3 Inhaltsverzeichnis 1 Umformen 1.1 Grundlagen der Umformtechnik... 9 1.1.1 Kenngrößen der Umformung... 11 1.1.1.1 Formänderungsgrad und Hauptformänderung... 11 1.1.1.2 Formänderungsfestigkeit... 14 1.1.1.3 Umformarbeit... 15 1.1.1.4 Formänderungsgeschwindigkeit... 18 1.1.2 Simulation... 18 1.1.2.1 Ziele der Umformsimulation... 18 1.1.2.2 Durchführung einer Umformsimulation... 19 1.1.3 Oberflächenbehandlung der Rohlinge... 21 1.1.3.1 Beizen... 22 1.1.3.2 Phosphatieren... 22 1.1.3.3 Schmieren... 22 1.1.4 Schmierstoffe... 23 1.1.5 Aspekte der Wirtschaftlichkeit... 24 1.1.6 Einteilung der Umformverfahren... 25 1.2 Druckumformung... 31 1.2.1 Walzen... 32 1.2.1.1 Geometrie und Kinematik beim Walzen... 33 1.2.1.2 Längswalzen... 46 1.2.1.3 Querwalzen... 53 1.2.1.4 Schrägwalzen... 54 1.2.1.5 Gewindewalzen... 56 1.2.2 Freiformen... 62 1.2.2.1 Recken... 64 1.2.2.2 Breiten... 66 1.2.2.3 Stauchen... 66 1.2.2.4 Rundkneten... 68 1.2.2.5 Kraft- und Arbeitsbedarf beim Freiformen... 69 1.2.3 Gesenkformen... 70 1.2.3.1 Gesenkschmieden von der Stange... 71 1.2.3.2 Gesenkschmieden vom Spaltstück... 72 1.2.3.3 Gesenkschmieden vom Stück... 73 1.2.3.4 Gesenke... 73 1.2.3.5 Materialeinsatzmasse... 78 1.2.3.6 Genauschmieden... 80 1.2.3.7 Kraft- und Arbeitsbedarf beim Gesenkschmieden... 80 1.2.4 Eindrücken... 81
4 Grundlagen der Fertigungstechnik 2 1.2.4.1 Eindrücken mit geradliniger Bewegung... 82 1.2.4.2 Eindrücken mit umlaufender Bewegung... 85 1.2.5 Durchdrücken... 86 1.2.5.1 Verjüngen... 86 1.2.5.2 Strangpressen... 87 1.2.5.3 Fließpressen... 100 1.3 Zugdruckumformung... 109 1.3.1 Durchziehen... 110 1.3.1.1 Drahtziehen... 110 1.3.1.2 Rohrziehen... 112 1.3.1.3 Abstreckziehen von Hohlkörpern... 116 1.3.2 Tiefziehen... 118 1.3.2.1 Anwendung des Verfahrens... 118 1.3.2.2 Umformvorgang und Spannungsverteilung... 119 1.3.2.3 Bestimmung von Niederhalterkraft und Niederhalterfläche... 125 1.3.2.4 Bestimmung des Ausgangsrohlings... 126 1.3.2.4.1 Zuschnittsermittlung für zylindrische Teile mit kleinen Radien... 127 1.3.2.5 Zulässige Formänderung... 131 1.3.2.6 Berechnung der Ziehkraft... 136 1.3.2.7 Zieharbeit... 137 1.3.2.8 Werkzeuggestaltung beim Tiefziehen... 138 1.3.2.9 Fehler beim Tiefziehen... 139 1.3.2.10 Stülpziehen... 142 1.3.2.11 Tiefziehen mit elastischen Werkzeugen... 142 1.3.2.12 Tiefziehen mit Wirkmedien... 143 1.3.2.13 Tiefziehen mit Wirkenergie... 148 1.3.3 Kragenziehen... 149 1.3.4 Drücken... 151 1.3.4.1 Umformgrad und Mantelbedarf... 153 1.3.4.2 Manuelles Drücken... 154 1.3.4.2 Automatisches Drücken... 155 1.3.4.4 Projizierstreckdrücken... 157 1.3.5 Knickbauchen... 158 1.4 Zugumformen... 160 1.4.1 Längen... 161 1.4.2 Weiten... 161 1.4.2.1 Innenhochdruckumformen... 163 1.4.2.2 Superplastisches Umformen... 168 1.4.3 Tiefen... 173 1.4.3.1 Hohlprägen... 173 1.4.3.2 Streckziehen... 174 1.5 Biegeumformen... 176 1.5.1 Biegeverfahren mit geradliniger Werkzeugbewegung... 177
