recommended minimum values, in mm Werks

42、toff-gruppe / Material group Blechhalter / Blank holder Matrize / Draw die Ziehstempel / Draw punch B1 B2 B3 B4 B5 B6 M1 M2 M3 M4 M5a)Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a)RDb)EN-JL 50 50 60 30 80 60 50 50 50 40 60 40 50 40 60 60 40 EN-JS 40 40 50 30 70 50 40 40 40 30c)30 40 30 50 35 Stahlguss / Cast steel 35 45 35 a) be

43、i nderungshufigen Teilen Z5 und M5 = 70 mm b) RD: Rippendicke c) bei Werkstoffen der Gruppe EN-JS und Bauteillnge 4000 mm: M4-Rippendicken mindestens 35 mm a)for frequently modified parts Z5 and M5 = 70 mm b)RD: rib thickness c)for Group EN-JS materials and component length 4000 mm: M4 rib thickness

44、 at least 35 mm 6 Einfachwirkende Ziehwerkzeuge Die Wanddicken einfachwirkender Ziehwerkzeuge (Bild 2) sind nach Tabelle 2 zu whlen. Es ist zu beachten, dass Ziehwerkzeuge speisungsrelevante Rippen bentigen. Die Anordnung und Wanddicke ist nach VDI 3381, Abschnitt 3.2.4 auszufhren. Alle Maangaben be

45、ziehen sich auf Fertigmae in mm. 6 Single-action drawing dies The wall thicknesses of single-action drawing dies (Figure 2) are shown in Table 2. Note that drawing dies require ribs to support the feeding. The arrangement of these ribs and their wall thick-ness is to be configured as described in VD

46、I 3381, Section 3.2.4. All dimensions refer to finished dimensions in mm. Bild 2. Einfachwirkendes Ziehwerkzeug / Figure 2. Single-action drawing die 1)Richtwert / standard value 2)RD: Rippendicke / rip thickness B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 6 VDI 3120 Alle Re

47、chte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e. V., Dsseldorf 2015 Tabelle 2. Abmessungen fr einfachwirkende Ziehwerkzeuge empfohlene Mindestwerte in mm / Table 2. Dimensions for single-action drawing dies recommended minimum values, in mm Werkstoff-gruppe / Material group Unterteil / Lower die Blec

48、hhalter / Blank holder Matrize / Draw die Ziehstempel / Draw punch U1 U2 B1 B2 B3 M1 M2 M3 M4 M5a)Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a)RDb)EN-JL . 50 50 50 60 60 50 50 50 40 60 40 50 40 60 60 40 EN-JS . 40 40 40 50 40 40 40 30c) 30 40 30 50 35 Stahlguss / Cast steel 35 45 35 a)bei nderungshufigen Teilen Z5 und M5 = 70 m

49、m b)RD: Rippendicke c)bei Werkstoffen der Gruppe EN-JS und Bauteillnge 4000 mm: M4-Rippendicken mindestens 35 mm a)for frequently modified parts Z5 and M5 = 70 mm b)RD: rib thickness c)for group EN-JS materials and component length 4000 mm: M4 rib thickness at least 35 mm Bild 3. Schneid- und Lochwerkzeug / Figure 3. Cutting and punching die 1)Richtwert / standard