In dieser Technikerarbeit wird auf die Vorgehensweise der Fertigung eines Fahrzeugquerstabilistators eingegangen, welcher unter Abhandlung technologischer und wirtschaftlicher Aspekte gefertigt werden soll.
Ziel dieser Arbeit ist die technologische Betrachtung zur Vorgehensweise der Fertigung eines Fahrzeugquerstabilisators unter Berücksichtigung verschiedener Fertigungsverfahren. Es gilt einen für das Werkstück geeigneten Werkstoff auszuwählen sowie die aus technologischer und aus wirtschaftlicher Sicht günstigste Fertigungsvariante anhand der Vorgaben zu ermitteln. Im Rahmen der Untersuchung werden die für die Fertigung erforderlichen Verfahren ausgewählt, analysiert und ausgewertet. Bezugnehmend auf die durchzuführenden Analysen und Auswertungen werden Hinweise zur Auswahl geeigneter Werkzeugmaschinen und Vorrichtungen gegeben sowie erforderliche Voraussetzungen genannt.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Methodische Vorgehensweise
2 Werkstoffauswahl
3 Scherschneiden
4 Zuschnittermittlung
4.1 Ermittlung der gestreckten Länge
5 Berechnung der Streifenausnutzung
5.1 Ermittlung der Werkstückoberflächen
5.1.1 Berechnung der Winkelstückoberfläche
5.1.2 Berechnung der Strebenoberfläche
5.2 Ermittlung der Rand- und Stegbreiten sowie des Seitenschneiderabfalls
5.3 Betrachtung der möglichen Streifenbildvarianten
5.3.1 Variante 1 Einzelfertigung – Ausschneidoperation
5.3.2 Variante 2 kombinierte Fertigung – Ausschneidoperation
5.3.3 Variante 3 kombinierte Fertigung – Ausschneid- und Umformoperation
6 Ermittlung des Materialbedarfs und der Materialkosten
6.1 Gegenüberstellung aller Varianten
7 Untersuchung möglicher Werkzeugbauarten
7.1 Getrenntes Schneid- und Biegewerkzeug
7.2 Folgeverbundwerkzeug
7.3 Gesamtverbundwerkzeug
8 Variantenvergleich
9 Ermittlung des Schneidspaltes
9.1 Berechnung des Schneidspaltes
10 Ermittlung des Kraftbedarfs für Schneid- und Abstreifkräfte
10.1 Berechnung der Schneid- und Abstreifkräfte
10.2 Berechnen der einzelnen Stempel - Schnittlinienlängen lS
10.3 Ermittlung der Einzel- bzw. Gesamtschneid- und Abstreifkräfte
11 Betrachtung des Biegens
11.1 Berechnung der Biege- und Niederhalterkraft
11.2 Berechnung der Rückfederung
11.3 Ermittlung der erforderlichen Biegeradien
12 Auswahl der Presse
12.1 Ermittlung des Gesamtkraftbedarfs der Presse
12.2 Pressenauswahl
12.3 Mögliche Maßnahmen zur Reduzierung der Schneidkraft
13 Schweißen
13.1 Verfahrensbeschreibung
13.2 Schweißvorrichtung
14 Gewindebohren
15 Auswahl eines geeigneten Beschichtungsverfahrens
15.1 Verfahrensbeschreibung – Brünieren
15.2 Verfahrensvergleich – Heißbrünieren / Kaltbrünieren
16 Unfallverhütung
16.1 Unfallverhütung an Schneidwerkzeugen
16.2 Unfallverhütung beim Schweißen
16.3 Unfallverhütung beim Oberflächenbeschichten
17 Schlussbetrachtung
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit besteht in der technologischen Planung der Fertigung eines Fahrzeugquerstabilisators. Basierend auf einem Prototyp werden unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Vorgaben (u.a. 200.000 Stück/Jahr) geeignete Fertigungsverfahren analysiert, die notwendige Werkzeugtechnik ausgelegt sowie eine geeignete Presse ausgewählt, um eine effiziente Produktion zu gewährleisten.
- Technologische Auswahl und Analyse der Fertigungsschritte (Schneiden, Biegen, Schweißen).
- Bewertung verschiedener Streifenbildvarianten zur Materialoptimierung.
- Konstruktive Auslegung der Werkzeugbauart (Folgeverbundwerkzeug).
- Kalkulation der Materialkosten und pressentechnischen Parameter.
- Festlegung eines automatisierten Schweißprozesses und Oberflächenbeschichtungsverfahrens.
Auszug aus dem Buch
10.1 Berechnung der Schneid- und Abstreifkräfte
Die maximale Schneidkraft errechnet sich nach: FS = xF * f * Rm * s * lS
Korrekturfaktor xF nach: für Kohlenstoffstähle und Rm = (300…800) N/mm²
Korrekturfaktor f nach: bei geradem Anschliff der Schneidstempel → parallele Schneiden f = 1
Die Blechdicke s beträgt 5,0 mm, demnach errechnet sich die max. Schneidkraft FS wie folgt: FS = xF * f * Rm * s * lS FS = 0,894 * 1 * 360 N/mm² * 5 mm * lS FS = 1609,2 N * lS
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Vorstellung der Problemstellung, Zielsetzung und methodischen Vorgehensweise für die Fertigungsplanung des Fahrzeugquerstabilisators.
