Praxis der Umformtechnik: Umform- und Zerteilverfahren, Werkzeuge, Maschinen

480 Pages·2018·50.794 MB·German

by  Jochen Dietrich (auth.)

Jochen Dietrich
Praxis der
Umformtechnik
Umform- und Zerteilverfahren,
Werkzeuge, Maschinen
12. Auflage
Praxis der Umformtechnik
Jochen Dietrich
Praxis der Umformtechnik
Umform- und Zerteilverfahren, Werkzeuge,
Maschinen
12., überarbeitete und erweiterte Auflage
Mit 434 Abbildungen und 123 Tabellen
JochenDietrich
HTWDresden/UniversityofAppliedSciences
Dresden,Deutschland
ISBN978-3-658-19529-8 ISBN978-3-658-19530-4(eBook)
https://doi.org/10.1007/978-3-658-19530-4
DieDeutscheNationalbibliothekverzeichnetdiesePublikationinderDeutschenNationalbibliografie;detaillier-
tebibliografischeDatensindimInternetüberhttp://dnb.d-nb.deabrufbar.
SpringerVieweg
Biszur4.AuflageerschiendasBuchunterdemTitelHandbuchUmformtechnikimHoppenstedtVerlag,Darm-
stadt.Inder5.AuflageerschiendasBuchunterdemTitelPraxiswissenUmformtechnikimViewegVerlag,alle
unterderalleinigenAutorenschaftvonProf.HeinzTschätsch.
©SpringerFachmedienWiesbadenGmbH1997,2001,2003,2005,2008,2010,2013,2018
DasWerkeinschließlichallerseinerTeileisturheberrechtlichgeschützt.JedeVerwertung,dienichtausdrücklich
vomUrheberrechtsgesetzzugelassenist,bedarfdervorherigenZustimmungdesVerlags.Dasgiltinsbesondere
fürVervielfältigungen,Bearbeitungen,Übersetzungen,MikroverfilmungenunddieEinspeicherungundVerar-
beitunginelektronischenSystemen.
DieWiedergabevonGebrauchsnamen,Handelsnamen,Warenbezeichnungenusw.indiesemWerkberechtigt
auchohnebesondereKennzeichnungnichtzuderAnnahme,dasssolcheNamenimSinnederWarenzeichen-
undMarkenschutz-Gesetzgebungalsfreizubetrachtenwärenunddahervonjedermannbenutztwerdendürften.
DerVerlag,dieAutorenunddieHerausgebergehendavonaus,dassdieAngabenundInformationenindiesem
WerkzumZeitpunktderVeröffentlichungvollständigundkorrektsind.WederderVerlagnochdieAutorenoder
dieHerausgeberübernehmen,ausdrücklichoderimplizit,GewährfürdenInhaltdesWerkes,etwaigeFehler
oderÄußerungen.DerVerlagbleibtimHinblickaufgeografischeZuordnungenundGebietsbezeichnungenin
veröffentlichtenKartenundInstitutionsadressenneutral.
