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EFB-Forschungsbericht Nr. 165

Einfluss von Vielpunktziehapparate-Bauweisen auf die Eliminierung von Ziehstäben bei Tiefziehwerkzeugen

EFB165.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. habil. Reimund Neugebauer, Dipl.-Ing. Lutz Klose, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Chemnitz, Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Klaus Siegert, Dipl.-Ing. Artem Ioussoupow, Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart

102 Seiten (sw 103, teils farbige Abb.)

ISBN: 978-3-86776-292-2

Preis (Digital) EUR 57,00

Preis (Print) EUR 64,20

Zusammenfassung

Im Rahmen dieser Arbeit wurde geprüft, ob und inwieweit es beim Einsatz moderner Vielpunkt-Zieheinrichtungen in Verbindung mit einer hierauf abgestimmten Gestaltung des Niederhalters möglich ist, ohne Ziehstäbe im Ziehwerkzeug auszukommen. Dabei wurden zwei hydraulische Zieheinrichtungen mit zehn individuell kraft- und wegsteuerbaren steuerbaren Zylindern in Verbindung mit einem plattenfömligen und einem segmentelastischen Niederhalter betrachtet.

Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:

  1. Beim Tiefziehen von Werkstücken ohne Anwendung von Ziehstäben muss die Niederhalterkraft lokal erhöht (mindestens Faktor 3) werden; Das Maß der Erhöhung der Niederhalterkraft hängt vom Werkstoff, der Blechdicke und der Geometrie des Ziehteils ab. Sowohl die analytischen Berechnungen aufgrund der Ergebnisse der Modellversuche als auch die Realversuche haben nachgewiesen, dass die Eliminierung von Ziehstäben bei Blechen bis 1 ,25 mm mit einer geringeren Zunahme der Niederhalterkraft gelingt. 
  2. Die Anwendung von Ziehstäben in Tiefziehwerkzeugen führt zu einer doppelten Anhiebkante und zu Blechausdünnungen in der Zarge. Werden die Ziehstäbe durch lokal erhöhte Flächenpressungen ersetzt, können diese Oberflächenschäden vermieden werden, und es kann somit ein qualitativ besseres Ziehteil gezogen werden. 
  3. Beim Ziehen ohne Sicken werden bezüglich der Geometrie in Flansch, Zarge und Boden bei Werkstücken mit erhöhtem Streckziehanteil bessere Ergebnisse erzielt als bei reinem Tiefzug mit doppelter 90. Umlenkung. 
  4. Bei der Ziehstabeliminierung sollten die Ziehstäbe auf beiden gegenüberliegenden Seiten des Bauteils entfernt werden. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass sich die Rückhaltekräfte von Ziehsicken und Reibung unterschiedlich über dem Ziehweg entwickeln. Am Anfang des Tiefziehvorgangs ist auf der Seite mit Ziehstab eine wesentlich höhere Rückhaltekraft zu verzeichnen als der Seite ohne Ziehstab; Durch symmetrische Krafterhöhung kann eine Verschiebung der Niederhaltergesamtkraft vermieden werden. Damit besteht auch nicht die Gefahr einer außermittigen Pressenkraft und damit verbunden einer Stößel- oder Ziehkissenverkippung. 
  5. Bei der Anwendung des Systems "segmentelastischer Niederhalter - prismatisch verrippte Matrize" müssen die Segmente derart angeordnet werden, dass gerade Seiten und Eckbereiche klar voneinander getrennt mit Kräften beaufschlagt werden können. Dadurch wird die Steuerung und Anpassung der Niederhalterkraft wesentlich erleichtert. 
  6. Die Abbildung der Prozesse mit und ohne Ziehsicken in der FEM-Simulation bringt quantitativ nutzbare Ergebnisse für die Methodenplanung. Die Richtigkeit wurde bestätigt. Unterschiede in der Wirkung einer Sicke wurden bei Real- und Ersatzmodellierung festgestellt. 

Die Eliminierung von Ziehstäben ist möglich, wenn eine Vielpunkt-Zieheinrichtung mit individueller Pinolenkraftsteuerung und ein speziell angepasster elastischer Niederhalter verwendet wird, mit dem die Rückhaltekraft der Ziehsicke erzeugt werden kann.

Das Forschungsvorhaben „Einfluss von Vielpunktziehapparate-Bauweisen auf die Eliminierung von Ziehstäben bei Tiefziehwerkzeugen“ wurde unter der Fördernummer AiF 11780B 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. 165 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

1  Einleitung
2  Stand der Kenntnisse
2.1  Maßnahmen zur Steuerung des Werkstoffflusses unter dem Niederhalter
2.2  Einsatz von Ziehsicken in konventionellen Werkzeugen
2.3  Verstellbare Ziehsickenkonstruktionen
2.4  Zieheinrichtungen
2.5  Ziehwerkzeug-Gestaltung
3  Zielsetzung
4  Vergehensweise
4.1  Streifenziehen mit Ziehsickensimulator
4.2  Streifenzug ohne Um Ienkung
4.3  Virtueller Ziehsickensimulator
4.4  Ziehen von Streifen und Ziehen von Blechformteilen auf einer Vielpunktzieheinrichtung bei Einsatz eines plattenförmigen elastischen Niederhalters
4.5  Ziehen von Blechformteilen mit einer in das Ziehwerkzeug integrierten hydraulischen
Vielpunktzieheinrichtung und mit segmentelastischem Niederhalter
4.6  Materialien und Schmierstoffe
5  Ergebnisse
5.1  Streifenziehen mit Ziehsickensimulator
5.2  Streifenziehen ohne Um Ienkung
5.3  Berechnung der notwendigen Flächenpressungen zum Ziehen ohne Ziehsicke
6  FEM-Modell des Ziehsickensimulator
6.1  Ziehsickenmodell
6.2  Ermittlung der Parameter des Ersatzmodells
6.3  Simulationsergebnisse
6.4  Vergleich und Bewertung der theoretischen und praktischen Ergebnisse
7  Versuche am IWU Chemnitz
7.1  Versuchseinrichtungen
7.1 .1  Versuchsmaschine
7.1.2  Überprüfung der Ziehkissengenauigkeit
7.1.3  Versuchswerkzeug
7.2  Versuchsdurchführung
7.2.1  Streifenziehversuche
7.2.2  Tiefziehuntersuchungen
7.3  Bewertung der Versuchsergebnisse
7.3.1  Vermessung der Streifen
7.3.2  Konturvergleich am geschlossenen Teil
8  Versuche am I FU Stuttgart
9  Betrachtung der Kräfte
10  Betrachtung der Werkstückeigenschaften
10.1  Formänderungen in der Zarge
10.2  Oberflächenqualität
1 1  FEM-Prozeßsimulation
12  Zusammenfassung
13  Literaturverzeichnis