VDI 3349-2013 Trim steels for large stamping dies.pdf

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1、 ICS 25.060.10, 25.120.10 VDI-RICHTLINIEN September 2013 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Schneidelemente fr Stanzerei-Growerkzeuge Trim steels for large stamping dies VDI 3349 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this s

2、tandard shall be taken as authoritative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL) Fachbereich Produktionstechnik und Fertigungsverfahren VDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 2: Fertigungsverfahren VDI-H

3、andbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 3: Betriebsmittel Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:12.11Entwurf, deutschFormeredition:12/11Draft,inGerman onlyZubeziehendurch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,107

4、72BerlinAlleRechtevorbehalten/ All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2013Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Herstellungsarten . 2 2.1 Schneidsegmente aus Stahlprofilen 3 2.2 Schneidsegmente in gegossener Ausfhrung 3 3 Anordnung im

5、Werkzeug 4 3.1 Schneidaufstze 4 3.2 Gegossene Schneidsegmente . 4 3.3 Stahlprofile . 7 4 Konstruktive Ausfhrung . 7 4.1 Schneidsegmente aus Stahlprofilen 7 4.2 Schneidsegmente in gegossener Ausfhrung 9 4.3 Beanspruchungen am Segment 10 4.4 Auslegung nach Beanspruchung 16 4.5 Schneidspalt . 17 4.6 Ei

6、nschnittiefe, scherender Beschnitt 18 4.7 Verschleibeanspruchung 21 4.8 Werkstoffauswahl und Wrmebehandlung . 21 5 Einbau und Befestigung im Werkzeug 22 6 Weitere Ausfhrungen und Anwendungen . 24 6.1 Abfallableitung 24 6.2 Trennsegmente . 24 6.3 Einstze in Schneidsegmenten . 26 6.4 Schneidelemente f

7、r Leichtmetallwerkstoffe 27 6.5 Schneidelemente fr hochfeste und hchstfeste Bleche . 28 Schrifttum . 28 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Manufacturing methods . 2 2.1 Trim steels made from steel sections . 3 2.2 Trim steels in cast design . 3 3 Arrangement in the die . 4 3.1 Trim ca

8、ps . 4 3.2 Cast trim steels . 4 3.3 Steel sections . 7 4 Constructive design . 7 4.1 Trim steels made from steel sections . 7 4.2 Trim steels in cast design . 9 4.3 Stresses on the segment . 10 4.4 Designing depending on stress 16 4.5 Cutting clearance . 17 4.6 Cutting depth, shear cut . 18 4.7 Wear

9、 stress . 21 4.8 Material selection and heat treatment . 21 5 Installation and fixation in the die . 22 6 Other designs and applications 24 6.1 Scrap discharge 24 6.2 Separating segments 24 6.3 Inserts in trim steels . 26 6.4 Trim steels for light metal materials . 27 6.5 Trim steels for high-streng

10、th and maximum-strength sheets 28 Bibliography 28 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF87D9NormCD - Stand 2013-09 2 VDI 3349 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehl

11、ungen 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 VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz

12、bedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-

13、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 standard without infringement of copyright is permit

14、ted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/ richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. Einleitung Die nachfolgend beschriebenen Schneidelemente sind Bestandteile von Schneidwerkzeugen oder Verbundwerkzeugen, in

15、 denen Schneidoperationen ausgefhrt werden. Die zu beschneidenden Werk-stcke sind dabei meist umformtechnisch hergestell-te Teile bzw. deren Ausgangsformen (Platinen). Das Fertigungsverfahren, bei dem die Schneid-segmente eingesetzt werden, wird als Scherschnei-den bezeichnet und ist nach DIN 8588 u

16、nter dem Verfahren Zerteilen der Hauptgruppe Trennen zugeordnet. Introduction The trim steels described in the following are com-ponents of trimming dies or other dies for cutting operations. The workpieces to be cut are usually parts produced by forming processes or the initial blanks thereof. The

17、manufacturing process in that the trim steels are used is referred to as shearing; according to DIN 8588, it belongs to the main group separating under the severing process. 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie ist gltig fr das Schneiden von Feinblechen mit einer Dicke von bis 2,99 mm und Mittelblec

18、hen mit einer Dicke von 3,0 mm bis 4,75 mm. Aufgrund des breiten Spektrums der zum Einsatz kommenden Blechgten und der sich daraus erge-benden Anforderungen an die Auslegung der Seg-mente soll sich der Gltigkeitsbereich dieser Richt-linie auf die Bearbeitung von Blechgten mit einer Zugfestigkeit bis

19、 maximal 500 N/mm2beziehen. Fr Blechgten im hher- und hchstfesten Be-reich sind spezielle Auslegungskriterien zu berck-sichtigen. 1 Scope This standard is applicable to the cutting of thin sheets of up to 2,99 mm thickness and medium sheets of between 3,0 mm and 4,75 mm thickness.In view of the broa

