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EFB-Forschungsbericht Nr. 070

Analyse und Systematisierung des Einstellprozesses nach einem Werkzeugwechsel an Pressen

efb70

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. habil. Reimund Neugebauer, Dipl.-Ing. Uwe Thamm, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Chemnitz

118 Seiten (Sw 41 Abb.)

ISBN: 978-3-86776-025-6

Preis (Digital) EUR 54,00

Preis (Print) EUR 61,00

Schlagworte: Spannungsanalyse, Klassifizierung, mechanische Pressen, Hubzahl

Zusammenfassung

Im Rahmen des Forschungsprojektes, wurden die Wiederanlaufphase nach einem Werkzeugwechsel an Umformmaschinen analysiert, bewertet, systematisiert und die gewonnenen Informationen in Form eines Maßnahmenkataloges gespeichert.

Die Analyse von Wiederanläufen ist in mehreren Umformbetrieben durchgeführt worden. Dabei wurden Maßnahmen, die für die Behebung von Störungen beim Wiederanlauf notwendig sind, beobachtet, aufgezeichnet und ausgewertet. Dafür sind im Vorfeld geeignete Datenerfassungsbögen entwickelt worden, mit deren Hilfe die gemachten Beobachtungen dokumentiert und Veränderungen an der Maschineneinstellung erfaßt wurden.

Es konnte nachgewiesen werden, daß Probleme in der gegenseitigem Abstimmung der Zieh- und Nachformoperationen während der Wiederanlaufphase auftreten. Da eine minimale Blechdicke an keiner Stelle des Werkstückes (auch hinsichtlich der zulässigen Ausgangsblechdicke) unterschritten werden darf, muß zum Erreichen optimaler Ziehergebnisse eine exakte Abstimmung der Spannungszustände durch entsprechende Ausbildung aller am Umformvorgang beteiligten Radien, der Blechhaltung und Schmierung erfolgen, wodurch im gesamten Umformbereich Hauptformänderungen mit unterschiedlichen Tiefzieh- und Streckziehanteilen auftreten.
Zur Überprüfung großflächiger Tiefziehteile mit komplizierten Geometrien wurden Möglichkeiten gesucht, um Veränderungen der Einflußgrößen erkennen zu können.

Zur Darstellung von schwankenden Prozeßbedingungen konnte die Wärmebilanz in der Umformzone genutzt werden. Zur Auswertung der Wärmesituation wurden thermovisuelle Messungen durchgeführt. Dabei sind die Einflußgrößen Niederhalterdruck, Schmiermittelmenge und Hubzahl untersucht worden. Ein Einfluß auf das thermodynamische Verhalten wurde erkannt und entsprechend dokumentiert.

An einer GT -Presse konnten bei mehreren Versuchsreihen nachweisbare Abweichungen der Werkstückblechdicke festgestellt werden. Es wurden Anlaufeigenschaften erkannt und durch Diagramme dargestellt. Dabei zeigten sich Zusammenhänge im Abstreck- und Temperaturverhalten innerhalb der ersten gefertigten 400 Teile. Zur Überprüfung der thermomechanischen Verhältnisse bei einem Wiederanlauf wurden thermomechanische FEM-Analysen durchgeführt.
Zur Kontrolle reproduzierbarer Eigenschaften im Ausgangsmaterial wurden Ausgangscoils einer Oberflächenanalyse unterzogen. ln interdisziplinärer Zusammenarbeit mit einem anderen Forschungsinstitut sind unterschiedliche Traganteile der Coiloberfläche während eines Wiederanlaufes analysiert worden.

Dabei konnten systematische Veränderungen in der Blechoberflächentopographie erkannt werden. Auf die Auswirkungen der Abweichungen auf den Wiederanlaufprozeß wurde hingewiesen.
Es wurde eine Wissensbasis zu Wiederanlaufmaßnahmen erstellt und als Grundlage für einen Maßnahmenkatalog verwendet. Der Katalog dient der Darstellung der Zusammenhänge zwischen Fehler, Fehlerursachen, Fehlerauswirkungen.

Es wurden Ablaufdiagramme als Anleitung für Behebungsmaßnahmen entwickelt, die in geeigneter Form Maßnahmen beim Wiederanlauf beschreiben. Mit Hilfe der Diagramme wird es möglich sein, Problemsituationen schneller und effektiver beheben zu können.

