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EFB-Forschungsbericht Nr. 208

Analyse der Werkzeug- und Maschinenerwärmung während der Anlaufphase von Anlagen der Blechverarbeitung

EFB208.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Eckart Doege, Dipl.-Ing. Marc-Jean Derenthal, Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM), Universität Hannover, Prof. Dr.-Ing. habil. Knut Großmann, Dr.-Ing. Günter Jungnickel, Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik (IWM), TU Dresden

106 Seiten (Sw 65 Abb., 10 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-164-2

Preis (Digital) EUR 47,00

Preis (Print) EUR 52,40

Zusammenfassung

Nach einer längeren Produktionsunterbrechung kann es bei der Inbetriebnahme von Umformanlagen aufgrund thermischer Dehnungen im System Maschine/Werkzeug anfänglich zur Produktion von Ausschussteilen kommen.

Ziel der Untersuchungen war eine Verkürzung dieser Anlaufzeit bis zum Erreichen stabiler Fertigungsbedingungen bei der Gutteilproduktion. Das Maschinenanlaufverhalten wurde mit Hilfe eines an einem realen System abgeglichenen Simulationsmodells untersucht. Die Simulation des thermischen Verhaltens ist ein brauchbares Mittel zur Vorhersage thermischer Effekte und dem Test von Verbesserungsmaßnahmen.

Anhand zweier typischer Umformanlagen, einer doppeltwirkenden mechanischen Tiefziehpresse und einer schnelllaufenden Stufenpresse, wurden die thermisch bedingten Verlagerungen an den Wirkelementen des Werkzeugs beim Anlauf der Anlage nach einer Produktionsunterbrechung bestimmt.

Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Einflüsse von Werkzeug und Umformprozess einerseits und von der Presse andererseits etwa die gleiche Größenordnung aufweisen. Es ergeben sich zwei Gruppen von Verbesserungsmaßnahmen:

  • Konstruktive Maßnahmen zur Minderung thermischer Einflüsse an der Presse,welche schon bei der Konstruktion vom Pressenhersteller vorzusehen sind sowie
  • konstruktive Maßnahmen am Werkzeug und technologisch-organisatorische Maßnahmen bezüglich des Umformprozesses und des Presseneinsatzes, für welche der Pressenbetreiber verantwortlich zeichnet.

Während der Untersuchungen stellte sich sowohl eine kombinierte Kühl- und Heiztemperierung von Werkzeugen als auch eine Temperierung der Presse durch das Schmiersystem als eine wirksame Verbesserung des thermischen Verhaltens heraus.

Abschließend wurde eine geregelte Werkzeugtemperierung mit einem fluiden Kühl- und Heizkreislauf bei einem der Mitglieder des Projektbegleitenden Ausschusses realisiert und mit Erfolgt in Betrieb genommen.

Das Forschungsvorhaben „Analyse der Werkzeug- und Maschinenerwärmung während der Anlaufphase von Anlagen der Blechverarbeitung“ wurde unter der Fördernummer AiF 12721BG 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. 208 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

1 Einleitung und Zielsetzung
2 Stand der Technik
2.1 Messtechnische Erfassung von Temperaturfeldern bei Umformmaschinen
2.2 Aufbau eines Simulationsmodells zur Berechnung des thermischen Verhaltens von Umformmaschinen
2.3 Simulation des thermischen Verhaltens
2.4 Simulationsverfahren
2.4.1 Diskretisierung
2.4.2 Verlustleistungsvorgabe
2.4.3 Knotenpunktverfahren zur Temperaturfeldberechnung
2.4.4 Vereinfachte Verformungsberechnung
2.4.5 Bewertungskriterien
2.5 Simulation von Verbesserungsmaßnahmen zur Stabilisierung des thermischen Pressenverhaltens
3 Durchgeführte Arbeiten und erzielte Ergebnisse
3.1 Versuchspresse 1 (Kopfpresse einer Pressenstraße)
3.1.1 Charakteristik der Maschine
3.1.2 Messtechnische Untersuchung der Pressen
3.1.3 Simulation des thermischen Pressenverhaltens
3.1.4 Thermisches Verhalten
3.2 Versuchspresse 2 (schnelllaufende Stufenpresse)
3.2.1 Charakteristik der Maschine
3.2.2 Messtechnische Untersuchung an der Presse
3.2.3 Simulation der Presse
3.2.4 Thermisches Verhalten
4 Umsetzung einer Verbesserungsmaßnahme
4.1 Aufbau einer Werkzeugtemperierung
4.2 Wirkung der Werkzeugtemperierung
4.3 Einfluss der Temperierung auf die Ausschussmenge
5 Zusammenfassung und Ausblick
6 Literaturverzeichnis
7 Anhang