Umformtechnische Herstellung komplexer Karosserieteile: Auslegung von Ziehanlagen
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Berlin
Springer Vieweg
2013
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INHAFLTTSVEIRSEKLHIINIIIS
1 EINLEITUNG 1
LITERATUR 4
2 KAROSSERIETECHNIK UND KAROSSERIEWERKSTOFFE 5
2.1 BAUWEISEN VON PKW-KAROSSERIEN 8
2.1.1 KAROSSERIEN IN RAHMENSTRUKTURBAUWEISE 9
2.1.2 SELBSTTRAGENDE KAROSSERIEN IN SCHALENBAUWEISE 12
2.2 STRUKTURTEILE UND AUSSENHAUTTEILE 15
2.3 LEICHTBAUASPEKTE IM KAROSSERIEBAU 16
2.3.1 STRUKTURELLE LEICHTBAUASPEKTE UND LEICHTBAUKENNWERTE 17
2.3.2 WERKSTOFFLICHE LEICHTBAUASPEKTE 18
2.3.3 BELASTUNGSANGEPASSTE KAROSSERIEBLECHTEILE
(TAILORED COMPONENTS) 20
2.4 BLECHWERKSTOFFE UND BLECHOBERFLAECHEN IM KAROSSERIEBAU 24
2.4.1 STAHLKAROSSERIEBLECHE 25
2.4.2 ALUMINIUMKAROSSERIEBLECHE 36
2.5 BLECHTEIL- UND KAROSSERIEHERSTELLPROZESS 42
2.5.1 BLECHTEILHERSTELLPROZESS 43
2.5.2 KAROSSERIEHERSTELLPROZESS 45
2.6 QUALITAETSASPEKTE UND BAUTEILEIGENSCHAFTEN VON KAROSSERIEBLECHTEILEN
UND BAUGRUPPEN 53
2.6.1 MASS- UND FORMQUALITAET VON KAROSSERIE-BLECHTEILEN
UND BAUGRUPPEN 54
2.6.2 OBERFLAECHENQUALITAET VON KAROSSERIE-BLECHTEILEN 87
2.6.3 FESTIGKEITS- UND STEIFIGKEITSEIGENSCHAFTEN VON
KAROSSERIE-BLECHTEILEN 107
LITERATUR 116
3 PLASTIZITAETSTHEORETISCHE UND WERKSTOFFTECHNISCHE GRUNDLAGEN 119
3.1 FLIESSEN UND STOFFGESETZ 122
3.2 FLIESSSPANNUNG, FLIESSKURVE UND FLIESSKURVENAUFNAHME 124
3.2.1 ZUGVERSUCH ZUR FLIESSKURVENAUFNAHME 124
IX
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X
INHALTSVERZEICHNIS
3.2.2 BULGETEST ZUR FLIESSKURVENAUFNAHME 126
3.3 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG DER FLIESSKURVE 130
3.3.1 FLIESSKURVEN-POTENZANSAETZE NACH LUDWIK-HOLLOMON
UND NACH SWIFT 131
3.3.2 FLIESSKURVEN-EXPONENTIALANSATZ NACH HOCKETT-SHERBY 134
3.3.3 KOMBINIERTER ANSATZ (GEWICHTUNG ZWISCHEN SWIFT
UND HOCKETT-SHERBY) 134
3.3.4 KOMBINIERTE FLIESSKURVE AUS ZUGVERSUCH UND BULGETEST 135
3.3.5 AUSWIRKUNG DER FLIESSKURVENMODELLIERUNG AUF
DIE SIMULATIONSERGEBNISSE 137
3.3.6 ZUSAMMENFASSUNG ZUR FLIESSKURVENMODELLIERUNG 138
3.4 MATERIALMODELLIERUNG BEI MEHRACHSIGEM SPANNUNGSZUSTAND
UND ISOTROPEM WERKSTOFF 139
3.4.1 BESCHREIBUNG VON SPANNUNGSZUSTAENDEN 140
3.4.2 SCHUBSPANNUNGSHYPOTHESE NACH TRESCA 143
3.4.3 GESTALTAENDERUNGSENERGIEHYPOTHESE NACH VON MISES 145
3.4.4 FLIESSGRENZFLAECHE UND FLIESSORTKURVE 146
