BEITRÄGE ZUR UMFORMTECHNIK

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1 BEITRÄGE ZUR UMFORMTECHNIK Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Mathias Liewald MBA Institut für Umformtechnik/Universität Stuttgart DGM Informationsgesellschaft.Verlag

2 Systematik zur Robustheitsanalyse von Umformprozessen für Karosseriekomponenten aus Blech Der Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik der Universität Stuttgart zur Erlangung der Würde eines Doktor- Ingenieurs (Dr.-Ing.) genehmigte Abhandlung vorgelegt von Albert Emrich aus Darmstadt Hauptberichter: Prof. Dr.-Ing. Mathias Liewald MBA Mitberichter: Prof. Dr. sc. techn. Pavel Hora Tag der mündlichen Prüfung: Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart 2013

3 TU Darmstadt

4 Dipl.-Ing. Albert Emrich Institut für Umformtechnik Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Mathias Liewald MBA Institut für Umformtechnik Universität Stuttgart D93 ISBN by DGM Informationsgesellschaft mbh Hamburger Allee 26, Frankfurt Alle Rechte vorbehalten Printed in Germany

5 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der Abkürzungen und Formelzeichen 8 Kurzfassung 11 Abstract 12 1 Einleitung 13 2 Stand der Technik Der Umformprozess von Karosserieblechteilen Beschreibung des Materialverhaltens Versuche zur Ermittlung der stochastischen Daten von Blechwerkstoffen Ausgewählte Grundlagen der Konünuumsmechanik Tribologie beim Tiefziehen Versagensfälle beim Tiefziehen Ausgewählte Grundlagen der Statistik Lagemaße Streuungsmaße Verteilungsfunktionen Anpassungstest Behandlung von Ausreißern Regression Korrelationen Vertrauensniveau Multivariate Datenanalyse Sensitivität und Robustheit von Fertigungsprozessen Prozessfähigkeit Definition der Robustheit Definition der Sensitivität Versuchsplanung Design of Experiments" Stochastische Analyse Analyse der Robustheit von Blechumformprozessen 57 3 Zielsetzung und Vorgehensweise Motivation und Zielsetzung der Arbeit Vorgehensweise für Erstellung einer Systematik für die Robustheitsanalyse 65 4 Experimentelle Analyse der Robustheit von Umformprozessen Analyse verarbeitungskritischer Presswerksteile Parametervariation an Tryoutwerkzeugen Einarbeitungsstrategien im Werkzeugbau Einfluss der Distanzierung und des Blechhalterdrucks Einfluss der Presse auf die Robustheit 69

6 6 Inhaltsverzeichnis 4.3 Langzeituntersuchung der Robustheit im Presswerk Untersuchung der Robustheit am Versuchswerkzeug Konstruktion des Versuchswerkzeuges Messgrößen der Versuche Versuch zur Ermittlung der Streuung der Blechhalterkraft Versuche zur Ermittlung des Einflusses der Blechhalterkraft Versuche zur Ermittlung des Einflusses der Platinenlage DOE der Faktoren Platinengröße, Blechhalterkraft und Schmierstoffmenge Versuche zur Untersuchung der Robustheit Versuche zur Bestimmung eines Faltenkriteriums Zusammenfassung der experimentellen Ergebnisse 88 5 Verbesserungen des Simulationsmodells für die Robustheitsanalyse Auswahl relevanter Einflussgrößen auf die Umformung Einfluss des Simulationsmodells Ermittlung signifikanter Modelleinflüsse am Versuchswerkzeug Screening-Versuche zur Ermittlung der Modelleinflüsse DOE zur Bestimmung der signifikanten Parameter LHC Versuchsplan für die Parameter BSF und Deformation Height Modellierung des Materialverhaltens für die Robustheitsanalyse Berechnung der Fließkurven Ermittlung des Fließortes Die Grenzformänderungskurve Materialdaten der Versuche mit dem Versuchswerkzeug mit DC Stochastische Daten der Materialkennwerte Modellierung der Reibung Ergebnisse des Streifenziehversuches am IFU Versuche zur Ermittlung der Reibungszahl mit Streifen Versuche zur Ermittlung der Reibungszahl am Versuchsbauteil Entwicklung eines Metamodells der lokalen Schmierstoffverteilung Entwicklung eines Metamodells zur besseren Abbildung der Ziehsicken Abbildung der Dehnungen im Ziehsickenersatzmodell Ziehsicken-Parameter der Einzelziehsicken für die Robustheitsanalyse Berücksichtigung doppelter Ziehsicken Einbinden der Ziehsickenwerte mit Robform Berücksichtigung der Ziehsicken in AutoForm Sigma Entwicklung eines Metamodells zur Berücksichtigung realer Kontaktbedingungen Virtuelle Blechhaltereinarbeitung Virtual Die Spotting" 147