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EFB-Forschungsbericht Nr. 197

Entwicklung von Verfahren und Einrichtungen zum Radialclinchen

efb197.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Volker Thoms, Dipl.-Ing. Jan Kalich, Institut für Produktionstechnik (IPT) der Technischen Universität Dresden, Prof. Dr.-Ing. Dr. hc. Engelbert Westkämper, MEng. Achim Breckweg, Dipl.-Ing. Christof Weis, Institut für ind. Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) der Universität Stuttgart

114 Seiten (Sw 100, teils farbige Abb., 6 Tab)

ISBN: 978-3-86776-153-6

Preis (Digital) EUR 56,00

Preis (Print) EUR 63,10

Zusammenfassung

Das Fügen von Blechen mit Rundpunkt ohne Schneidanteil wird durch das Radialclinchen mit Rosettenbewegung des Stempels ermöglicht. Mit Prozesszeiten kleiner/gleich 1,3sec können zweilagig artgleiche Blechverbindungen aus Stahl und Aluminium unterschiedlicher Dicke und Festigkeit geclincht werden. Der Verfahrensablauf und die geometrische Punktausbildung sind weitgehend identisch mit den vergleichbaren konventionellen Clinchsystemen.

Haupteinflussparameter auf den Clinchvorgang sind verfahrenstechnisch:

  • Abwälzgeschwindigkeit des Stempels (Drehzahl Antriebsmotor)
  • axiale Stempelkraft
  • Stempeleingriffszeit.

Verbindungsfestigkeiten und äußeres Erscheinungsbild sind denen konventionell geclinchter Punkte gleichzusetzen.

Anlagentechnisch kann die Rosettenbewegung sowohl mit stationären Fügeeinrichtungen als auch mobil mit robotergeführten C-Rahmengestellen erfolgen. Unter Beachtung praxisrelevanter Vorgaben (Gesamtmasse Radialclinchzange kleiner/gleich 150kg) wurde eine neuartige Clincheinheit (Rachentiefe = 300mm, Rachenhöhe = 300mm) konzipiert, die mit kombiniertem radial- und translatorischem Stempelantrieb ausgestattet ist.

Durch Anpassung von Stempel und Niederhalterkonstruktion kann mit der Roboter-Radial-Clinchzange verzugsfrei mit reproduzierbarem Ergebnis gefügt werden.

Eine einschränkende Randbedingung bei der Bauteilzugänglichkeit stellt verfahrensbedingt der größere Arbeitsraum der Stempelantriebseinheit dar. Durch Nutzung realistischer Optimierungsschritte kann das Gesamtgleichgewicht der Roboter-Radial-Clinchzange auf ca. 100kg reduziert werden, was im Vergleich zu konventionellen Clinchzangen gleicher Leistungsfähigkeit einer Reduzierung von ca. 40% entspricht.

Das Forschungsvorhaben „Entwicklung von Verfahren und Einrichtungen zum Radialclinchen“ wurde unter der Fördernummer AiF 27ZBG 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. 197 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

Verwendete Abkürzungen und Formelzeichen
1 Einleitung
2 Zielsetzung
3 Stand der Technik
3.1 Clinchverfahren
3.2 Neue Verfahren
3.2.1 Hit-Clinch
3.2.2 DynaConnect-Verfahren
3.2.3 TOX® -Taumelclinchen
3.3 Radialnieten
4 Versuchswerkstoffe
4.1 Stahlwerkstoffe
4.2 Strangpressprofile AlMgSiXX
5 Versuchseinrichtung
5.1 Radialnietmaschine
6 Clinchen mit überlagerter Bewegung
6.1 Analyse der Fügeelementausbildung
6.2 Stufenversuch
6.3 Prüfung unter quasistatischer Belastung
7 Analyse der Fügeteiloberfläche
7.1 Rauheitsmessungen
7.2 Oberflächenaufnahmen
7.3 REM-Gefügeaufnahmen / Härtemessungen
7.4 Punktabstand
8 Konzeption und Realisierung einer Radialclincheinrichtung
8.1 Ausgangssituation
8.2 Anforderungen an das Gesamtsystem
8.3 Zangenkonzepte
9 Realisierte Fügeeinrichtung
9.1 Radialclincheinrichtung
9.2 Niederhalterkonzeption
10 Prozessverhalten beim Radialclinchen
10.1 Prozessgrößen
10.2 Kraft-Weg-Diagramm der Radialclinchzange
10.3 Verbindungsfestigkeiten
10.4 Stempeleingriffszeiten mit der Radialclinchzange
10.5 Betrachtung der Umformarbeit
10.6 Gewichtsbilanz der Radialzange
10.7 Diskussion der Ergebnisse
11 Verfahrensvergleich „konventionelles Clinchen – Radialclinchen“
12 Zusammenfassung
13 Literaturverzeichnis
14 Anhang A
15 Anhang B
16 Anhang C
17 Fügeaufgaben