3.5 MATERIALMODELLIERUNG BEI MEHRACHSIGEM SPANNUNGSZUSTAND
UND ANISOTROPEM WERKSTOFF 149
3.5.1 ANISOTROPIEKENNWERTE FUER ANISOTROPES WERKSTOFFVERHALTEN 149
3.5.2 MATERIALMODELL FUER SENKRECHT-ANISOTROPEN
UND EBEN-ISOTROPEN WERKSTOFF 152
3.5.3 MATERIALMODELLE FUER SENKRECHT- UND
EBEN-ANISOTROPE WERKSTOFFE 154
3.5.4 AUSWIRKUNG DER FLIESSORTKURVENMODELLIERUNG AUF
DIE SIMULATIONSERGEBNISSE 159
3.5.5 ZUSAMMENFASSUNG ZUR FLIESSORTKURVEN-MODELLIERUNG 160
3.6 FORMAENDERUNGEN UND FLIESSGESETZ 161
3.6.1 FORMAENDERUNGSVERLAEUFE UND FORMAENDERUNGSVERTEILUNGEN 163
3.6.2 FLIESSGESETZ/FLIESSREGEL 163
3.7 FORMAENDERUNGSVERMOEGEN UND GRENZFORMAENDERUNGEN 166
3.7.1 FORMAENDERUNGSVERMOEGEN 166
3.7.2 GRENZFORMAENDERUNGEN 169
3.7.3 GRENZFORMAENDERUNGSKURVE
UND GRENZFORMAENDERUNGSDIAGRAMM 169
3.7.4 AUSWIRKUNG DER GRENZFORMAENDERUNGSKURVE AUF
DIE SIMULATIONSERGEBNISSE 186
3.7.5 SPANNUNGSBASIERTE GRENZFORMAENDERUNGSKURVE (SFLC) 187
3.8 ZUSAMMENFASSUNG EINIGER WESENTLICHER PUNKTE
ZUR MATERIALMODELLIERUNG 188
LITERATUR 190
INHALTSVERZEICHNIS XI
4 VERFAHRENSTECHNISCHE GRUNDLAGEN DER KAROSSERIETEILHERSTELLUNG 195
4.1 TIEFZIEHEN 195
4.1.1 PROZESSABLAUF BEIM TIEFZIEHEN IM ERSTZUG 196
4.1.2 PROZESSABLAUF BEIM TIEFZIEHEN IM WEITERZUG 196
4.1.3 SPANNUNGS-UND FORMAENDERUNGSZUSTAND BEIM TIEFZIEHEN 199
4.1.4 FEHLER-UND VERSAGENSMOEGLICHKEITEN BEIM TIEFZIEHEN 205
4.1.5 KRAEFTE BEIM TIEFZIEHEN 210
4.1.6 PROZESSAUSLEGUNG UND PROZESSSTEUERUNG BEIM TIEFZIEHEN 211
4.1.7 UMFORMBARKEIT VON BLECHWERKSTOFFEN BEIM TIEFEIEHEN 216
4.2 STRECKZIEHEN 218
4.2.1 PROZESSABLAUF BEIM STRECKZIEHEN MIT STARREN SPANNELEMENTEN 218
4.2.2 PROZESSABLAUF BEIM STRECKZIEHEN MIT (AKTIV)
BEWEGLICHEN SPANNELEMENTEN 220
4.2.3 SPANNUNGS-UND FORMAENDERUNGSZUSTAND BEIM STRECKZIEHEN 221
4.2.4 FEHLER-UND VERSAGENSMOEGLICHKEITEN BEIM STRECKZIEHEN 223
4.2.5 PROZESSAUSLEGUNG UND PROZESSSTEUERUNG BEIM STRECKZIEHEN 225
4.2.6 UMFORMBARKEIT VON BLECHWERKSTOFFEN BEIM STRECKZIEHEN 229
4.3 KAROSSERIEZIEHEN : 231
4.3.1 BEGRIFFE FUER FLAECHEN, KANTEN UND RADIEN AM ZIEHTEIL 231
4.3.2 PROZESSABLAUF BEIM KAROSSERIEZIEHEN 236
4.3.3 SPANNUNGS- UND FORMAENDERUNGSZUSTAND
BEIM KAROSSERIEZIEHEN 236
4.3.4 FEHLER- UND VERSAGENSMOEGLICHKEITEN BEIM KAROSSERIEZIEHEN 239
4.3.5 PROZESSAUSLEGUNG UND PROZESSSTEUERUNG
BEIM KAROSSERIEZIEHEN 253
4.3.6 UMFORMBARKEIT VON BLECHWERKSTOFFEN BEIM KAROSSERIEZIEHEN 269
4.4 BIEGEN, NACHFORMEN UND FALZEN 269
