Hohlpressen von Messingschmiedestücken Überlagerte Werkzeugbewegungen bei Warmumformprozessen

Transkript

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2 Hohlpressen von Messingschmiedestücken Überlagerte Werkzeugbewegungen bei Warmumformprozessen Bamberg, 14. Oktober 2009 Andreas Hagen Bereichsleiter Schmiedetechnologie simufact engineering gmbh

3 Gliederung Einleitung und Zielsetzung Prozess- und Verfahrensdarstellung Darstellung des erforderlichen Maschinenumfelds Exemplarischer Aufbau eines Hohlpress-Prozesses Beispiele für die Schmiedefehleranalyse mit Simufact.Forming Fazit und Zusammenfassung Ausblick

4 Einleitung und Zielsetzung Die Fertigung von komplexen Gesenkschmiedestücken aus dem Bereich des Werkstückwerkstoffs Messing beschränkt sich zumeist auf eine Fertigungsstufe Zur Reduzierung der eingesetzten Materialmenge und zur Reduzierung der anschließenden mechanischen Bearbeitung findet das Verfahren des Hohlpressens breite Anwendung Über hydraulisch-mechanisch gekoppelte Pressenzusatzmodule können zusätzliche Stempel während des Pressenhubes auf den Umformprozess einwirken Die Auslegung dieser Umformvorgänge ist sehr erprobungsintensiv und erfordert umfangreiches umformtechnisches Fachwissen Hier kann die Umformsimulation ausgezeichnete Hilfestellungen bei der Auslegung und Optimierung der komplexen Warmumformprozesse geben Dieser Vortrag möchte die derzeitigen Möglichkeiten der virtuellen Prozessoptimierung bei diesem speziellen Fertigungsverfahren mit Hilfe von Simufact.Forming aufzeigen

5 Gliederung Einleitung und Zielsetzung Prozess- und Verfahrensdarstellung Darstellung des erforderlichen Maschinenumfelds Exemplarischer Aufbau eines Hohlpress-Prozesses Beispiele für die Schmiedefehleranalyse mit Simufact.Forming Fazit und Zusammenfassung Ausblick

6 Prozess- und Verfahrensdarstellung Werkzeugoberteil schließt Die Stempel fahren nach Bedarf zeitlich versetzt identische oder auch unterschiedliche Hübe

7 Prozess- und Verfahrensdarstellung Werkzeugoberteil schließt Die Stempel fahren nach Bedarf zeitlich versetzt identische oder auch unterschiedliche Hübe

8 Prozess- und Verfahrensdarstellung Werkzeugoberteil schließt Die Stempel fahren nach Bedarf zeitlich versetzt identische oder auch unterschiedliche Hübe

9 Prozess- und Verfahrensdarstellung Werkzeugoberteil schließt Die Stempel fahren nach Bedarf zeitlich versetzt identische oder auch unterschiedliche Hübe

10 Prozess- und Verfahrensdarstellung Werkzeugoberteil schließt Die Stempel fahren nach Bedarf zeitlich versetzt identische oder auch unterschiedliche Hübe

11 Prozess- und Verfahrensdarstellung Werkzeugoberteil schließt Die Stempel fahren nach Bedarf zeitlich versetzt identische oder auch unterschiedliche Hübe

12 Prozess- und Verfahrensdarstellung Werkzeugoberteil schließt Die Stempel fahren nach Bedarf zeitlich versetzt identische oder auch unterschiedliche Hübe Simlab-Mesher kommt zum Einsatz

13 Gliederung Einleitung und Zielsetzung Prozess- und Verfahrensdarstellung Darstellung der erforderlichen Maschinenumrüstung Exemplarischer Aufbau eines Hohlpress-Prozesses Beispiele für die Schmiedefehleranalyse mit Simufact.Forming Fazit und Zusammenfassung Ausblick

14 Erforderliche Maschinenumrüstung Hydraulisch-mechanisch gekoppelte Pressenzusatzmodule können auf dem Pressentisch befestigt werden Der Pressenhub bewegt die ganze Einheit gegen ein Federpaket unter dem Gesenkunterteil Nach (oder teilweise auch während) des Schließens des Oberwerkzeugs presst eine Hebelmechanik die Stempel in das Werkstück

