Blechumformung - Verfahren, Werkzeuge und Maschinen

Vorwort

Autorenverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

1 Grundlagen der Blechumformung

1.1 Einleitung

1.1.1 Klassifizierung der Verfahren der Umformtechnik

1.1.2 Prozessbeschreibung

1.2 Tribologie

1.2.1 Reibungsformen

1.2.2 Tribologisches System

1.2.3 Verschleißmechanismen

1.2.4 Schmierung

1.2.5 Parameter, die die Reibung beeinflussen

1.2.6 Einfluss des Schmierstoffs auf die Reibung

1.2.7 Einfluss der Blech-Oberflächenstruktur auf die Reibung

1.2.8 Blechoberflächen

1.2.9 2D-Oberflächenbeschreibung

1.2.10 Beschreibung von Blechoberflächen

1.3 Spannung, Formänderung, Umformgeschwindigkeit und Umformbeschleunigung

1.3.1 Kraft-Längenänderungs-Diagramm des einachsigen Zugversuchs

1.3.2 Spannungs-Dehnungs-Diagramm des einachsigen Zugversuchs

1.3.3 Logarithmische Formänderungen

1.3.4 Logarithmische Formänderungsgeschwindigkeit

1.3.5 Logarithmische Formänderungsbeschleunigung

1.3.6 Logarithmische Hauptformänderung, logarithmische Hauptformänderungsgeschwindigkeit und logarithmische Hauptformänderungsbe