4.4.1 VERFAHRENSEINTEILUNG DER BIEGEVERFAHREN 270
4.4.2 PROZESSABLAUF BEIM BIEGEN 271
4.4.3 SPANNUNGS- UND FORMAENDERUNGSZUSTAND BEIM BIEGEN 279
4.4.4 FEHLER- UND VERSAGENSMOEGLICHKEITEN BEIM BIEGEN 283
4.4.5 PROZESSAUSLEGUNG UND PROZESSSTEUERUNG BEIM BIEGEN 284
4.5 NACHSCHLAGEN/KALIBRIEREN 286
4.6 PRESSHAERTEN 287
4.7 SCHERSCHNEIDEN 287
4.7.1 PROZESSABLAUF BEIM SCHERSCHNEIDEN 288
4.7.2 SPANNUNGEN UND KRAEFTE BEIM SCHERSCHNEIDEN 290
4.7.3 VARIANTEN DES SCHERSCHNEIDENS BEI
DER KAROSSERIETEILHERSTELLUNG 291
4.7.4 FEHLER- UND VERSAGENSMOEGLICHKEITEN
BEIM SCHERSCHNEIDEN 293
4.7.5 PROZESSAUSLEGUNG BEIM SCHERSCHNEIDEN 296
XII
INHALTSVERZEICHNIS
4.8 RUECKFEDERUNG 300
4.8.1 KLASSIFIZIERUNG DER RUECKFEDERUNGSARTEN
UND DEREN EINFLUSSGROESSEN 300
4.8.2 MEMBRANRUECKFEDERUNG 303
4.8.3 BIEGERUECKFEDERUNG UND RUECKBIEGERUECKFEDERUNG 304
4.8.4 HOHLZUG BEIM ZIEHENDEN BIEGEN 307
4.8.5 EINFLUSS DES WERKSTOFFS AUF DIE RUECKFEDERUNG 309
4.8.6 EINFLUSS DER BAUTEIL- UND WERKSTUECKGEOMETRIE AUF
DIE RUECKFEDERUNG 311
4.8.7 EINFLUSS DER PROZESSFUHRUNG UND DES UMFORMVERFAHRENS
AUF DIE RUECKFEDERUNG 312
4.8.8 RUECKFEDERUNGSKOMPENSATION 313
LITERATUR 315
5 WERKZEUGTECHNIK UND WERKZEUGHERSTELLUNGSPROZESS 317
5.1 GRUNDSAETZLICHE WERKZEUGTYPEN 317
5.1.1 FOLGEVERBUNDWERKZEUGE 319
5.1.2 TRANSFERWERKZEUGE 321
5.1.3 STUFENWERKZEUGE 322
5.1.4 LINIENWERKZEUGE/STUFENSAETZE 323
5.1.5 EINFACH-UND MEHRFACHWERKZEUGE 325
5.2 KONSTRUKTIVER WERKZEUGAUFBAU 327
5.2.1 KONSTRUKTIVER GRUNDAUFBAU VON PLATINENSCHNEIDWERKZEUGEN 327
5.2.2 KONSTRUKTIVER GRUNDAUFBAU VON ZIEHWERKZEUGEN 329
5.2.3 KONSTRUKTIVER GRUNDAUFBAU VON SCHNEIDWERKZEUGEN 346
5.2.4 KONSTRUKTIVER GRUNDAUFBAU VON NACHFORMWERKZEUGEN 352
5.3 WERKZEUGWERKSTOFFE 360
5.4 ZEITLICHER ABLAUF DER WERKZEUGHERSTELLUNG 363
5.5 DATENKETTE BEI DER WERKZEUGHERSTELLUNG 365
5.6 SE-PHASE UND METHODENPLANUNG 366
5.7 WERKZEUGKONSTRUKTION 367
5.8 ARBEITSVORBEREITUNG 367
5.9 PHYSISCHE WERKZEUGHERSTELLUNG 368
5.9.1 GIESSMODELLERSTELLUNG UND GUSS 368
5.9.2 HERSTELLUNG VON ZIEHWERKZEUGEN 369
5.9.3 HERSTELLUNG VON SCHNEID- UND NACHFORMWERKZEUGEN 387
5.9.4 WERKZEUGKORREKTUR ZUR VERBESSERUNG DER MASS-
UND FORMQUALITAET 391
5.9.5 WERKZEUGKORREKTUR ZUR VERBESSERUNG DER
OBERFLAECHENQUALITAET VON AUSSENHAUTTEILEN 420
5.10 KOSTENSTRUKTUR VON KAROSSERIEWERKZEUGEN 426
LITERATUR 429
INHALTSVERZEICHNIS XIII
6 GRUNDLAGEN DER
MASCHINEN-UND ANLAGENTECHNIK 431
