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EFB-Forschungsbericht Nr. 134

Schwingungs- und lärmarme Umform- und Schneidwerkzeuge

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. habil. Reimund Neugebauer, Dr.-Ing. Peter Hupfer, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Chemnitz, Prof. Dr.-Ing. Eckart Doege, Dipl.-Ing. Rüdiger Menz, Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen der Leibniz Universität Hannover

120 Seiten (Sw 58 , teils farbige Abb., 8 Tab. )

ISBN: 978-3-86776-265-6

Preis (Digital) EUR 57,00

Preis (Print) EUR 64,20

Schlagworte: lärmarm, Schneidwerkzeug, Schwingung, Matrize

Zusammenfassung

Im Rahmen des Forschungsvorhabens "Schwingungs- und lärmarme Umform- und Schneidwerkzeuge" werden Erkenntnisse zur Schwingungs- und Lärmminderung von Umformwerkzeugen mittels primärer und emissionsspezifischer Maßnahmen gewonnen. Als für die Umformtechnik typische Stoß- und Lärmursache werden der Auftreffstoß einer Ziehmatrize auf einen Blechhalter sowie der Anschlagstoß von Schieberelementen in einem Umformwerkzeug untersucht. Die Untersuchungen werden in Abhängigkeit ,von relevanten Einflussgrößen sowohl experimentell als auch theoretisch-simulativ, sowohl mit Erregung durch die Betriebskraft der Presse als auch mit definierter Impulsanregung durchgeführt.

Der Einsatz von Gasdruckfedern im Versuchswerkzeug anstelle des schweren Ziehkissens ergab je nach Meßort eine Lärmpegelminderung von 2 - 4 dB. In Anbetracht der Erwartung fällt dieses Ergebnis gering aus und ist ein Hinweis dafür, dass die Stoßkraft mit Gasdruckfedern noch hoch ist.

Um den Kraftsprung beim Auftreffen zu reduzieren, wurde die Gegenhalterkraft verringert. Sowohl die experimentellen Ergebnisse als auch die rechnerische Stoßkraftsimulation ergaben, dass mit den vorliegenden Parametern des Versuchswerkzeuges der Kraftsprung durch das plötzliche Anlegen der Gegenhalterkraft nur eine geringe Rolle für die Stoßbelastung spielt.

Durch Ausführung der Ziehmatrize des Versuchswerkzeuges in Schweißplattenfertigung wurde deren Gewicht auf 1/3 der Gussausführung gesenkt. Die Admittanz der geschweißten Matrize ist 10-15mal höher, die Schwingungsamplitude im Werkzeug beim Auftreffstoß aber nur etwa doppelt so hoch. Die abgestrahlte Lärmimpulsenergie beim Auftreffstoß war, bedingt durch das geschlossene Werkzeug, sogar nur wenig höher als bei der Gussausführung. Die verbreitete Auffassung, dass geschweißte Werkzeuge lärmintensiver sein müssen, ist damit widerlegt. Umformwerkzeuge mit Komponenten in leichter Schweißausführung haben in lärmtechnischer Hinsicht keinen Nachteil.

Darüber hinaus haben solche Werkzeuge Reserven hinsichtlich einer Schwingungs- und Lärmreduzierung durch Bedämpfen von Hohlräumen mit Reaktionsharzbeton. Es konnten drastische Senkungen der Admittanz und Steigerung der Dämpfung erreicht werden.

Das Forschungsvorhaben „Schwingungs- und lärmarme Umform- und Schneidwerkzeuge“ wurde unter der Fördernummer AiF 10874B 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. 134 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

1. Einleitung
2. Ursachen der Lärmentstehung an Schneid- und Umformwerkzeugen
3. Vorgehensweise zur Untersuchung der Lärmentstehung
4. Ergebnisse der Lärmemission mit einem Versuchswerkzeug
5. Werkzeugseitige Beeinflussungsmöglichkeiten der Stoßbelastung und Schallemission in Umformwerkzeugen
5.1 Untersuchungsprogramm
5.2 Gegenhaltung und Blechhaltermasse
5.2.1 Gegenhaltung mit Gasdruckfedern
5.2.2 Einfluß der Gegenhaltekraft
5.2.3 Simulationsrechnungen zum Auftreffstoß
5.2.4 Gasdruckfedern mit spezieller Kennlinie
5.3 Werkzeuggestaltung und Fertigungsverfahren
5.3.1 Versuchswerkzeug in Stahl-Schweißausführung
5.3.1.1 Schwingungsverhalten
5.3.1.2 Auftreffstoß
5.3.2 Werkzeugelemente mit Dämpfungsmasse aus Reaktionsharzbeton
5.3.2.1 Bestimmung des Dämpfungsverhaltens von Werkzeugsegmenten
5.3.2.2 Versuchsaufbau zur Untersuchung der Dämpfungseigenschaften
5.3.2.3 Dämpfungsverhalten unter Dauerbelastung
5.3.3 Versuchswerkzeug mit Dämpfungsmasse aus Reaktionsharz
5.3.3.1 Experimentelle Ergebnisse
5.3.3.2 Rechnerische Simulation der Werkzeugschwingungen
5.3.3.3 Versteifung des Werkzeuges durch den Einsatz von Reaktionsharzbeton
5.3.4 Elastischer Blechhalter
5.4 Bewegungsablauf
5.5 Dämpfung des Auftreffstoßes von Schieberelementen
6. Zusammenfassung
Literatur