5 1.5.1.1 Freies Biegen... 178 1.5.1.2 Gesenkbiegen... 178 1.5.1.3 Rollbiegen... 182 1.5.2 Biegeverfahren mit drehender Werkzeugbewegung... 182 1.5.2.1 Schwenkbiegen... 182 1.5.2.2 Walzbiegen... 183 1.5.2.3 Walzprofilieren... 184 1.5.2.3 Walzrichten... 186 1.5.3 Grenzen der Biegeumformung... 186 1.5.4 Bestimmung der Zuschnittslänge... 187 1.5.5 Bestimmung der Rückfederung... 188 1.6 Schubumformen... 189 1.7 Berechnungsbeispiele zum Umformen... 190 2 Fügen durch Umformen 2.1 Umformen bei Blech-, Rohr- und Profilteilen... 196 2.1.1 Falzen... 196 2.1.2 Clinchen... 197 2.1.2.1 Vorteile des Clinchens... 198 2.1.2.2 Die Fügepunktgeometrie... 199 2.1.2.3 Ablauf des Clinchens von Rundpunkten... 201 2.1.2.4 Werkzeuge beim Clinchen... 202 2.2 Nietverfahren... 202 2.2.1 Vollnieten... 203 2.2.1.1 Kalt- und Warmnieten... 203 2.2.1.2 Zielsetzungen des Nietens... 204 2.2.2 Blindnieten... 204 2.2.3 Passnieten... 205 2.2.4 Stanznieten... 207 2.2.4.1 Stanznieten mit Vollniet... 208 2.2.4.2 Stanznieten mit Halbhohlniet... 210 2.2.4.3 Handhabung des Nietens... 212 2.2.4.4 Vor- und Nachteile des Nietens... 212 3 Trennen 3.1 Zerteilen... 215 3.1.1 Keilschneiden... 215 3.1.2 Scherschneiden... 216 3.1.2.1 Offenschneiden und Geschlossenschneiden... 217 3.1.2.2 Unterteilung der Schneidverfahren... 218 3.1.3 Kraft- und Arbeitsberechnung beim Schneiden... 222 3.1.4 Ablauf des Schneidvorganges beim Scherschneiden... 225
6 Grundlagen der Fertigungstechnik 2 3.1.5 Bestimmung von Stempel- und Durchbruchsmaß... 227 3.1.6 Auswirkung des Schneidspaltes... 228 3.1.7 Auswirkungen der Werkzeugabnutzung... 229 3.1.8 Berechnung des Schneidspaltes... 230 3.1.9 Erreichbare Genauigkeiten... 230 3.1.10 Resultierende Wirkungslinie (Linienschwerpunkt)... 231 3.1.10.1 Ermittlung des Linienschwerpunktes aus den Einzellinien... 231 3.1.10.2 Ermittlung des Linienschwerpunktes bei symmetrischen Durchbrüchen... 233 3.1.11 Gestaltung von Schneidwerkzeugen... 235 3.1.11.1 Freiführungsschneidwerkzeug... 235 3.1.11.2 Plattenführungsschneidwerkzeug... 236 3.1.11.3 Säulenführungsschneidwerkzeug... 237 3.1.12 Einfach-, Folge- und Gesamtschneidwerkzeuge... 238 3.1.13 Vorschubbegrenzung bei Schneidwerkzeugen... 241 3.1.14 Sonderverfahren des Scherschneidens... 