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EFB-Forschungsbericht Nr. 552

Verfahrensentwicklung kombiniertes Nach- und Konterschneiden

efb552

Verfasser:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mathias Liewald, Dipl.-Ing. Sergei Senn, Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart

106 Seiten (sw, 64 teils farbige Abb., 7 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-609-8

Preis (Digital) EUR 56,00

Preis (Print) EUR 70,00

Zusammenfassung

Schergeschnittene Kanten finden sich in nahezu jedem umformtechnisch hergestellten Blechbauteil. Durch das Scherschneiden werden hohe Dehnungen in die Schnittkante induziert, die das Restumformvermögen des Blechwerkstoffs im Hinblick auf nachfolgende Umformprozesse reduzieren.

Hier bietet das zweistufige Nachschneiden eine Möglichkeit, den Kantenverfestigungseffekt von Blechbauteilen zu reduzieren. Dieses Verfahren verhindert jedoch nicht die Bildung eines Schnittgrates, der sich in nachfolgenden Bearbeitungsprozessen oder während des Produktlebenszyklus ablösen oder zu Druckstellen am Bauteil oder an der Werkzeugoberfläche führen kann.

Ein Lösungsansatz für dieses Problem ist die Kombination des zweistufigen Nachschneidens mit dem Konterschneiden, das eine Erhöhung des Umformvermögens von gescherten Bauteilkanten und gleichzeitig gratfreie Schnittflächen mit einem hohen Anteil an Glattschnitten ermöglicht.

Ziel der in diesem Projekt berichteten Studie war es, die Schneidparameter dieses neuen kombinierten Konter-/Nachschneidverfahrens in Bezug auf gratfreie Bauteiloberflächen mit gleichzeitig hohem Restumformvermögen beim Stanzen zu untersuchen. Es wurde eine umfangreiche numerische und experimentelle Untersuchung durchgeführt.

Die untersuchten Prozessparameter waren die Anprägetiefe, der Schneidspalt in der Anprägestufe und der Schneidspalt in der Schneidstufe für den hochfesten Stahlwerkstoff DP600. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung spezieller Parametereinstellungen für das kombinierte Konter-/ Nachschneiden zu einer gratfreien Scherfläche mit einem hohen Glattschnittanteil von bis zu 80 % bei einem hohen Umformvermögen der Scherschnittkante führt.

Förderhinweis
Das IGF-Vorhaben „Verfahrensentwicklung kombiniertes Nach- und Konterschneiden" der Forschungsvereinigung EFB e.V. wurde unter der Fördernummer AiF 19496N über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 552 erschienen und bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.

 

Summary

Shear-cut edges can be found on almost every sheet metal component produced by forming technology. Shearing induces high strain values into the cutting edge, which reduces residual forming capacity of the sheet metal material with regard to subsequent forming processes. Here, two-stage trimming provides a possibility for reducing the edge hardening effect of sheet metal components.

However, this process does not prevent the formation of a trimming burr, which can be detached in subsequent machining processes or during product life cycle or can lead to pressure marks on the component or on the die surface.

One approach to this problem is the combination of two-stage trimming with counter cutting, which enables an increase in the forming capacity of shear-cut-edges and at the same time burr-free cut surfaces with a high proportion of smooth cuts.

The objective of the study carried out in this project was to investigate the shearing parameters of this new combined counter-trimming process in relation to burr-free part surfaces with a high residual forming capacity during punching.

An extensive numerical and experimental investigation was performed. The investigated process parameters were the embossing depth, the cutting clearance in the embossing stage and the cutting clearance in the cutting stage for high strength steel material DP600.

The present study shows that the use of special parameter settings for combined counter-trimming results in a burr-free shearing surface with a high clean cut portion up to 80% with a high forming capacity of shear-cut-edge.

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung  
Abbildungsverzeichnis  
Tabellenverzeichnis  
Abkürzungsverzeichnis und Formelzeichen  
1 Einleitung  
2 Stand der Technik  
2.1 Beschreibung des Normalschneidens  
2.2 Schneidkraft und Einflussgrößen  
2.3 Beschreibung des Konterschneidens  
2.3.1 Verfahrensprinzip des Konterschneidens  
2.3.2 Schnittflächenkenngrößen beim Konterschneiden  
2.3.3 Einflussfaktoren auf den Konterschneidprozess  
2.4 Beschreibung des Nachschneidens  
2.4.1 Verfahrensprinzip des Nachschneidens  
2.4.2 Schnittflächenkenngrößen beim Nachschneiden  
2.4.3 Einflussfaktoren auf den Nachschneidprozess  
3 Zielsetzung und Vorgehensweise  
4 Beschreibung des Schneidverfahrens kombiniertes Konter-/ Nachschneiden  
5 Numerische Untersuchungen zum kombinierten Konter-/ Nachschneiden  
5.1 Aufbau eines Simulationsmodells  
5.2 Definition der Auswertegrößen und Auswahl der numerisch zu untersuchenden Einflussgrößen  
5.3 Ergebnisse der simulativen Parameterstudie  
5.3.1 Auswertung der Zielgrößen Glattschnittanteil und Vergleichsumformgrad  
5.3.2 Begrenzende Prozessparameter beim Konter-/Nachschneiden  
5.3.3 Einfluss des Schneidspalt beim Vorlochen und Anprägen auf die Schnittflächenkenngrößen  
5.3.4 Einfluss der Schnittflächengeometrie auf den Vergleichsumformgrad  
5.3.5 Einfluss der Anprägetiefe auf den Vergleichsumformgrad  
5.3.6 Einfluss des Schneidspaltes beim Vorlochen und Anprägen auf den Vergleichsumformgrad  
5.3.7 Zusammenfassung der mittels numerischen Simulation erzielten Ergebnisse  
6 Experimentelle Untersuchungen zur Identifikation der Prozessgrenzen beim kombinierten Konter-/ Nachschneiden  
6.1 Aufbau eines modularen Versuchswerkzeugs für Versuche im Einzelhub  
6.1.1 Konstruktion und Fertigung der Werkzeugaktivteile  
6.1.2 Messmethode der Schnittflächenkenngrößen und der Härteverläufe  
6.2 Versuchsplanung und -durchführung der empirischen Untersuchungen  
6.2.1 Prozessgrenzen/-herausforderungen beim Konter-/Nachschneiden  
6.3 Auswertung der Schnittgratbildung  
6.4 Auswertung der Glattschnittflächenanteile  
6.5 Auswertung der relativen Kantenaufhärtung  
6.6 Auswertung der Lochaufweitungsversuche  
7 Ergebnisse und Ausblick  
7.1 Wissenschaftlich-technischer und wirtschaftlicher Nutzen der Ergebnisse für KMU 

8 Literatur