6.1 ANLAGEN ZUR PLATINENHERSTELLUNG UND-BEREITSTELLUNG 431
6.2 MASCHINEN UND ANLAGEN ZUR BAUTEILHERSTELLUNG 435
6.2.1 MASCHINENWIRKPRINZIPIEN 435
6.2.2 ZIEHEINRICHTUNGEN 457
6.3 PRESSENARTEN UND MECHANISIERUNGSSYSTEME 464
6.3.1 PRESSEN FUER KLEINE UND MITTELGROSSE BAUTEILE 464
6.3.2 PRESSENLINIEN UND GROSSTEIL-TRANSFERPRESSEN
(MEHRSTOESSEL-TRANSFERPRESSEN) 472
6.3.3 PLATINENLADER UND FERTIGTEIL-STAPELANLAGEN 480
6.4 AUSBRINGUNG UND WIRTSCHAFTLICHKEIT VON PRESSENSYSTEMEN 482
6.4.1 AUSBRINGUNG VON KLEINEN UND MITTELGROSSEN PRESSEN 482
6.4.2 AUSBRINGUNG VON GROSSPRESSEN UND PRESSENLINIEN 482
6.4.3 KOSTEN- UND WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNG
VON PRESSENSYSTEMEN 485
6.5 AKTUELLER TREND BEI DER AUSRUESTUNG NEUER PRESSWERKE 490
LITERATUR 491
7 FERTIGUNGSPLANUNG UND FERTIGUNGSSTRATEGIEN 493
7.1 PRODUKTIONSPRESSE BZW. PRODUKTIONSPRESSENLINIE 495
7.2 FERTIGUNGSVERFAHREN 496
7.3 FOLGEVERBUND- ODER STUFEN- BZW. TRANSFERFERTIGUNG 496
7.4 EINFACH- ODER MEHRFACHFERTIGUNG 498
7.5 PLATINENGEOMETRIEN UND PLATINENHERSTELLUNG 503
7.5.1 MATERIALNUTZUNGSGRAD 503
7.5.2 FESTLEGUNG DER PLATINENGEOMETRIE 508
7.5.3 RANDBEDINGUNGEN DER PLATINENHERSTELLUNG 508
7.5.4 FALLBEISPIEL KOTFLUEGEL 517
7.6 PRESSEN-DURCHLAUFPLANUNG UND PRESSENSIMULATION 518
7.6.1 KLASSISCHE DURCHLAUFUNTERSUCHUNG BEI MECHANISCH
GEKOPPELTEN T RANSFERSYSTEMEN 519
7.6.2 PRESSENDURCHLAUF-SIMULATION BEI FREI PROGRAMMIERBAREN
TRANSFERSYSTEMEN 524
LITERATUR 526
8 METHODENPLANUNG 527
8.1 ALLGEMEINE EINFUEHRUNG IN DIE METHODENPLANUNG 527
8.1.1 GEGENSTAND DER METHODENPLANUNG 527
8.1.2 EINGANGSGROESSEN UND RANDPARAMETER DER METHODENPLANUNG 528
8.1.3 EINORDNUNG DER METHODENPLANUNG IN DEN FAHRZEUG-
UND BETRIEBSMITTEL-ENTWICKLUNGSPROZESS 530
8.1.4 ABLAUF DER METHODENPLANUNG UND METHODENPLANUNGSINHALTE 531
8.1.5 SIMULATIONSTOOLS ZUR UNTERSTUETZUNG DER METHODENPLANUNG 538
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
8.2 METHODENPLANUNG DER ZIEHOPERATION 540
8.2.1 FESTLEGUNG DER ZIEHLAGE 541
8.2.2 BAUTEILAUFBEREITUNG ZUR (VORLAEUFIGEN) ZIEHSCHALE 573
8.2.3 FESTLEGUNG VON WERKZEUGGRUNDAUFBAU
UND ANZAHL ZIEHSTUFEN 575
8.2.4 MODELLIERUNG DER BLECHHALTERWIRKFLAECHEN 579
8.2.5 MODELLIERUNG DER STEMPELFORMFLAECHEN 610
8.2.6 MODELLIERUNG VON ZIEHSICKEN 627
8.3 METHODENPLANUNG DER BESCHNEIDE- UND LOCHOPERATIONEN 629
8.3.1 FESTLEGUNG KOMPLETTBESCHNITT ODER SEGMENTIERTER BESCHNITT 630