15 Erforderliche Maschinenumrüstung Die Hebelmechaniken sind je nach eingesetztem Modul winklig verstellbar Es können sehr komplexe Schmiedestückgeometrien hergestellt werden Die mechanische Bearbeitung des Schmiedestücks und der Materialeinsatz werden drastisch reduziert Gleichzeitig steigt der Erprobungs- und Konstruktionsaufwand Die Gefahr des Entstehens von Fliessfehlern am Schmiedestück wird erhöht

16 Gliederung Einleitung und Zielsetzung Prozess- und Verfahrensdarstellung Darstellung der erforderlichen Maschinenumrüstung Exemplarischer Aufbau eines Hohlpress-Prozesses Beispiele für die Schmiedefehleranalyse mit Simufact.Forming Fazit und Zusammenfassung Ausblick

17 Exemplarischer Prozessaufbau Objektbox Prozessfenster Modellfenster

18 Exemplarischer Prozessaufbau Gesenkoberteil (bewegt) 4 Stempel (zeitversetzt bewegt) Gesenkunterteil (feststehend)

19 Exemplarischer Prozessaufbau Gesenkoberteil (bewegt)

20 Exemplarischer Prozessaufbau 4 Stempel (zeitversetzt bewegt)

21 Exemplarischer Prozessaufbau 4 Stempel (zeitversetzt bewegt)

22 Exemplarischer Prozessaufbau

23 Exemplarischer Prozessaufbau

24 Gliederung Einleitung und Zielsetzung Prozess- und Verfahrensdarstellung Darstellung der erforderlichen Maschinenumrüstung Exemplarischer Aufbau eines Hohlpress-Prozesses Beispiele für die Schmiedefehleranalyse mit Simufact.Forming Fazit und Zusammenfassung Ausblick

25 Beispiel 1: Einsatzmaterial-Ermittlung Bei dem im Folgenden dargestellten Beispiel geht es in erster Linie um die Ermittlung des passenden Rohlings Wichtig ist hier zunächst die komplette, möglichst fehlerfreie Gravurfüllung

26 Beispiel 1 Variante 1 Einsatz des Rohlings Durchmesser 27 x 71mm lang

27 Beispiel 1 Variante 1 Einsatz des Rohlings Durchmesser 27 x 71mm lang

28 Beispiel 1 Variante 1 Einsatz des Rohlings Durchmesser 27 x 71mm lang Ergebnis: keine komplette Gravurfüllung Versuch Variante 2: Durchmesser 32 x 71 mm lang

29 Beispiel 1 Variante 1 Einsatz des Rohlings Durchmesser 27 x 71mm lang Ergebnis: keine komplette Gravurfüllung Versuch Variante 2: Durchmesser 32 x 71 mm lang

30 Beispiel 1 Variante 2 Einsatz des Rohlings Durchmesser 32 x 71mm lang Ergebnis: Überfüllung der Gravur Versuch Variante 3: Durchmesser 29 x 71 mm lang

31 Beispiel 1 Variante 2 Einsatz des Rohlings Durchmesser 32 x 71mm lang Ergebnis: Überfüllung der Gravur Versuch Variante 3: Durchmesser 29 x 71 mm lang

32 Beispiel 1 Variante 3 Einsatz des Rohlings Durchmesser 29 x 71mm lang Ergebnis: leichte Unterfüllung der Gravur Versuch Variante 4: Durchmesser 30 x 71 mm lang

33 Beispiel 1 Variante 3 Einsatz des Rohlings Durchmesser 29 x 71mm lang Ergebnis: leichte Unterfüllung der Gravur Versuch Variante 4: Durchmesser 30 x 71 mm lang

34 Beispiel 1 Variante 4 Einsatz des Rohlings Durchmesser 30 x 71mm lang Ergebnis: Gravurfüllung i.o.. aber Optimierung einer Stempelgeometrie erforderlich

35 Beispiel 1 Variante 4 Einsatz des Rohlings Durchmesser 30 x 71mm lang Ergebnis: Gravurfüllung i.o.. aber Optimierung einer Stempelgeometrie erforderlich

36 Beispiel 1 Variante 4 Einsatz des Rohlings Durchmesser 30 x 71mm lang Optimierung einer Stempelgeometrie erforderlich Werkzeugkontakt bei 82% des Prozesses Ansicht von oben Ansicht von unten

37 Beispiel 1 Variante 4 Einsatz des Rohlings Durchmesser 30 x 71mm lang Optimierung einer Stempelgeometrie erforderlich Werkzeugkontakt bei 84% des Prozesses Ansicht von oben Ansicht von unten

