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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
8 Produktherstellung8 Produktherstellung
8 2 U f
- Überblick über die Umformtechnik, umformtechnische Grundlagen
8.2 Umformen
Grundlagen- ausgewählte Verfahren zur Massivumformung
Walzen, Durchdrücken, Freiformschmieden und Gesenkformen
- ausgewählte Verfahren zur BlechumformungTiefziehen, Biegen, Schneiden, Impulsmagnetisches Umformen
- UmformmaschinenUmformmaschinen
Institut fürWerkzeugmaschinenund FabrikbetriebProf. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
TechnischeUniversitätBerlin
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Eingliederung des Umformens in DIN 8580g g
FormgebenFormgeben
Formschaffen Formändern
Zusammenhaltbeibehalten
Zusammenhaltvermindern
Zusammenhaltvermehren
Umformen Trennen Fügen
Institut fürWerkzeugmaschinenund FabrikbetriebProf. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Einteilung der Fertigungsverfahren des Umformens nach g g gDIN 8582
Umformen
r
Druckumformen Zugdruckumformen Zugumformen Biegeumformen Schubumformen
zen
rmen
form
enck
enrü
cken
iehe
neh
enzi
ehen
ken
auch
en
gen
ten
en era
dlin
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bew
egun
g
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n
ehen
dreh
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weg
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Wal
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Dur
chdr
Dur
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mit
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Vers
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Wer
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Bie W B W
V i d Bl h f i t t V f h
Vorwiegend zur Massivumformung eingesetzte Verfahren
Vorwiegend zur Blechumformung eingesetzte Verfahren
Institut fürWerkzeugmaschinenund FabrikbetriebProf. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Umformtechnische Grundlageng
Definition nach DIN 8580: Umformen ist die gezielte Änderung der Form, der Oberfläche und der Werkstoffeigenschaften eines Werkstücks unter Beibehaltung von Masse und Stoffzusammenhang
Werkstoff: Das Werkstück ist in der Regel aus Metall, bzw. einer schmelzmetallurgisch oder pulvermetallurgisch hergestellten Metall-Legierung oder aus einem Verbundwerkstoffp g g g g
Wichtige Kenngrößen:Zugkraft F
Querschnittsfläche AFließspannung k =
FAf
l0l1
Formänderung = ln lll1
00
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
MassivumformungMassivumformungMassivumformungMassivumformungDefinition:
Überführung der gegebenen Form eines festen Körpers in eine d F b i d d W k t ff b i t il h ßandere Form bei der der Werkstoff bei teils sehr großen
Querschnitts- und Wanddickenänderungen in alle Richtungen verteilt wird.
Lange, Kurt: Lehrbuch der Umformtechnik. Band 2. Berlin Heidelberg New York: Springer 1974
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Vergleich Warm-, Halbwarm- und Kaltumformen
Umformung Warm Halbwarm Kalt
Temperatur (Stahl) 950 1200 °C 680 800 °C 20 °C
g ,
Temperatur (Stahl) 950...1200 C 680...800 C 20 C
Temperatur (Aluminium) 420...480 °C ─ 20 °C
Werkstückgewichte 0,05...1500 kg 0,001...50 kg 0,001...30 kgWerkstückgewichte 0,05...1500 kg 0,001...50 kg 0,001...30 kg
Genauigkeit IT 13 - 16 IT 11 - 14 IT 8 - 11
Oberflächengüte Rz > 50...100 µm > 30 µm > 10 µmg µ µ µ
Fließspannungen f (T, Werkstoff)
~ 20...30 % ~ 30 - 50 % 100 %
Umformvermögen Φ ≤ 6 Φ ≤ 4 Φ ≤ 1 6Umformvermögen f (T, Werkstoff)
Φ ≤ 6 Φ ≤ 4 Φ ≤ 1,6
„Umformkosten“ VDW-Studie 1991 Darmstadt
bis 113 % 100 % bis 147 %Studie 1991, DarmstadtSpanende Nacharbeit hoch gering sehr gering
Schuler GmbH
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Ausgewählte Verfahren zur Massivumformungg g