244 3.1.14.1 Nachschneiden... 244 3.1.14.2 Feinschneiden... 245 3.2 Abtragen... 253 3.2.1 Thermisches Abtragen... 254 3.2.1.1 Thermisches Abtragen durch Gas... 255 3.2.1.1.3 Brennhobeln... 263 3.2.1.2 Thermisches Abtragen durch elektrische Gasentladung... 264 3.2.1.3 Abtragen durch gebündelte Strahlen... 274 3.2.2 Chemisches Abtragen... 280 3.2.2.1 Abtragen durch Ätzen... 281 3.2.2.2 Thermisch-chemisches Entgraten (TEM)... 281 3.2.3 Elektrochemisches Abtragen (ECM)... 282 3.2.3.1 EC-Ätzen... 283 3.2.3.2 EC-Entgraten... 283 3.2.3.3 EC-Senken... 284 3.2.4 Wasserstrahlschneiden... 285 3.2.4.1 Grundlagen des Wasserstrahlschneidens... 286 3.2.4.2 Bauformen von Wasserstrahlschneidanlagen... 287 3.2.4.3 Schneidsystem... 288 3.2.4.4 Vorteile des Wasserstrahlschneidens... 292 3.2.4.5 Vergleich mit konkurrierenden Trennverfahren... 293 3.3 Berechnungsbeispiel zum Trennen... 296 4 Maschinen und Anlagen der Umformtechnik 4.1 Einteilung der Umformmaschinen... 297 4.1.1 Kenngrößen der Umformmaschinen... 298 4.2 Walzwerke... 300
7 4.2.1 Einteilung von Walzwerken... 300 4.2.2 Herstellung von Walzen... 301 4.2.3 Benennung von Walzen... 302 4.2.4 Walzenverformung... 303 4.2.4.1 Abplattung... 304 4.2.4.2 Durchbiegung... 305 4.2.5 Gerüste von Walzwerken... 305 4.2.5.1 Planetenwalzwerke... 308 4.2.6 Rechnergestützte Planheitsregelung... 310 4.3 Pressmaschinen... 313 4.3.1 Arbeitsgebundene Maschinen... 313 4.3.1.1 Hämmer... 314 4.3.1.2 Spindelpressen... 322 4.3.2 Weggebundene Maschinen... 332 4.3.2.2 Exzenter- Kurbel- und Kniehebelpressen... 333 4.3.2.3 Kniehebelpressen... 343 4.3.2.4 Keilpressen... 347 4.3.3 Kraftgebundene Maschinen... 348 4.3.3.1 Hydraulische Pressen... 348 4.3.3.2 Bauarten der hydraulischen Pressen... 349 4.3.3.3 Betriebsunterschiede der Antriebsarten... 352 4.3.3.4 Berechnung von Leistung, Kolbengeschwindigkeiten und Kolbenkraft... 352 4.3.3.5 Vorteile der hydraulischen Pressen... 354 4.3.3.6 Wirkungsweise der Pressen... 355 4.3.4 Verfahrensvergleich zwischen Gießen und Gesenkformen... 360 4.3.5 Möglichkeiten der Mechanisierung und Automatisierung... 360 von Pressmaschinen... 360 4.4 Maschinen zur Biegeumformung... 365 4.4.1 Schwenkbiegemaschinen und Abkantpressen... 365 4.4.1.1 Schwenkbiegemaschinen... 365 4.4.1.2 Abkantpressen / Gesenkbiegepressen... 366 4.4.1.3 Aufbau der Gesenkbiegepressen... 370 4.5 Stanz- und Biegeautomaten... 372 4.6 Bearbeitungszentren... 374 4.7 Berechnungsbeispiel:... 377 Walzen eines Knüppels zu Walzdraht... 377 Lösungen zu den Berechnungsbeispielen... 379 Literaturverzeichnis... 402