20、d spectrum of sheet grades used and the resulting requirements for the designing of the segments, the scope of this standard shall refer to sheet grades having a tensile strength up to 500 N/mm2maximum. Special design criteria are to be considered for sheet grades in the high-strength and maximum-st

21、rength range. 2 Herstellungsarten Schneidsegmente werden aus vorgefertigten Stahl-profilen (Halbzeuge, gewalzt oder geschmiedet), pulvermetallurgisch oder durch Gieen hergestellt. Die Fertigbearbeitung erfolgt durch mechanische Zerspanung und elektroerosive Verfahren. Zum Erreichen der Gebrauchseige

22、nschaften werden die Schneidsegmente einer Wrmebehandlung unter-zogen. 2 Manufacturing methods Trim steels are produced from pre-manufactured steel sections (semi-finished products, rolled or forged), by powder metallurgical processes or by casting. They are finish-machined by mechanical chip remova

23、l and electro-erosion processes. Trim steels are heat-treated to achieve the use character-istics. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF87D9NormCD - Stand 2013-09All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 3349 3 2.1 Schneidsegmente aus Stahlprofilen Schneidsegmente

24、 aus Stahlprofilen (Bild 1) wer-den fr das Beschneiden von Werkstcken einge-setzt, deren Schnittkanten- und Formverlauf ann-hernd in einer Ebene liegen. Die Beschnittkontur wird umrissgefrst oder bei Vorliegen kleiner Ra-dien, wenn R 1,5 mm und hherfesten Blechen aus Wartungsgrnden, bei erwarteter K

25、orrektur-hufigkeit, nicht vertretbaren Werkstoffkosten und wenn ein Schneidaufsatz aus konstruktiven Grn-den nicht verwendet werden kann, z. B. bei Ver-bundwerkzeugen, oder sehr groen Hhenunter-schieden. Aufgrund manueller Montageanforde-rungen werden in Werkzeugoberteilen generell Segmente eingeset

26、zt. Dazu ist ein Segmentgewicht von maximal 150 N einzuhalten. Als kleinste Querschnittshhe werden 60 mm emp-fohlen (bei kompakten Formen). Bei vorspringen-den Konturen oder z. B. U-Formen muss der Quer-schnitt entsprechend erhht werden, um der Ver-zugsgefahr bei der Gussherstellung entgegenzu-wirke

27、n. 3.2 Gegossene Schneidsegmente Fr Beschnitte von Teilen mit groer nderung der Konturhhe wird ein gestufter Aufbau und eine gegossene Ausfhrung der Schneidelemente ge-whlt. Fr die Einbaumae von Schneidaufstzen sollen die Richtwerte aus Tabelle 1 gelten. Tabelle 1. Einbaumae Schneidaufsatz Lnge oder

28、 Breite in mm Hhe (min.) in mm 5001000 150 10001500 250 15002500 300 3 Arrangement in the die 3.1 Trim caps One-piece trim caps are preferably used in the lower part of the die (Figure 3). Lower parts of trimming dies are segmented for sheet thicknesses 1,5 mm and increased-strength sheets for reaso

29、ns of maintenance, if repeated corrections are ex-pected, if material costs are unacceptably high or if a trim cap cannot be used due to the design, e.g. in combination dies or for very large height differ-ences. Segments are generally used in the upper part of a die due to manual assembly requireme

30、nts. A segment weight of 150 N maximum must be complied with in this regard. 60 mm is the recommended smallest cross-section height (for compact shapes). For protruding con-tours or for U shapes, for example, the cross-section shall be increased accordingly to counter the risk of distortion during c

31、asting manufacture.3.2 Cast trim steels Trim steels with a stepped structure in cast design are used for the cutting of parts with major differ-ences in the contour height. The reference values from Table 1 shall apply to the installation dimensions of trim caps. Table 1. Cutting attachment installa

32、tion dimen-sions Length or width in mm Height (min.) in mm 5001000 150 10001500 250 15002500 300 Bild 3. Schneidaufsatz im Werkzeugunterteil Figure 3. Trim cap in the lower part of the die B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF87D9NormCD - Stand 2013-09All rights reserved Verein Deutscher Ingeni

33、eure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 3349 5 Die Stufenhhe soll dabei mindestens 25 mm be-tragen. Die Segmenthhe soll im niedrigsten Ver-lauf der Kontur 40 mm nicht unterschreiten. (Bild 4 und Bild 5). Die Trennstellen (Ste) der Schneidsegmente im Werkzeugoberteil sind zu den Sten der Schneid-segmente im We

34、rkzeugunterteil versetzt anzuord-nen, Richtwert 10 mm (Bild 6). The corresponding steps should have a height of at least 25 mm. The segment height should not be less than 40 mm at the lowest section of the con-tour. (Figure 4 and Figure 5). The separating points (joints) of the trim steels in the up