• Walzen• DurchdrückenDurchdrücken• Freiformschmieden• G kf• Gesenkformen
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Einteilung der Walzverfahren nach DIN 8583 hinsichtlich gKinematik und Werkzeuggeometrie
Walzen
SchrägwalzenQuerwalzenLängswalzen
Flach-Längswalzen
Profil-Längswalzen
Flach-Schrägwalzen
Profil-Schrägwalzen
Flach-Querwalzen
Profil-Querwalzen
Eversheim, W.; Schuh, G.: Betriebshütte – Produktion und Management Teil 2 1996
Institut fürWerkzeugmaschinenund FabrikbetriebProf. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Prinzip des Walzensp
Geometrische Kenngrößen am Beispiel des Flach-Längswalzens
dlgedrückte Länge:
0
1
ll
r
1h
Streckgrad:
0
1lnhh
h
0cos
max. Umformgrad:
Greifwinkel:
0hh
h
Stichabnahme:
Lange, Kurt: Lehrbuch der Umformtechnik. Band 2. Berlin Heidelberg New York: Springer 1974
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Anwendung der Walzverfahreng
Fl h lLängswalzen Querwalzen SchrägwalzenBl h Bä d Ri htl R hFlachwalzen Bleche, Bänder
Draht, Schienen
Ringe
Getriebewellen
nahtlose Rohre
Kugeln, GewindeProfilwalzen
Walzen eines Ringes
Eversheim, W.; Schuh, G.: Betriebshütte – Produktion und Management Teil 2 1996
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Ausgewählte Verfahren zur Massivumformungg g
• Walzen• DurchdrückenDurchdrücken• Freiformschmieden• G kf• Gesenkformen
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Einteilung des Durchdrückverfahren nach DIN 8583gDurchdrücken
Strangpressen
Strangpressen mit
Verjüngen
Strangpressen mit Fließpressen mit Fließpressen mit
Fließpressen
starrem Werkzeug
Vorwärts-Strangpressen
Wirkmedium starrem Werkzeug Wirkmedium
Vorwärts-Fließpressen
Rückwärts-Strangpressen
Quer-Strangpressen
Rückwärts-Fließpressen
Quer-Fließpressen
Hydrostatisches Vorwärts-Strangpressen
Hydrostatisches Vorwärts-Fließpressen
Unterscheidung Fließpressen / Strangpressen:
Lange, Kurt: Lehrbuch der Umformtechnik. Band 2. Berlin Heidelberg New York: Springer 1974
Unterscheidung Fließpressen / Strangpressen:Das Fließpressen wird zur Stückgutfertigung einzelner Werkstücke eingesetzt, wohingegen das Strangpressen zur Fließfertigung von Halbzeugen dient.
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
StrangpressengpDas Strangpressen ist ein Verfahren zur Halbzeugherstellung von Voll- bzw. Hohlprofil mit nahezu beliebiger Querschnittsform.
Anwendung:• Elemente für Leichtbaustrukturen• Teilelemente in Fahrzeugrahmen
Einsatzgebiet:Herstellung von Halbzeugen aus FE-, Aluminium- und Magnesiumlegierungen g
• Containment-Strukturensowie Titan
Otto Fuchs MetallwerkeAudi AG
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Prozessparameter und Verfahrensprinzip des Strangpressensp p p gp
Prozessparameter des Strangpressens:
• hohe Arbeitstemperaturen von 0,7 bis 0 9 TS0,9 TS
• große Umformgrade• große Querschnittsabnahme • hohe Pressdrücke von 350 bis 1500
N/mm²
• Ausbringungsmenge von 85 bis 95 %Ausbringungsmenge von 85 bis 95 %
Verfahrensprinzip des direkten Strangpressens
Krämer; Lauf: Umformtechnik. In: Spur, G.; Stöferle,T.: Handbuch der Fertigungstechnik. Band 2. München Wien: Hanser 1984
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Ausgewählte Verfahren zur Massivumformung3g g
• Walzen• DurchdrückenDurchdrücken• Freiformschmieden• G kf• Gesenkformen
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
FreiformschmiedenZiel:Neben der Erzeugung einer bestimmten Bauteilgeometrie steht die Beseitigung der Gussstruktur und das Schließen von metallurgisch bedingten Hohlstellen und Poren im
Einsatzgebiet:
g gVordergrund.
Herstellung von Halbzeugen und Werkstücken mit einem Stückgewicht von 1 kg bis 350 t in kleinen bis
Anwendung:• Turbinenwellen
mittleren Serien.
