Einer ökonomischen Produktion steht ein ökologisches Verhalten gegenüber. Bei der Konstruktion von Werkzeugen sollten dahingehende Aspekte vom Konstrukteur berücksichtigt werden, ohne dabei die Zielsetzung aus den Augen zu verlieren.
Zu diesen Zielen gehören die Funktionstüchtigkeit, die geeignete Material- und Energieausnutzung, die Recycling- Fähigkeit und auch ein ansprechendes Aussehen.
Für jede Aufgabe gibt es unterschiedliche Lösungen. Die Qualität einer Lösung wird durch die Anpassungsfähigkeit an die gestellten Anforderungen und die Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Möglichkeiten bestimmt. Ebenso wie in der Natur ändert sich auch in der Technik die Anforderung laufend.
Das Kapitel der Blechverformung durch Biegen oder Abkanten stellt ein ebenso einfaches wie auch komplexes Thema dar.
In der Blech verarbeitenden Industrie ist, in neuerer Zeit, ein immer stärker werdender Trend zu komplexen hochgenauen Blechbiegeteilen mit hoher Funktionsintegration entstanden. Zur technologischen Umsetzung solcher Bauteile werden unter anderem standardmäßig Abkantpressen eingesetzt. Aufgrund der zunehmenden Automatisierung stehen auch Biegebearbeitungszentren, mit einer computerunterstützten CNC- (Computerized Numerical Control) Datenverarbeitung zur Verfügung, die einen vollautomatischen Arbeitsablauf zulassen.
Inhaltsverzeichnis
- Einführung
- Begriffserklärung
- Umformen
- Definition Biegen
- Abkanten
- Freies Biegen
- Prägebiegen
- Drei-Punkt- Biegen
- Biegewinkelmessung
- Mindestbiegeradius
- Rückfederung
- Schwenkbiegen
- Prinzipfindung und Ausarbeitung
- Kurvensteuerung
- Zwangslaufsteuerung
- Konstruktion der Kurve
- Funktionsprinzip Kurvensteuerung
- Segmentierung des Niederhalters
- Kurvensteuerung
- Kräfte beim Biegen
- Berechnung des Zahnsegments
- Antriebsdimensionierung
- Schwenkmotorantrieb
- Hubgetriebeantrieb
- Berechnung des erforderlichen Antriebsdrehmomentes
- Verfahrzeit für den gesamten Hub
- Hubgetriebemotorenauswahl
- Theoretische Grundlagen zur FEM
- Die Finite Element Methode
- Verschiebungsansatz – Finite Elemente des elastischen Kontinuums
- Der CATIA ELFINI Solver
- Möglichkeiten der Vernetzung
- Beam- Elemente (1D- Elemente)
- Schalen Elemente (2D- Elemente)
- Tetraeder- Elemente (3D- Elemente)
- Strategien bei der FEM- Analyse
- Qualitative Prüfung der Ergebnisse
- Variantenvergleich bei verfeinertem Netz
- Lokale Spannungen
- Definition der Randbedingungen
- 3D-Elemente zur Vernetzung
- Lineare Tetraeder- Elemente oder TE4
- Parabolische Tetraeder- Elemente oder TE10
- Unterschiede zwischen den TE4- und dem TE10- Elementen
- Adaptivitätskontrolle
- FEM- Berechnungen mit Hilfe von CATIA
- Vorgangsweise bei der Berechnung
- Auswertung der Ergebnisse
- VonMises- Vergleichsspannung
- Darstellung der Verformung
- Darstellung der Hauptspannungen
- Darstellung der Genauigkeit
- FEM- Analysen
- Biegekraft am Blech
- Balkensegment
- Niederhalterträger
- Biegetisch
- Niederhalterbalken
- Kopfgestell
- Grundgestell
- Funktionsprototyp
- Versuchslauf
- Drehbar gelagerte Biegeschiene
- Entwicklung der neuen Kurvensteuerung
- FEM- Simulation der drehbaren Biegelinie
- Ausgangsstellung 0 Grad
- Blechwinkel 45 Grad
- Endstellung des Biegevorgangs
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Konstruktion eines 3D-Schwenkbiegeautomaten, einem Werkzeug zur präzisen Bearbeitung von Blechen durch Biegen. Die Arbeit verfolgt das Ziel, ein innovatives und effizientes Konzept für einen solchen Automaten zu entwickeln, das die Anforderungen der modernen Fertigungsprozesse erfüllt.
- Entwicklung eines Funktionsprinzips für einen 3D-Schwenkbiegeautomaten
- Berechnung und Dimensionierung der Antriebskomponenten
- Anwendungen der Finite-Elemente-Methode (FEM) zur Simulation des Biegevorgangs
- Konstruktion eines Funktionsprototypen und Durchführung von Versuchsläufen
- Bewertung der Ergebnisse und Ableitung von Handlungsempfehlungen
Zusammenfassung der Kapitel
- Das erste Kapitel führt in das Thema der Diplomarbeit ein und definiert die Begrifflichkeiten des Biegens und der Schwenkbiegetechnik.
- Kapitel 2 befasst sich mit der Prinzipfindung und Ausarbeitung des Konzepts für den 3D-Schwenkbiegeautomaten. Hier werden verschiedene Ansätze zur Kurvensteuerung und Segmentierung des Niederhalters vorgestellt.
- Kapitel 3 beschreibt die Berechnung der auftretenden Kräfte beim Biegen und die Dimensionierung der Zahnsegmente.
- Kapitel 4 widmet sich der Antriebsdimensionierung und beinhaltet die Berechnung des erforderlichen Drehmoments, die Auswahl der Motoren und die Festlegung der Verfahrzeiten.
- Kapitel 5 bietet einen Überblick über die theoretischen Grundlagen der Finite-Elemente-Methode (FEM), die in dieser Arbeit für die Simulation des Biegevorgangs eingesetzt wird.
- Kapitel 6 behandelt die konkrete Anwendung der FEM-Analyse mit Hilfe des Softwarepakets CATIA. Die Ergebnisse der Simulationen werden analysiert und ausgewertet.
- Kapitel 7 beschreibt die Konstruktion und den Versuchslauf des Funktionsprototypen. Die Ergebnisse der Versuche werden mit den Simulationsergebnissen verglichen.
Schlüsselwörter
3D-Schwenkbiegeautomat, Biegen, Abkanten, Kurvensteuerung, Finite-Elemente-Methode (FEM), Simulation, Antriebsdimensionierung, Funktionsprototyp, Versuchslauf.
- Citation du texte
- Michael Krokowski (Auteur), 2004, Konstruktion eines 3D-Schwenkbiegeautomaten, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/60980