35、per part of the die are to be offset in respect of the joints of the trim steels in the lower part of the die, by a reference value of 10 mm (Fig-ure 6). Bild 4. Aufbau von Schneidsegmenten, Ansicht Figure 4. trim steel structure, view Bild 5. Detail zu Bild 4 (Mae in mm) / Figure 5. Detail for Figu

36、re 4 (dimensions in mm) 1 Sitz freigefrst oder als Anlage fr Schubanfang / seat cleared by milling or as contact for beginning of shearing 2 bevorzugte Ausfhrung (Sitz freigegossen, kostengnstiger) / preferred design (seat executed by casting, more cost effi-cient) Bild 6. Aufbau Schneidsegmente, Dr

37、aufsicht / Figure 6. Trim steel structure, top view B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF87D9NormCD - Stand 2013-09 6 VDI 3349 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 Segmenthhe und Segmentlnge sind konturab-hngig. Als Richtwerte sollen gelten: Segmenthhe: max.

38、200 mm Segmentlnge: max. 400 mm Zwischen den Sten ist ein Spalt von 0,2 mm ohne Beeintrchtigung der Schnittqualitt am Werkstck zulssig. Damit wird durch Reduzie-rung von Einpassarbeiten nach der Wrmebehand-lung eine hhere Wirtschaftlichkeit erzielt. Die Teilung der Segmente soll angenhert im 90-Wink

39、el zur Beschnittkontur verlaufen, um Kanten-ausbrche am hoch beanspruchten und wrmebe-handelten Segment zu vermeiden. Ein Richtwert fr die maximale Abweichung betrgt 8. In Eck-bereichen gelten 20 mm Abstand der Stolinie vom parallelen Schnittverlauf als Richtma fr eine Seite des Segments (Bild 6). W

40、ird bei dieser Win-kelform die zweite Seite lnger als 20 mm ausge-fhrt, steigt damit die Gefahr des Hrteverzugs. Schneidelemente werden grundstzlich in Arbeits-richtung des auszufhrenden Schnitts mit ebener Auflageflche aufgebaut (Bild 7 und Bild 8). Das gilt prinzipiell auch fr Schieberbeschnitte.

41、Der Sitz der Schneidelemente wird im 90-Winkel zur Schnittrichtung aufgebaut. Verschraubung und Lagesicherung sind bevorzugt in Schnittrichtung auszufhren (Bild 9). Dabei wird eine optimale Herstellungsgenauigkeit erzielt. Davon abweichende Lagen sollen nur in Ausnah-mefllen in geometrisch komplexen

42、 Bereichen gewhlt werden, z. B., wenn gegenberliegende Konturen aus unterschiedlichen Richtungen be-schnitten werden mssen (Bild 10). Segment height and segment length depend on the contour. The following reference values shall apply: segment height: max. 200 mm segment length: max. 400 mm A 0,2 mm

43、clearance between the joints is permis-sible without impairing the cutting quality on the workpiece. Fitting work after heat treatment is thus reduced and cost efficiency improved. The segments are to be separated at an angle of approximately 90 to the cutting contour to avoid edge breakouts on the

44、highly stressed and heat-treated segment. The reference value for the maximum deviation amounts to 8. As reference dimension in corner areas on one side of the seg-ment, a distance of 20 mm between the joint line and the parallel running cut shall be provided (Fig-ure 6). The risk of distortion due

45、to hardening in-creases if, for this angular shape, the second side is longer than 20 mm. Trim steels are always built up in the working direction of the cut to be executed with level sup-port surface (Figure 7 and Figure 8). This basically also applies to cam trim operations. The seat of the trim s

46、teels is arranged at an angle of 90 to the cutting direction. Screw connections and position fixtures should preferably be executed in cutting direction (Figure 9). Optimal manufacturing accuracy can thus be achieved. Positions deviating from this should only be se-lected in exceptional cases in geo

47、metrically com-plex areas, for example if opposite contours must be cut from different directions (Figure 10). Bild 7. Messeranordnung im Werkzeug / Figure 7. Trim steel arrangement in the die Bild 8. Detail zu Bild 7 / Figure 8. Detail of Figure 7 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EF87D9NormC

48、D - Stand 2013-09All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 3349 7 Bild 9. Schieberbeschnitt / Figure 9. Cam trim operation Bild 10. Komplexer Beschnitt / Figure 10. Complex trim operation Die Oberflchengte der durch Schlichten bearbei-teten Auflageflchen sowie der Anla

49、geflchen bei einer Schulterung am Schneidsegment und der Segmentaufnahme, soll einer Rauheit Rz = 25 ent-sprechen. The surface quality of the smoothed support sur-faces and of the joint surfaces, if a shoulder is pro-vided at the trim steel and the segment support, should correspond to a roughness Rz = 25. 3.3 Stahlprofile Die Anordnung (Bild 11) erfolgt entweder ohne Stufung auf einer ebenen Flche oder mit einer Stufung 5 mm und me