2 Werkstoffauswahl: Begründung für die Wahl des Werkstoffes S235JRG2 basierend auf technologischen Anforderungen und Schweißbarkeit.
3 Scherschneiden: Theoretische Grundlagen des spanlosen Zerteilens von Werkstücken zwischen zwei Schneiden.
4 Zuschnittermittlung: Berechnung der für die Fertigung notwendigen gestreckten Länge des Biegeteils.
5 Berechnung der Streifenausnutzung: Analyse verschiedener Streifenbildvarianten zur Minimierung des Materialverlusts bei der Fertigung.
6 Ermittlung des Materialbedarfs und der Materialkosten: Beispielrechnung und Gegenüberstellung der Materialkosten für die untersuchten Fertigungsvarianten.
7 Untersuchung möglicher Werkzeugbauarten: Vergleich von getrennten Werkzeugen, Folgeverbundwerkzeugen und Gesamtverbundwerkzeugen hinsichtlich ihrer Eignung.
8 Variantenvergleich: Zusammenfassende Bewertung der Fertigungsvarianten, mit Empfehlung zur Streifenbildvariante 3.
9 Ermittlung des Schneidspaltes: Dimensionierung des Schneidspaltes gemäß VDI 3368 zur Gewährleistung der Schnittqualität.
10 Ermittlung des Kraftbedarfs für Schneid- und Abstreifkräfte: Berechnung der erforderlichen Kräfte für die verschiedenen Schneidstempel und die gesamte Presse.
11 Betrachtung des Biegens: Bestimmung der Biege- und Niederhalterkräfte sowie Berücksichtigung der Rückfederung.
12 Auswahl der Presse: Entscheidung für eine hydraulische Presse unter Berücksichtigung des Gesamtkraftbedarfs und der Jahresstückzahl.
13 Schweißen: Beschreibung des automatisierten MAG-Schweißverfahrens und Entwurf der notwendigen Schweißvorrichtung.
14 Gewindebohren: Prüfung der wirtschaftlichen Einbindung des Gewindeschneidprozesses in den Fertigungsablauf.
15 Auswahl eines geeigneten Beschichtungsverfahrens: Vergleich verschiedener Methoden mit Empfehlung für das Kaltbrünieren.
16 Unfallverhütung: Zusammenstellung sicherheitsrelevanter Vorschriften für Schneid-, Schweiß- und Beschichtungsprozesse.
17 Schlussbetrachtung: Resümee der Arbeit mit Ausblick auf die notwendige Konstruktionsarbeit.
Schlüsselwörter
Fahrzeugquerstabilisator, Fertigungsplanung, Scherschneiden, Folgeverbundwerkzeug, Streifenausnutzung, Schneidkraft, Biegekraft, hydraulische Presse, MAG-Schweißen, Kaltbrünieren, Materialkosten, Werkstoff S235JRG2, Unfallverhütung, Stanztechnik, Blechbearbeitung.
Häufig gestellte Fragen
Was ist das grundlegende Ziel dieser Arbeit?
Ziel ist die technologische Planung und wirtschaftliche Optimierung der Fertigung eines Fahrzeugquerstabilisators, inklusive der Auswahl geeigneter Werkzeuge und Verfahren.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Schwerpunkte liegen auf der Werkstoffwahl, der Auslegung von Schneid- und Biegeprozessen, der Pressenauswahl sowie den Füge- und Beschichtungsverfahren.
Welche Fertigungsmethode wird für die Hauptproduktion empfohlen?
Nach einem Variantenvergleich wird die Nutzung eines Folgeverbundwerkzeuges in Kombination mit einer hydraulischen Presse empfohlen.
Wie wird die wirtschaftliche Effizienz sichergestellt?
Durch die Analyse der Streifenausnutzung, die Einsparung von Logistik- und Montagekosten sowie die Wahl optimierter Verfahren wie dem automatisierten MAG-Schweißen.
Welcher Werkstoff wird verwendet und warum?
Es wurde S235JRG2 gewählt, da dieser unlegierte Stahlbaustahl bei geringer Beanspruchung des Bauteils eine gute Schweißbarkeit und Wirtschaftlichkeit bietet.
Was charakterisiert die Unfallverhütung in dieser Arbeit?
Die Arbeit behandelt spezifische Schutzmaßnahmen an Schneidwerkzeugen, beim Lichtbogenschweißen und beim Umgang mit Chemikalien in der Oberflächenbeschichtung.
Warum ist die Wahl des Folgeverbundwerkzeugs entscheidend?
Das Folgeverbundwerkzeug ermöglicht das Ausschneiden und Biegen in einem Durchlauf, was die Produktivität signifikant gegenüber getrennten Prozessen erhöht.
Welche Rolle spielt die Schneidkraftreduzierung bei der Pressenauswahl?
Da der Gesamtkraftbedarf nahe an der Kapazität der empfohlenen Presse (Typ SH-250) liegt, ist eine Reduzierung der Schneidkraft durch Stempelanschliffe sinnvoll, um Kraftreserven zu sichern.
- Arbeit zitieren
- Staatlich geprüfter Techniker Olaf Fritzsche (Autor:in), 2010, Technologische Betrachtung zur Vorgehensweise der Fertigung eines Fahrzeugquerstabilisators, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/186762