• Turbinenwellen• Generatorwellen• Kurbelwellen für Großmotoren
Dietrichs GmbH & Co. KG
• Flanschwellen• Walzen
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Verfahrensformen des FreiformschmiedensRecken:Verlängerung des Werkstückes bei gleichzeitiger Querschnittsabnahmegleichzeitiger Querschnittsabnahme
Breiten:Verdrängung des Werkstoffes in Querrichtung
Rundkneten einer Welle
Rundkneten:Querschnittsverminderung von Stäben bei
Dietrichs GmbH & Co. KG
gleichzeitiger Drehung des Werkstückes
Eversheim, W.; Schuh, G.: Betriebshütte – Produktion und Management Teil 2 1996
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Freiformschmieden - Geometrische Kenngrößen beim Reckeng
01 hhh
bezogene Höh b h 0h
hHöhenabnahme:
Breitung: 01
bb
11
00
hbhb
R
g
Reckgrad:
S
0b
Bissverhältnis:
Gesamtreckgrad:
0hSB
Rin
Rges g
gedrückte Länge:
Höhenabnahme:
BS01 hhh
Rii
Rges 1
Eversheim, W.; Schuh, G.: Betriebshütte – Produktion und Management Teil 2 1996
0rSattelradius:
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Ausgewählte Verfahren zur Massivumformungg g
• Walzen• DurchdrückenDurchdrücken• Freiformschmieden• G kf• Gesenkformen
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Fertigungsverfahren des Gesenkformensg g
Gesenkformen
Gesenkformen mit teilweise umschlossenem Werkstück
Gesenkformen mit ganz umschlossenem Werkstückumschlossenem Werkstück umschlossenem Werkstück
Schließen im Gesenk Anstauchen im Gesenk
Rollen
F dk
Formstauchen
Prägen im Gesenk
F h G
Formpressen mit Grat
Formrecken
Formrundkneten Formpressen ohne Grat
Doege, E.; Marquardt, B.: Gesenkschmieden. In: Spur, G.; Stöferle, T.: Hdb. der Fertigungstechnik. Bd. 2/2. München; Wien: 1983
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Schmiedeindustrie – Produktion in DeutschlandDas Produktionsvolumen aller in Deutschland tätigen Schmieden erreichte im Jahr 2009 etwa 1,53 Mio. Tonnen. Diese Tonnage verteilt sich im einzelnen auf folgende Werkstückgruppen:
Angaben
in 1.000 t
Industrieverband Deutscher Schmieden e. V. – Stand 2009
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Schmiedeindustrie – Produktion in DeutschlandDie inländische Abnehmerstruktur 2009 nach Tonnage gestaltet sich für die Gesenkschmiedeindustrie wie folgt:
Industrieverband Deutscher Schmieden e. V. – Stand 2009
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Formpressenp
Formpressen mit Grat
• überschüssiges Material wird in
Formpressen ohne Grat
• endkonturnahe Formgebung des Bauteilsüberschüssiges Material wird in einen Gratspalt verdrängt
endkonturnahe Formgebung des Bauteils im vollständig geschlossenen Gesenk
Presstempel
Schmiedeteil
Obergesenk
Gratspalt
Untergesenk
Gesenk
Anwendung:• Kurbelwellen• Pleuelstangen
Anwendung:• Präzisionsschmiedeteile wie Zahnräder• Fahrwerkskomponenten
• Werkzeuge • Pkw-Leichtmetallfelgen
Eversheim, W.; Schuh, G.: Betriebshütte – Produktion und Management Teil 2 1996
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Präzisionsschmieden – Prozessanforderungen/Einsatz der FEMg• Konstanz des Rohteilvolumens ± 0,5 %• maximale Temperaturschwankung der
R ht il ä ± 5°CRohteilerwärmung = ± 5°C
• Erwärmung unter Schutzgasatmosphäre bzw. extrem kurzen Aufwärmzeiten
• A l d B h d G k• Auslegung und Berechnung der Gesenkgravur mittels CAD und FEM
• Reproduzierbare Fertigung der Werkzeuge durch NC-Fertigungg g
• Simulation des gesamten Herstellungsprozesses mit Hilfe der FEM
• Schmieden mit integrierter Wärmebehandlungg g• hohe Genauigkeit des Systems Maschine –
Werkzeug
• Automatisierung des ProzessablaufesFE-Simulation des Formpressens ohne
Grat am Beispiel eines ZahnradesMSC-Software / Superforge
g
Eversheim, W.; Schuh, G.: Betriebshütte – Produktion und Management Teil 2 1996
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Beispiele für Gesenkschmiedestückep
Aufgrund der Möglichkeit der beanspruchungs-gerechten Gestaltung des Faserverlaufes
Alufelge
gerechten Gestaltung des Faserverlaufes werden Schmiedestücke vorwiegend als Sicherheitsbauteile in Fahrzeugen eingesetzt.