38 Beispiel 1 Variante 4 Einsatz des Rohlings Durchmesser 30 x 71mm lang Optimierung einer Stempelgeometrie erforderlich Werkzeugkontakt bei 86% des Prozesses Ansicht von oben Ansicht von unten

39 Beispiel 1 Variante 4 Einsatz des Rohlings Durchmesser 30 x 71mm lang Optimierung einer Stempelgeometrie erforderlich Werkzeugkontakt bei 88% des Prozesses Ansicht von oben Ansicht von unten

40 Beispiel 1 Variante 4 Einsatz des Rohlings Durchmesser 30 x 71mm lang Optimierung einer Stempelgeometrie erforderlich Werkzeugkontakt bei 90% des Prozesses Ansicht von oben Ansicht von unten

41 Beispiel 1 Variante 4 Einsatz des Rohlings Durchmesser 30 x 71mm lang Optimierung einer Stempelgeometrie erforderlich Werkzeugkontakt bei 92% des Prozesses Ansicht von oben Ansicht von unten

42 Beispiel 1 Variante 4 Einsatz des Rohlings Durchmesser 30 x 71mm lang Optimierung einer Stempelgeometrie erforderlich Werkzeugkontakt bei 94% des Prozesses Ansicht von oben Ansicht von unten

43 Beispiel 1 Variante 4 Einsatz des Rohlings Durchmesser 30 x 71mm lang Optimierung einer Stempelgeometrie erforderlich Werkzeugkontakt bei 96% des Prozesses Ansicht von oben Ansicht von unten

44 Beispiel 1 Variante 4 Einsatz des Rohlings Durchmesser 30 x 71mm lang Optimierung einer Stempelgeometrie erforderlich Werkzeugkontakt bei 98% des Prozesses Ansicht von oben Ansicht von unten

45 Beispiel 1 Variante 4 Einsatz des Rohlings Durchmesser 30 x 71mm lang Optimierung einer Stempelgeometrie erforderlich Werkzeugkontakt bei 100% des Prozesses Ansicht von oben Ansicht von unten

46 Gliederung Einleitung und Zielsetzung Prozess- und Verfahrensdarstellung Darstellung der erforderlichen Maschinenumrüstung Exemplarischer Aufbau eines Hohlpress-Prozesses Beispiele für die Schmiedefehleranalyse mit Simufact.Forming Fazit und Zusammenfassung Ausblick

47 Fazit und Zusammenfassung Die Analysierung von Hohlpressprozessen mit Hilfe der Simulation und unter Einsatz des Simlab-Meshers ist aussagefähig und realitätsnah Die Simulationsergebnisse spiegeln das Umformverhalten der komplexen Schmiedestücke und die Optimierungspotentiale des Fertigungsprozesses sehr gut wider Trotzdem bestehen noch Differenzen zwischen den derzeit im Einsatz befindlichen Simulationsmodellen und den Gegebenheiten an der Umformmaschine; diese Differenzen werden im Ausblick aufgezeigt Die Trefferquote bei bisher durchgeführten Hohlpress- Simulationen und anschließend durchgeführten Versuchs- und Serienschmiedungen lag deutlich über 90%

48 Gliederung Einleitung und Zielsetzung Prozess- und Verfahrensdarstellung Darstellung der erforderlichen Maschinenumrüstung Exemplarischer Aufbau eines Hohlpress-Prozesses Beispiele für die Schmiedefehleranalyse mit Simufact.Forming Fazit und Zusammenfassung Ausblick

49 Ausblick Zur exakten Wiedergabe der komplexen Hohlpressprozesse muss die Kinematik der Hauptpresse (z.b. Kurbelpresse oder auch Spindelpresse) in den Prozess eingebracht werden In den Simulationsmodellen für das Hohlpressen muss der Einfluss des gefederten Unterteils berücksichtigt werden; diese Einfederung des gesamten Pressen-Zusatzmoduls in Richtung Gesenkunterteil beeinflusst die Gratstärke, die Gravurfüllung und ebenso die Gratausprägung am Werkstück Vielleicht sind diese Details der Schlüssel zu einer noch höheren Ergebnistreue bei der Simulation von Hohlpress- Prozessen

50 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! simufact engineering gmbh Tempowerkring Hamburg Tel.: Fax: info@simufact.de