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EFB-Forschungsbericht Nr. 236

Tiefziehen mit radialem Nachschieben von Werkstoff in der Flanschebene

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Andreas Eichhorn, Dr.-Ing. Manuel Otto - Institut für Fertigungstechnik und Qualitätssicherung der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

102 Seiten (sw 64 Abb., 3 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-193-2

Preis (Digital) EUR 49,00

Preis (Print) EUR 54,60

Zusammenfassung

Der Abschlussbericht behandelt die Herstellung von napfförmigen Grundgeometrien durch Tiefziehen aus ebenen, kreisförmigen Ausgangsteilen bei Erweiterung der Verfahrensgrenzen mit Hilfe einer hydraulischen Verfahrensvariante zum Nachschieben von Werkstoff. Im Stand der Technik werden verschiedene mechanische und hydraulische Technologien, welche durch das Nachschieben von Werkstoff beim Tiefziehen die Verfahrensgrenzen erweitern bzw. die Endteileigenschaften verbessern, dargestellt und bewertet und die Vorteile einer hydraulischen Verfahrensvariante herausgestellt.

Zur Realisierung der neuartigen Tiefziehvariante mit hydraulischem Nachschieben von Werkstoff wird ein Versuchswerkzeug entwickelt, mit dessen Hilfe zwei verschiedene Dichtprinzipien beim Tiefziehen mit radialem Nachschieben von Werkstoff in der Flanschebene untersucht werden. Die durchgeführten analytischen, numerischen und experimentellen Untersuchungen weisen die Machbarkeit der Verfahrensvariante und die Verbesserungseffekte über die erreichbaren verbesserten Endteileigenschaften der Werkstücke nach. Mit den dargestellten Ergebnissen der wissenschaftlich durchgeführten Untersuchungen zum Tiefziehen mit radialem Nachschieben von Werkstoff in der Flanschebene werden eine Basis für die rationelle, wissenschaftlich fundierte Verfahrensplanung und Verfahrensrealisierung sowie die Voraussetzungen für eine industrielle Anwendung dieser neuartigen Verfahrensvariante bei gegebener Verfahrenssicherheit geschaffen.

Das Forschungsvorhaben „Tiefziehen mit radialem Nachschieben von Werkstoff in der Flanschebene“ wurde unter der Fördernummer AiF 13312BR von der EFB e.V finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 236 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Abstract


This final report of the research project „deep drawing with additional pushing of the material in the flange“ is dealing with the manufacturing of one sided hollow geometries by a deep drawing process with extended process limits. Those onesided hollow pieces are formed out of plain, circular initial pieces with the help of a new hydraulic process with additional radial pushing of the material.

The State of the current technology shows that various different mechanical and hydraulic technologies are existing, witch with the help of an additional radial pushing of the material extend the existing process limits and improve the final piece properties. These existing technologies are described and evaluated and the advantage of a hydraulic process variant is proved.

The analytical, numerical and experimental investigations are proving the feasibility and the improvements of this new deep drawing process compared to the conventional deep drawing process.

With the results of the scientific investigations for the “deep drawing with additional pushing of the material in the flange” a basis is created for an efficient, scientifically based planning and realization of the new technique for an industrial application.
The research project was successfully realized.   

Inhalt

0 Formelzeichen und Abkürzungen
1 Einleitung
2 Stand der Technik
2.1 Tiefziehen mit starrem Werkzeug
2.1.1 Tiefziehvorgang
2.1.2 Verfahrensgrenzen des Tiefziehens mit starrem Werkzeug
2.2 Erweiterung der Umformgrenzen beim Tiefziehen mit starrem Werkzeug
2.2.1 Tiefziehen mit mechanischem Nachschieben von Werkstoff
2.2.2 Tiefziehen mit hydraulischem Nachschieben von Werkstoff
2.2.3 Schlussfolgerungen aus dem Stand der Technik
3 Forschungsziele
4 Untersuchungsprogramm
4.1 Grundprinzip: Tiefziehen mit radialem Nachschieben von Werkstoff in der Flanschebene (TrNW)
4.2 Dichtprinzipien
4.3 Fertigungsmittel
4.4 Versuchsparameter
4.5 Versuchsdurchführung
4.6 Messeinrichtungen
4.7 Messmethoden und Messgeräte
5 Untersuchungsergebnisse: Tiefziehen mit radialem Nachschieben von Werkstoff in der Flanschebene (TrNW)
5.1 Analytische Untersuchungen
5.2 Nummerische Untersuchungen mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente
5.2.1 Nummerische Untersuchung des Dichtprinzip „Ziehstempel“
5.2.2 Nummerische Untersuchung des Dichtprinzip „Niederhalter-Ziehring“
5.3 Experimentelle Untersuchungen: Dichtprinzip „Ziehstempel“
5.3.1 Störgröße „Dichtstelle: Niederhalter-Werkstück“
5.3.2 Störgröße „Dichtstelle: Ziehstempelradius-Werkstück“
5.3.3 Störgröße „Erhöhte Kontaktnormalspannung am Ziehringradius“
5.4 Experimentelle Untersuchungen: Dichtprinzip „Niederhalter-Ziehring“
5.4.1 Verfahrensentwicklung
5.4.2 Verfahrensgrenzen
5.4.3 Verlauf der Blechdicke
5.4.4 Verlauf der Formänderungen
5.4.5 Verlauf der Ziehstempelkraft
5.4.6 Nummerisch ermittelte Verfahrensgrenzen
6 Schlussfolgerung
7 Zusammenfassung
8 Literatur