Fahrwerkskomponenten
Darüber hinaus weisen sie gegenüber zerspanend hergestellten Werkstücken bei gleicher Schwingfestigkeit und
Otto Fuchs Metallwerke
bei gleicher Schwingfestigkeit und Funktionalität ein geringeres Gewicht auf.
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Auswahlkriterien für die Massivumformung – Genauigkeitg g
Die Genauigkeit der formgebenden Werkzeugen wirkt sich unmittelbar auf die Werkstück-genauigkeit aus.
Werkstoff
MaschineArbeitsvermögenAuffederung
Werkstoffphysikalische-chemische Eigenschaften
MaßgenauigkeitZuschnitt
gFührung
VerfahrenKaltumformenWarmumformen
WerkzeugHerstellgenauigkeit
ArbeitsablaufA f
Haupteinflussgrößen auf das Ergebnis bei Umformvorgängen
HerstellgenauigkeitVerschleiß &Federung
AusgangsformZwischenform & Endform
Eversheim, W.; Schuh, G.: Betriebshütte – Produktion und Management Teil 2 1996
Entscheidend für die Arbeitsgenauigkeit ist in hohem Maße die Gleichmäßigkeit des gesamten Fertigungsablaufes.
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Auswahlkriterien für die Massivumformung – Wirtschaftlichkeitg
Für die Wirtschaftlichkeit eines Umformverfahrens stehen die Größen Energieverbrauch und Werkstoffausnutzung im Vordergrund. Gesamt: 9,51 DM
Die vorgestellten Massivumformverfahren zeichnen sich gegenüber spanenden F ti f h d h i h h
Bohren ca. 36%
Einsparungspotenzial
Gesamt: 9,51 DM
Fertigungsverfahren durch eine hohe Mengenleistung, guter Werkstoffausnutzung und niedrigem Energieverbrauch aus
DrehenAbstechenWälzfräsen
Zahnkanten-
EinstufigesPräzisions-schmieden
36%Gesamt: 6,00 DM
7,51 DM2,50 DM
Energieverbrauch aus.
Gegenüber Umformverfahren weisen Urformverfahren einen günstigeren
Zahnkantenfräsen
Entgraten
Halbzeug
AbstechdrehenErwärmung
0,40 DM
Energieverbrauch auf. Jedoch erreichen gegossene Bauteile nicht die hohen Festigkeiten, insbesondere die Schwingfestigkeiten umgeformter
konventionelle Präzisionsschmieden
HalbzeugHalbzeug
(präzisions-gezogenes Rohr)2,00 DM
3,10 DM
Schwingfestigkeiten, umgeformter Bauteile. Vergleich der Herstellkosten eines geradverzahnten Zahnrades
Eversheim, W.; Schuh, G.: Betriebshütte – Produktion und Management Teil 2 1996
FertigungPräzisionsschmieden
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
BlechumformungBlechumformungBlechumformungBlechumformungDefinition:
Überführung der gegebenen Form eines festen Körpers in eine d F b i d flä h h ft b h ib dandere Form bei der aus flächenhaft zu beschreibenden
Rohteilen Hohlwerkstücke mit annähernd konstanter Wanddicke erzeugt werden.
Lange, Kurt: Lehrbuch der Umformtechnik. Band 2. Berlin Heidelberg New York: Springer 1974
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Einsatzbereiche von Blechbauteilen 1
Blechdicke: > 2 mmBlechdicke: 0,2 - 2 mmBlechdicke: < 0,2 mm
Beispiele:
-Schiffbau
Beispiele:
-Karosseriebau
Beispiele:
-Feinwerktechnik -Druckbehälterbau
-Kranbau -Hausgeräte (Waschmaschinen, Kühlschränke,...)