Lektorat:ThomasZipsner
GedrucktaufsäurefreiemundchlorfreigebleichtemPapier
SpringerViewegistTeilvonSpringerNature
DieeingetrageneGesellschaftistSpringerFachmedienWiesbadenGmbH
DieAnschriftderGesellschaftist:Abraham-Lincoln-Str.46,65189Wiesbaden,Germany
Inhaltsverzeichnis
Teil I: Umform- und Trennverfahren ..................................................... 1
1 Einteilung der Fertigungsverfahren ................................................................ 3
2 Begriffe und Kenngrößen der Umformtechnik .............................................. 5
2.1 Plastische (bleibende) Verformung ..................................................................... 5
2.2 Fließspannung kf ................................................................................................. 6
2.3 Formänderungswiderstand kw ............................................................................. 9
2.4 Formänderungsvermögen .................................................................................... 10
2.5 Formänderungsgrad und Hauptformänderung .................................................... 16
2.6 Formänderungsgeschwindigkeit .......................................................................... 18
2.7 Testfragen zu Kapitel 2 ....................................................................................... 19
3 Reibung und Schmierung beim Umformen .................................................... 20
3.1 Kalt-Massivumformung ...................................................................................... 20
3.2 Warm-Massivumformung ................................................................................... 22
3.3 Blechumformung ................................................................................................. 22
3.4 Testfragen zu Kapitel 3 ....................................................................................... 22
4 Stauchen ............................................................................................................. 23
4.1 Definition ............................................................................................................ 23
4.2 Anwendung ......................................................................................................... 23
4.3 Ausgangsrohling ................................................................................................. 23
4.4 Zulässige Formänderungen ................................................................................. 24
4.5 Stauchkraft .......................................................................................................... 28
4.6 Staucharbeit ......................................................................................................... 28
4.7 Stauchwerkzeuge ................................................................................................. 29
4.8 Erreichbare Genauigkeiten .................................................................................. 31
4.9 Fehler beim Stauchen .......................................................................................... 32
4.10 Berechnungsbeispiele .......................................................................................... 32
4.11 Testfragen zu Kapitel 4 ....................................................................................... 37
5 Fließpressen ....................................................................................................... 38
5.1 Definition ............................................................................................................ 38
5.2 Anwendungen des Fließpressens ........................................................................ 38
5.3 Unterteilungen des Fließpressens ........................................................................ 40
5.4 Ausgangsteil ........................................................................................................ 40
5.5 Hauptformänderung φh ....................................................................................... 41
5.6 Kraft- und Arbeitsberechnung ............................................................................. 42
5.7 Fließpresswerkzeuge ........................................................................................... 43
5.8 Armierungsberechnung nach VDI 3186 Bl. 3
für einfach armierte Pressbüchsen ....................................................................... 45
5.9 Erreichbare Genauigkeiten .................................................................................. 47
5.10 Fehler beim Fließpressen .................................................................................... 48
5.11 Stadienplan .......................................................................................................... 49
5.12 Berechnungsbeispiele .......................................................................................... 50
V
VI Inhaltsverzeichnis
5.13 Formenordnung .................................................................................................... 55
5.14 Testfragen zu Kapitel 5 ........................................................................................ 61
6 Gewinde-, Verzahnungs- und Ringwalzen....................................................... 62
6.1 Unterteilung der Gewindewalzverfahren ............................................................. 62
6.2 Anwendung der Verfahren .................................................................................. 64
6.3 Vorteile des Gewindewalzens .............................................................................. 65
6.4 Bestimmung des Ausgangsdurchmessers ............................................................ 66
6.5 Rollgeschwindigkeiten mit Rundwerkzeugen ..................................................... 67
6.6 Walzwerkzeuge .................................................................................................... 67
6.7 Beispiel ................................................................................................................ 69
6.8 Gewindewalzmaschinen ...................................................................................... 70
6.9 Verfahren und Maschinen für das Walzen von Verzahnungen ........................... 75
6.10 Ringwalzen .......................................................................................................... 82
6.11 Herstellung von Ringen durch das TRENPRO®-Verfahren ................................ 90
6.12 Testfragen zu Kapitel 6 ........................................................................................ 92
7 Kalteinsenken ..................................................................................................... 93
7.1 Definition ............................................................................................................. 93
7.2 Anwendung des Verfahrens ................................................................................. 93
7.3 Zulässige Formänderungen .................................................................................. 94
7.4 Kraft- und Arbeitsberechnung ............................................................................. 94
7.5 Einsenkbare Werkstoffe ....................................................................................... 95
7.6 Einsenkgeschwindigkeit ...................................................................................... 96
7.7 Schmierung beim Kalteinsenken ......................................................................... 96
7.8 Gestaltung der einzusenkenden Werkstücke ....................................................... 96
