Dissertation S. Kriechenbauer

W.-G. Drossel (Hrsg.)
S. Kriechenbauer
Beitrag zur Analyse und Synthese von variablen Kraft- und Wegfunktionen beim Tiefziehen auf Servo-Spindelpressen

Berichte aus dem IWU, Band 122
254 Seiten, m. Abb. und Tab., A5, Broschur

ISBN: 978395735141-8
Verlag Wissenschaftliche Scripten

Pressmaschinen mit Servo-Antrieben bieten neuartige Möglichkeiten zum Tiefziehen von Feinblechen. So können beispielsweise die Werkzeugbewegungen und Kraftverhältnisse während der Formgebung gezielt eingestellt werden, um Bauteileigenschaf-ten zu beeinflussen und Prozessgrenzen zu erweitern.

Variable Kraft- und Wegfunktionen werden für das bidirektionale Tiefziehen (BDD) und das schwingungsüberlagerte Tiefziehen (KSP) ganzheitlich analysiert und synthetisiert. Dabei werden die Teilsysteme Werkstück, Werkzeug und Maschine in einer erweiterten Umformsimulation betrachtet.

Durch eine varianzbasierte Sensitivitätsanalyse kann die Prozessauslegung systematisch unterstützt werden. Die berechneten Feldmetamodelle beschreiben eindeutig die Zusammenhänge zwischen den Eingangs- und den Ergebnisgrößen. Darauf aufbauend liefert ein evolutionärer Algorithmus optimale Prozessparameter für das schwingungsüberlagerte Tiefziehen.

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1 Einleitung

2 Stand der Wissenschaft

2.1 Servo-Spindelpressen
2.1.1 Einordung
2.1.2 Eigenschaften hinsichtlich der Kraft- und Wegfunktion
2.1.3 Statisches und dynamisches Verhalten
2.1.4 Steuerung und Regelung

2.2 Tiefziehen von Feinblechen
2.2.1 Einordnung
2.2.2 Verfahrensprinzip
2.2.3 Prozessgrößen
2.2.4 Einflussgrößen
2.2.5 Prozessgrenzen
2.2.6 Tiefziehen mit variabler Niederhalterkraft
2.2.7 Tiefziehen mit variabler Werkzeugbewegung

2.3 Diskussion des Forschungsdefizits und des Entwicklungsbedarfs

2.4 Numerische Analyse von Tiefziehprozessen
2.4.1 Prozesssimulation
2.4.2 Sensitivitätsanalyse
2.4.3 Optimierung

3 Zielstellung und Lösungskonzept
3.1 Formulierung des Forschungsziels
3.2 Angedachtes Lösungskonzept
3.3 Aufbau der Abhandlung

4 Modellbildung zur erweiterten Prozesssimulation
4.1 Verwendete Hilfsmittel

4.2 Festlegung der Ergebnisgrößen
4.2.1 Blechdickenverteilung
4.2.2 Formänderungen in der Blechebene
4.2.3 Maßhaltigkeit und Faltenhöhe

4.3 Kennwertermittlung
4.3.1 Werkstück
4.3.2 Werkzeug
4.3.3 Maschine

4.4 Entwickelte Referenzmodelle

5 Exemplarische Sensitivitätsanalyse für das konventionelle Tiefziehen
5.1 Versuchsplanung
5.2 Statistische Auswertung
5.3 Ergebnisse aus dem Feldmetamodell

6 Bidirektionales Tiefziehen (BDD)
6.1 Experimenteller Verfahrensvergleich

6.2 Validierung der Prozesssimulation
6.2.1 Bewegungs- und Kraftverlauf
6.2.2 Faltenbildung
6.2.3 Blechdickenverteilung
6.2.4 Formänderungsanalyse

6.3 Sensitivitätsanalyse
6.3.1 Versuchsplanung
6.3.2 Statistische Auswertung
6.3.3 Ergebnisse aus dem Feldmetamodell

6.4 Diskussion des Zwischenstands

7 Schwingungsüberlagertes Tiefziehen (KSP)

7.1 Experimenteller Verfahrensvergleich

7.2 Validierung der erweiterten Prozesssimulation
7.2.1 Bewegungs- und Kraftverlauf
7.2.2 Faltenbildung
7.2.3 Blechdickenverteilung

7.3 Sensitivitätsanalyse
7.3.1 Versuchsplanung
7.3.2 Statistische Auswertung
7.3.3 Ergebnisse aus dem Feldmetamodell

7.4 Analyse der Prozessdauer
7.5 Diskussion und Schlussfolgerungen
7.6 Multikriterielle Prozessoptimierung

8 Zusammenfassung, Schlussfolgerungen und Ausblick
8.1 Beantwortung der Forschungsfragen
8.2 Ausblick auf weiterführende Forschungsarbeiten

Anlage A Verwendete Versuchsumgebung
Anlage B Ergänzende Untersuchungen zum schwingungsüberlagerten Tiefziehen (KSP)
Anlage C Mathematische Formulierungen

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