-Uhrenbau -Folien
, ) -Umhausungen -Elektromotorenbau
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Ausgewählte Verfahren zur Blechumformung g g
• Tiefziehen• BiegenBiegen• Schneiden• I l ti h U f• Impulsmagnetisches Umformen
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Einteilung der Tiefziehverfahren nach DIN 8584Einteilung der Tiefziehverfahren nach DIN 8584
TiefziehenTiefziehen mit
Tiefziehen mitWirkmedien
Tiefziehen mitWerkzeugen
Wirkenergie
Tiefziehen mit nachgiebigem
Werkzeug
Tiefziehen mit starrem
Werkzeug
Tiefziehen mit kraftgebundener Wirkung
Tiefziehen mit energie-
gebundenerWerkzeugWerkzeug ner Wirkung gebundener Wirkung
Gummikissen Flüssigkeit Funkenstrecke
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Tiefziehen auf einfachwirkenden Pressen
Vorteile:
kostengünstige Presse
Stößel
Matrize Blechteil muss nach demTiefziehen nicht gewendetwerden
Matrize
Ziehring
Hydraulische Zieh-einrichtung im Werkzeugoder Pressentisch
Zieheinrichtung
Stempel
Prozessregelung möglichPressentisch
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Tiefziehen auf zweifachwirkenden Pressen
Vorteile:
kleinerer Bauraumüb i f h
Innerer Stößel
Äußerer Stößelgegenüber einfach-wirkenden Pressen
Niederhalter
Stempel
Entscheidender Nachteil:
Werkstück muss vor demMatrize
Beschneiden gewendetwerden
Pressentisch
Auswerfer
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Werkstoffe für Tiefziehwerkzeugeg
Werkstoffbezeichnung Verwendungszweck
GG 18 G i b ht G ß kGG-18 Gering beanspruchte Großwerkzeuge, Grundplatten
GG-22 Ziehwerkzeuge für hohe Verschleißfestigkeit und hohe Stückzahlen
E360 (St 70) In gehärtetem Zustand für Stempel und Ziehring kleiner Werkzeugeg
C100W1 Große Werkzeuge, hohe Beanspruchung
Cr-Ni-Stähle Für Ziehringe mit höchster Verschleißfestigkeit (Ti f i h höh f t Stähl )(Tiefziehen höherfester Stähle)
Al-Bronze-Legierung Zum Ziehen von Edelstahl
Kunststoffe Hartholz Kleinserien Prototypen
Walzen eines Ringes
Kunststoffe, Hartholz, niedrigschmelzende Legierungen
Kleinserien, Prototypen
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Anwendungsbeispiele zum Tiefziehen g p
Elektrotechnik
Automobilbau
HaushaltsgeräteHaushaltsgeräte
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
FEM-Simulation von Blechumformvorgängen g g
Ziel einer FEM-Tiefziehsimulation ist es, Erkenntnisse über den Prozessverlauf zu gewinnen.
Dazu werden anhand der
g
Dazu werden anhand der Simulation folgende Parameter ermittelt:
die Blechdickenverteilungdie Blechdickenverteilung,
die max. Formänderungen,
die max. Spannungen,
Fehler (Falten, Risse) und
die Umformkräfte.
MSC-Software / Superforge
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Ausgewählte Verfahren zur Blechumformung g g
• Tiefziehen• BiegenBiegen• Schneiden• I l ti h U f• Impulsmagnetisches Umformen
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Einteilung der Biegeverfahren nach DIN 8583g g
Biegen
Biegen mit geradliniger Werkzeugbewegung Biegen mit drehender Werkzeugbewegung
SchwenkbiegenRollbiegenFreies Biegen Walzrunden
WalzprofilierenGleitziehbiegen
Schuler: Handbuch der Umformtechnik
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Produktspektrum von Biegeteilen p g
HalbzeugeEinzelteil Massenfertigung
ProfileBehälterflansch
Spaceframestruktur Audi A2
Steckverbinder, Federn
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Herstellung von Federng
Quelle: Wafios AG
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Ausgewählte Verfahren zur Blechumformung g g
• Tiefziehen• BiegenBiegen• Schneiden• I l ti h U f• Impulsmagnetisches Umformen
Institut fürWerkzeugmaschinenund FabrikbetriebProf. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Einordnung des Fertigungsverfahrens „Zerteilen“ g g g „nach DIN 8580
Umformen Trennen
n en men
en en
gum
form
enck
umfo
rme
ucku
mfo
rmeu
mfo
rme
ubum
form
e
Zert
eile
n
Zug
Dru
cZu
gdru
Bie
gSc
hu ZZerteilen gehört nach der DIN 8580 nicht zu den Umformverfahren!