1.4 Fließgesetz

1.5 Anisotropie

1.6 Fließkurve

1.6.1 Fließspannung

1.6.2 Ermittlung des Einsetzens plastischen Fließens

1.6.3 Hydraulisches und pneumatisches Tiefen

1.6.4 Kaltumformung

1.6.5 Halbwarm-Umformung

1.6.6 Warmumformung

1.6.7 Superplastische Blechumformung, ein Verfahren der Warm-Umformung

1.7 Fließbedingungen (Fließhypothesen)

1.8 Fließortfläche, Fließortkurve

1.9 Grenzformänderungsdiagramm

1.9.1 Ermittlung der Grenzformänderungskurven

1.9.2 Markieren von Kreisrastern

1.9.3 Anwendung des Grenzformänderungsdiagramms bzw. der Grenzformänderungskurve

1.9.4 Unterstützung des Eintuschierens von Ziehwerkzeugen

1.10 Erweiterung des Grenzformänderungsdiagramms

1.10.1 Logarithmische Dickenformänderung

1.10.2 Logarithmische Hautpformänderung

1.11 Dokumentation der Produktgüte

Literatur

2 Streckziehen

2.1 Einfaches Streckziehen

2.2 Tangential-Streckziehen

2.3 Cyril-Bath-Streckziehanlage

2.4 NC-steuerbares segmentiertes Streckziehen

Literatur

3 Tiefen

3.1 Tiefen rotationssymmetrischer halbkugelförmiger Blechformteile

3.1.1 Tiefungsverfahren

3.1.2 Tiefungskennwert

3.2 Mechanisches Tiefen nicht-rotationssymmetrischer Blechformteile

3.3 Hydraulisches Tiefen

3.3.1 Hydraulisches Tiefen halbkugelförmiger Blechformteile

3.3.2 Hydraulisches Tiefen nicht-rotationssymmetrischer Blechformteile

3.3.3 Kombination von hydraulischem Tiefen und hydromechanischem Tiefziehen

3.3.4 Kombination von konventionellem Tiefziehen und hydraulischem Tiefen

3.4 Pneumatisches Tiefen

3.4.1 Superplastische Umformung

3.4.2 Matrizenverfahren

3.4.3 Patrizenverfahren

3.4.4 Anwendungen

Literatur

4 Tiefziehen

4.1 Tiefziehen rotationssymmetrischer Blechformteile

4.1.1 Verfahrensablauf und Werkzeuggestaltung

4.1.2 Geometrische Verhältnisse

4.1.3 Einsatz eines Niederhalters

4.1.4 Spannungsverhältnisse

4.1.5 Tiefziehverhältnisse

4.1.6 Ziehspalt

4.1.7 Ermittlung der mittleren Fließspannung

4.1.8 Ziehstempel-Teilkräfte und Ziehstempel-Gesamtkraft

4.1.9 Arbeitsdiagramm der Niederhalterkraft

4.2 Tiefziehen nicht-rotationssymmetrischer Blechformteile

4.2.1 Ziehprozess

4.2.2 Zieheinrichtungen im Pressentisch

4.2.3 Steuerung des Werkstoffflusses

4.2.4 Tribologisches System im Niederhalterbereich

4.2.5 Verteilung Flächenpressung unter dem Niederhalter

4.2.6 Segmentelastischer Niederhalter

4.2.7 Prismatisch verrippte Matrize

4.2.8 Ziehwerkzeuge mit integrierter Zieheinrichtung

4.3 Hydromechanisches Tiefziehen

4.3.1 Verfahrensprinzip

4.3.2 Verlauf des Gegendrucks über dem Stempelweg

4.3.3 Bildung einer Wulst entgegen Tiefziehrichtung

4.3.4 Kräfte beim hydromechanischen Tiefziehen

4.3.5 Einfluss des Gegendrucks

4.3.6 Grenzziehverhältnisse beim hydromechanischen Tiefziehen

4.3.7 Einsatz von segmentelastischen Niederhaltern und Vielpunkt-Zieheinrichtungen beim hydromechanischen Tiefziehen

4.3.8 Tendenzen und Zielsetzungen

Literatur

5 Blechbiegen

5.1 Einleitung

5.2 Grundlagen des Blechbiegens

5.2.1 Berechnungsmethoden

5.2.2 Formänderungen, Spannungen und Biegemomente für das elastisch-plastische Biegen mit reinen Momenten

5.2.3 Rückfederung beim reinen Momentenbiegen

5.2.4 Erweiterungen der elementaren Theorie zur Berechnung des reinen Momentenbiegens

5.2.5 Mehrachsige Berechnungsansätze

5.3 Einflussund Störgrößen

5.4 Prozess-Simulation und Prozessplanung

5.4.1 Kollisionskontrolle und Biegefolgenbestimmung

5.4.2 Werkstückhandhabung

5.4.3 Prozess-Simulation und NC-Datenbestimmung

5.4.4 Analytische und halbanalytische Verfahren

5.4.5 Finite-Elemente-Methode

5.4.6 Zuschnittsermittlung

5.4.7 Fertigungsgrenzen und Fertigungsfehler

5.5 Prozessregelung

5.6 Qualitätskriterien für Blechbiegeteile

5.7 Blechbiegeverfahren

5.7.1 Frei- und Gesenkbiegen

5.7.2 Schwenkbiegen

5.7.3 Walzrunden

5.7.4 Walzprofilieren

5.8 Falzen und Bördeln

5.8.1 Falzen

5.8.2 Bördeln

5.9 Biegerichten

Literatur

6 Schneiden

6.1 Zerteilen

6.2 Scherschneiden (Normalschneiden)

6.2.1 Einführung

6.2.2 Ablauf des Scherschneidvorgangs

6.2.3 Schnittflächenkenngrößen

6.2.4 Schneidkraft

6.2.5 Verschleiß und Verschleißminderung

Literaturverzeichnis

7 Feinschneiden

7.1 Einführung

7.2 Grundlagen des Feinschneidens

7.2.1 Verfahrensablauf

7.2.2 Schnittflächenqualität

7.2.3 Verfahrensmerkmale

7.3 Schnittteilgestaltung und Bauteilwerkstoffe

7.4 Werkzeuge

7.5 Pressentechnik

Literatur

8 Finite Elemente Methode (FEM) Prozess-Simulation in der Blechumformung

8.1 Finite Elemente Methode (FEM) Prozess-Simulation in der Blechumformung

8.1.1 Stand der Technik

8.1.2 Geschichtliche Entwicklung

8.1.3 Heutiger Stand und Entwicklungstendenzen im Bereich der Blechumformung

8.1.4 Alternative numerische Methoden

8.2 Numerische Modellierung von umformtechnischen Prozessen

8.2.1 Nichtlineare, zeitlich abhängige Randwertprobleme

8.2.2 System gekoppelter partieller Differentialgleichungen

8.2.3 Inhalt des Kapitels

8.3 Kontinuumsmechanische Grundlagen

8.3.1 Modellierung des Bewegungs- und Deformationszustandes

8.3.2 Dehnungsmaße

8.3.3 Spannungsmaße

8.3.4 Energetisch konjugierte Spannungs- und Dehnungsmaße

8.3.5 Kontinuitätsbedingung

8.3.6 Werkstoffgesetz

8.3.7 Impulsbilanz und Gleichgewichtsbedingungen

8.3.8 Wärmeleitung und Energiebilanz

8.3.9 Zusammenfassung der prozessbeschreibenden differentiellen Gleichungen

8.4 Finite Elementformulierung

8.4.1 Zeitliche und örtliche Diskretisierung des Problems

8.4.2 Elementformulierungen

8.5 Implizite quasistatische FEM-Verfahren

8.5.1 Schwache Formulierung des Problems

8.5.2 Iterative Lösungsverfahren des impliziten Problems

8.6 Lösung von thermo-mechanisch gekoppelten Problemen

8.6.1 Anwendungsgebiete in der Blechumformung

8.6.2 FEM-Formulierung und Lösungsvorgehen

8.6.3 Modellierung thermischer Randbedingungen

8.7 Explizite FEM-Verfahren

8.8 Vergleich der expliziten und impliziten Methoden

8.9 Modellierung der Kontaktbedingung

8.9.1 Beschreibung der Werkzeuggeometrie

8.9.2 Kontaktsuche und Kontakttoleranzen

8.9.3 Mathematische Behandlung von Verschiebungsrandbedingungen

8.9.4 Modellierung der Reibkräfte

8.10 Materialmodelle und Materialdaten

8.10.1 Spezifikation des Verfestigungsverhaltens

8.10.2 Fließortkurve und Anisotropie

8.10.3 Versagensvoraussage

Verzeichnis der Symbole und Abkürzungen

Literatur

9 Fließkriterien

9.1 Fließkriterien – Definition

9.1.1 von Mises-Fließkriterium

9.1.2 Hill’48 Fließkriterium

9.1.3 Barlat 1989 Fließkriterium

9.1.4 BBC 2005 Fließkriterium

9.2 Empfehlungen zur Auswahl eines Fließkriteriums

9.2.1 Mechanische Parameter für die Fließkriterien

9.3 Ausbick

Literatur

Sachverzeichnis