Der Maßnahmenkatalog weist bei ausgewählten Fehlern auf Verknüpfungen von Fehlerursachen und Fehlerauswirkungen hin. Für bestimmte Fehlersituationen werden Fehlerbehebungsmaßnahmen vorgeschlagen. Der Katalog ist so aufgebaut, daß 69 verschiedene Fehlererscheinungen und 79 Fehlerursachen differenziert werden können. Die dargestellten Behebungsmaßnahmen sind der im Rahmen des Projektes entstandenen Wissensbasis entnommen und bestehen sowohl aus graphischen Darstellungen (Flußdiagrammen) als auch aus reinen Textinformationen. Der Katalog ist in seiner Syntax so aufgebaut, daß Fehlerursachen und -auswirkungen durch Kennziffern differenzierbar sind und im Rahmen einer Weiterentwicklung durch ein rechnergestütztes wissensbasiertes System nutzbar sind.

Aufgrund der Komplexität möglicher Fehlersituationen konnten nicht für alle Behebungsmaßnahmen anleitende Ablaufpläne erstellt werden. Der Katalog beschränkt sich hierbei auf die wesentlichen Behebungsmaßnahmen. Der Nutzer kann den Katalog in bestimmten Bereichen durch eigene Angaben erweitern.

Aufgrund eines Umfangs von ca. 800 Seiten eignet sich der Katalog hauptsächlich für die Mitarbeiterschulung bzw. als Nachschlagewerk für wiederkehrende Wiederanlaufstörungen. Eine gezielte Anpassung an das Unternehmen ist erforderlich, damit maschinenspezifische Maßnahmen in das Betrachtungsfeld einbezogen werden können. Eine weiterführende Nutzung der entwickelten Wissensbasis durch ein computergestütztes wissensbasiertes System ist das Ziel weiterführender Arbeiten.

Das Forschungsvorhaben „Analyse und Systematisierung des Einstellprozesses nach einem Werkzeugwechsel an Pressen“ wurde unter der Fördernummer AiF-Nr.: 9397B 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. 70 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.   

Inhalt

Abkürzungsverzeichnis
Allgemeine Zeichen:
1. Einleitung
2. Stand der Erkenntnisse
2.1. Anteil der Wiederanlaufzeit beim Rüstvorgang
2.2. Randbedingungen
2.3. Einwirkende Faktoren auf die Wiederanlaufphase
2.3.1. Unmittelbar einstellbare Parameter (1. Ordnung)
2.3.2. Einflußparameter höherer Ordnung
3. Aufgabenstellung und Zielsetzung
3.1. Aufgabenstellung
3.2. Zielsetzung
4. Vorgehensweise
4.1. Randbedingungen
4.2. Analyse von Einstellprozessen
4.2.1. Entwicklung von Datenerfassungsblättem
4.2.2. Fehlersymptomanalyse beim Wiederanlauf
4.2.3. Maßnahmenstrategien
4.3. Präzisierte Analyse an einer GT-Presse
4.3.1. Ausrüstungen und eingesetzte Meßtechnik
4.3.2. Analyse maschinenseitig regelbarer Einflußgrößen (Parameter 1. Ordnung)
4.3.2.1. Niederhalterdruck
4.3.2.2. Schmiermittelauftrag
4.3.2.3. Hubzahl
4.3.3. Analyse maschinenseitig nicht regelbarer Einflußgrößen
4.3.3.1. Temperatur
4.3.3.2. Blechdicke
4.3.3.3. Blecheigenschaften
4.3.3.4. Untersuchung der Blechoberflächenstruktur
5. Versuchseinrichtungen
5.1. Beschreibung der meßtechnischen Verfahren
5.2. Beschreibung der Oberflächenanalysetechnik
5.3. Beschreibung der Kameratechnik
6. Entwicklung des Maßnahmenkataloges
6.1. Auswertung der Datensammlung
6.2. Entscheidungsmodell
6.3. Entwicklung der Katalogbestandteile
7. Funktionsweise des Kataloges
7.1. Beispiel
7.2. Die Randbedingungen des Kataloges
8. Zusammenfassung und Ausblick
9. Literaturverzeichnis
ANHANG
Anhangsverzeichnis