Aufgrund der fertigungstechnischen Nähe von Umform- und Schneidprozess wird das Zerteilen zugehörig zu den Umformverfahren behandelt.
Institut fürWerkzeugmaschinenund FabrikbetriebProf. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Einteilung der Zerteilverfahreng
Zerteilen
Scherschneiden Messerschneiden
Einsatz bei Blechteilen Einsatz bei Massivteilen
Scherschneiden Messerschneiden
Beißschneiden
SpaltenOffener Schnitt GeschlossenerReißen
Brechen
Offener Schnitt Geschlossener Schnitt
Schuler: Handbuch der Umformtechnik
Institut fürWerkzeugmaschinenund FabrikbetriebProf. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Kenngrößen beim Schneidvorgangg g g
FMantelfläche
F
F Schnittkraft
Stirnfläche
u s0MB
MB Biegemomente
u Schneidspalt St äc e
MB
s0 Blechdicke
MB
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Kraftverlauf beim Scherschneiden
FSt
u u
F F FFH
Stempel
F ´ F FS FS FSFvF ´H
FvBlech
sSchneidspalt
kl i
sSchneidspalt
ti l
sSchneidspalt
ß
Schneidplatte
zu klein optimal zu groß
uopt = 0,08s0 bis 0,1s0
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Minimierung der Schneidkraftg
F = k . AFs max ks As
A = l smit
ebenerSchliff
schrägerSchliff
hAs = ls . s0
ks 0,8 . Rm Dachschliffim Stempel
s0
ks bezogener Schneid-widerstand
A Schnittfläche
im Stempel
h
As Schnittflächewirksame Schneidenlänge
ls Schnittlänge
s Blechdicke
ls
abgesetzte Stempelh Versatz/Anschrägung
s0 Blechdicke
Schuler: Handbuch der Umformtechnik
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Prinzip des FeinschneidenspStempel
Vorteile : Ringzacken-blechhalter
Vorteile :
glatte, ein- und abriss-freie Schnittflächen,
F
Ringzacke hohe Maß-, Form- und Lagegenauigkeit,
FS
Matrize hohe Oberflächengüte,
kein Schnittschlag FG
Gegenstempel
g(Verminderung von Lärm und Erschütterungen)
Schuler: Handbuch der Umformtechnik
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Werkzeuge zum Schneideng
Werkzeug mit Plattenführung Werkzeug mit Säulenführung
Lange: Umformtechnik, Band 3: Blechbearbeitung
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Ausgewählte Verfahren zur Blechumformung g g
• Tiefziehen• BiegenBiegen• Schneiden• I l ti h U f• Impulsmagnetisches Umformen
Institut fürWerkzeugmaschinenund FabrikbetriebProf. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Impulsmagnetische Umformung
Die impulsmagnetische Umformung nutzt die Kraftwirkung eines Impulsmagnetfeldes zur Umformung elektrisch leitfähiger Werkstücke.
p g g
Die wichtigsten Eckdaten:Werkstück Hochstrom-
schalterWerkzeug-spule
Prozessgeschwindigkeit25 µs ... 40 µs
Die wichtigsten Eckdaten:
Werkstückgeschwindigkeiten 150 m/s ... 300 m/s
Stoß-kondensator
magnetische Drücke von 300 N/mm² ... 1.000 N/mm²
magnetischer Druck
Sekundär-strom
Primär-strom
Institut fürWerkzeugmaschinenund FabrikbetriebProf. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
TechnischeUniversitätBerlin
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Impulsmagnetische Umformung - Verfahrenp g g
Werkstück
Matrize
Werkzeugspule
Werkstück
© by IWF, TU BerlinEigenschaften
Berührungslos angreifende Umformkraft (Umformung lackierter Werkstücke möglich) Fügung unterschiedlicher, auch nichtmetallischer Werkstoffe möglich
Eigenschaften
keine Gefügeänderung im Werkstoff durch thermische Beeinflussung hohe Flexibilität in der Anwendung durch leichte Anpassung des Werkzeuges auf andere
Werkstückgeometrien
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Anwendungen der Impulsmagnetische Umformungg p g g
Q ll M ll M f I
Kompression Expression Flachumformung
Quelle: Maxwell Magneform Inc.