8.3.2 PRUEFUNG DER NOTWENDIGKEIT EINES VORBESCHNITTS 632
8.3.3 FESTLEGUNG DER ARBEITSRICHTUNGEN 634
8.3.4 FESDEGUNG DER BESCHNITTSEGMENTE UND DER ABFALLABFUHRUNG 635
8.3.5 DETAILGESTALTUNG DER BESCHNITTUEBERGAENGE 638
8.3.6 SICHERSTELLUNG DER WERKZEUGTECHNISCHEN UMSETZBARKEIT 640
8.3.7 SICHERSTELLUNG DER MECHANISIERBARKEIT 642
8.3.8 SICHERSTELLUNG DER POSITIONIERBARKEIT IN FOLGEOP 643
8.3.9 ERGAENZUNGEN ZUR LOCHMETHODE 644
8.4 METHODENPLANUNG DER NACHFORMOPERATIONEN 648
8.4.1 FESTLEGUNG DER NACHFORMBEREICHE 649
8.4.2 FESTLEGUNG DER NACHFORMLAGE UND DER NACHFORMRICHTUNGEN 653
8.4.3 FESDEGUNG DER UEBERFORMUNG 658
8.4.4 FESDEGUNG DER WERKSTUECKABSTUETZUNG BEIM NACHFORMEN 659
8.4.5 FESTLEGUNG DER NACHFORMREIHENFOLGE 660
8.4.6 FESTLEGUNG DER NACHFORMUEBERGAENGE 663
8.4.7 SICHERSTELLUNG DER WERKZEUGTECHNISCHEN UMSETZBARKEIT 664
8.4.8 SICHERSTELLUNG DER MECHANISIERBARKEIT 666
8.4.9 SICHERSTELLUNG DER POSITIONIERBARKEIT DES WERKSTUECKS 667
8.5 FALZMETHODE 668
8.5.1 FESTLEGUNG DER WERKZEUGFALLENDEN FLANSCHSTELLUNGEN 670
8.5.2 ERMITTLUNG DES FALZVERLUSTES UND FESTLEGUNG
DES BLECHTEILBESCHNITTS EINSCHLIESSLICH RUECKSCHNITTEN 671
8.6 WERKZEUGMETHODE 672
8.6.1 FESTLEGUNG VON MASSKORREKTUREN UND BERUECKSICHTIGUNG
VON TOLERANZFELDERN 673
8.6.2 FESTLEGUNG VON OPTISCH BEDINGTEN FORMKORREKTUREN 677
8.6.3 FESTLEGUNG VON FUNKTIONAL BEDINGTEN FORMKORREKTUREN 678
8.6.4 FESTLEGUNG VON KANTENABZUEGEN 679
8.6.5 FESTLEGUNG VON KONTAKTBEREICHEN MIT
ERHOEHTER FLAECHENPRESSUNG 680
8.6.6 FESDEGUNG VON FREIMACHUNGEN 682
8.6.7 FESDEGUNG VON HILFSFLAECHEN ZUR TEILEPOSITIONIERUNG 684
INHALTSVERZEICHNIS XV
8.6.8 FESTLEGUNG VON FORMTRENNUNGEN 684
8.6.9 FESTLEGUNG VON SPALTMASSEN (UMRISSGEOMETRIE) 686
8.6.10 FESTLEGUNG VON FRAESVORGABEN 687
8.7 METHODENRELEVANTE BESONDERHEITEN BEI TAILORED BLANKS 688
8.7.1 SICHERSTELLUNG DER STAPELBARKEIT IM PLATINENSTAPEL 688
8.7.2 FESTLEGUNG DES SCHWEISSNAHTVERLAUFS BEZUEGLICH UMFORMUNG 689
8.7.3 FESTLEGUNG DES SCHWEISSNAHTVERLAUFS BEZUEGLICH BESCHNEIDEN 689
8.7.4 FESTLEGUNG DER FREIMACHUNG IM WERKZEUG FUER
DIE SCHWEISSNAHT 690
8.8 ANWENDUNGSBEISPIEL EINER SIMULATIONSGESTUETZTEN METHODENPLANUNG 691
8.8.1 VORGABEN AUS DER FERTIGUNGSPLANUNG 691
8.8.2 VORABMETHODE 691
8.8.3 KONZEPTMETHODE 694
8.8.4 FEINMETHODE 697
8.9 METHODENRELEVANTE BESONDERHEITEN BEI AUSSENHAUTTEILEN 703
LITERATUR 709
SACHVERZEICHNIS 711 |
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