Reflektoren aus Aluminiumblech
Fügen unterschiedlicher Werkstoffe (hier: Al, Cu, CuZn, Kunststoff)
Fügen sich durchdringender Hohlprofile
Flachspule Formmatrize
© by IWF, TU Berlin
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Umformmaschinen
Müller-Weingarten AG
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Einteilung der Umformmaschineng
Umformmaschinen
Kraftgebunden Weggebunden Energiegebunden
geradlinige Relativbewegung der
Werkzeuge
nicht geradlinige Relativbewegung der
Werkzeuge
geradlinige Relativbewegung der
Werkzeuge
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Weck, M.: Werkzeugmaschinen Fertigungssysteme, Band 1, Düsseldorf: VDI 1991
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Funktionsprinzipien von Umformmaschinen und deren Vorteilep pEnergiegebunden (vorwiegend zur Massivumformung eingesetzt) :1 Fallhammer geringe Investitionskosten, hohe Umformgeschwindigkeit
2 Oberdruckhammer geringe Bauhöhe, hohe Umformgeschwindigkeit
3 Gegenschlaghammer hohe Umformgeschwindigkeiten, hohe Umformenergie
4 Spindelpresse hohe Umformenergie, hohe Arbeitsgenauigkeit
1 2 3 4
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Funktionsprinzipien von Umformmaschinen und deren Vorteilep pWeggebunden (vorwiegend zur Blechumformung eingesetzt) :5 Exzenterpresse hohe Produktivität, einstellbare Hublänge
6 Kurbelpresse hohe Produktivität, große Hublänge
7 Kniehebelpresse große Endkräfte, geringe Umformgeschwindigkeit
8 Kniehebelpresse geringe Umformgeschwindigkeit,(modifiziert) hohe Rückhubgeschwindigkeit
5 6 7 8
Weck, M.: Werkzeugmaschinen Fertigungssysteme, Band 1, Düsseldorf: VDI 1991
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Funktionsprinzipien von Umformmaschinen und deren Vorteilep pKraftgebunden (eingesetzt zur Massiv- und Blechumformung) :9 hydraulische Presse flexibles Weg-Zeit-Verhalten des Stößels
Weck, M.: Werkzeugmaschinen Fertigungssysteme, Band 1, Düsseldorf: VDI 1991
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Kenngrößen von UmformmaschinengGenauigkeitskenngrößenKraftkenngrößen
maximale Presskraft Niederhalterkraft
Ebenheit und Parallelität der Werkzeugaufspannfläche Rechtwinkligkeit der Stößelbewegung
Geometrische Kenngrößen
Niederhalterkraft Auswerferkraft in Tisch und Stößel Tischbelastungsschaubild
Rechtwinkligkeit der Stößelbewegung vertikale Gesamtverlagerung und Steifigkeit Tisch- und Stößeldurchbiegung Gesamtkippung zwischen Tisch und Stößel Spiel in Führungen und AntriebGeometrische Kenngrößen Spiel in Führungen und Antrieb
Energiekenngrößen Arbeitsvermögen F d b it
Hub Werkzeugeinbauhöhe Nutzbare Tisch- und Stößelfläche Stöß l d Ti h t ll
ZeitkenngrößenBedingungen am Arbeitsplatz
Federarbeit Drehzahlabfall
Stößel- und Tischverstellung Auswerferweg Abmessungen der Ständerdurchbrüche
Zeitkenngrößen
Einzelhubzahl im Leerlauf Dauerhubzahl Auftreffgeschwindigkeit
Elektrischer Anschluss Gesamtgewicht Gesamtabmessungen Tragfähigkeit des Bodens
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g g Stößelgeschwindigkeit Berührzeit
Fundamentierung Erschütterung und Geräusch Arbeitssicherheit und Arbeitsschutz
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Produktionstechnik II VL 3: Umformen
Gestellbauweisen von Umformmaschinen C-Gestellformen
Presskraft ca. 250 kNO-Gestellformen
Presskraft ca. 20.000 kN
Müller-Weingarten AG Schuler AG
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