7.9 Einsenkwerkzeug ................................................................................................. 97
7.10 Vorteile des Kalteinsenkens ................................................................................. 98
7.11 Fehler beim Kalteinsenken .................................................................................. 99
7.12 Maschinen für das Kalteinsenken ........................................................................ 99
7.13 Berechnungsbeispiele .......................................................................................... 100
7.14 Testfragen zu Kapitel 7 ........................................................................................ 101
8 Massivprägen ..................................................................................................... 102
8.1 Definition ............................................................................................................. 102
8.2 Unterteilung und Anwendung der Massivprägeverfahren ................................... 102
8.3 Kraft- und Arbeitsberechnung ............................................................................. 103
8.4 Werkzeuge ........................................................................................................... 104
8.5 Fehler beim Prägen .............................................................................................. 105
8.6 Beispiel ................................................................................................................ 105
8.7 Testfragen zu Kapitel 8 ........................................................................................ 106
9 Abstreckziehen ................................................................................................... 107
9.1 Definition ............................................................................................................. 107
9.2 Anwendung des Verfahrens ................................................................................. 107
9.3 Ausgangsrohling .................................................................................................. 107
9.4 Hauptformänderung ............................................................................................. 107
9.5 Kraft- und Arbeitsberechnung ............................................................................. 109
9.6 Beispiel ................................................................................................................ 109
9.7 Testfragen zu Kapitel 9 ........................................................................................ 110
Inhaltsverzeichnis VII
10 Drahtziehen ........................................................................................................ 111
10.1 Definition ............................................................................................................ 111
10.2 Anwendung ......................................................................................................... 111
10.3 Ausgangsmaterial ................................................................................................ 112
10.4 Hauptformänderung ............................................................................................ 112
10.5 Zulässige Formänderungen ................................................................................. 112
10.6 Ziehkraft .............................................................................................................. 113
10.7 Ziehgeschwindigkeiten ........................................................................................ 113
10.8 Antriebsleistung .................................................................................................. 114
10.9 Ziehwerkzeuge .................................................................................................... 115
10.10 Beispiel ................................................................................................................ 118
10.11 Testfragen zu Kapitel 10 ..................................................................................... 119
11 Rohrziehen ......................................................................................................... 120
11.1 Definition ............................................................................................................ 120
11.2 Rohrziehverfahren ............................................................................................... 120
11.3 Hauptformänderung und Ziehkraft ...................................................................... 121
11.4 Ziehwerkzeuge .................................................................................................... 122
11.5 Beispiel ................................................................................................................ 123
11.6 Testfragen zu Kapitel 11 ..................................................................................... 123
12 Strangpressen .................................................................................................... 124
12.1 Definition ............................................................................................................ 124
12.2 Anwendung ......................................................................................................... 124
12.3 Ausgangsmaterial ................................................................................................ 125
12.4 Die Strangpressverfahren .................................................................................... 125
12.5 Hauptformänderung ............................................................................................ 128
12.6 Formänderungsgeschwindigkeiten beim Strangpressen ..................................... 128
12.7 Presskraft ............................................................................................................. 129
12.8 Arbeit................................................................................................................... 131
12.9 Werkzeuge........................................................................................................... 133
12.10 Strangpressmaschinen ......................................................................................... 135
12.11 Beispiel ................................................................................................................ 136
12.12 Testfragen zu Kapitel 12 ..................................................................................... 137
13 Gesenkschmieden .............................................................................................. 138
13.1 Definition ............................................................................................................ 138
13.2 Ausgangsrohling ................................................................................................. 138
13.3 Unterteilung und Anwendung des Verfahrens .................................................... 139
13.4 Vorgänge im Gesenk ........................................................................................... 141
13.5 Kraft- und Arbeitsberechnung ............................................................................. 142
13.6 Werkzeuge........................................................................................................... 148
13.7 Gestaltung von Gesenkschmiedeteilen ................................................................ 152
13.8 Erreichbare Genauigkeiten .................................................................................. 153
13.9 Quer- und Reckwalzen zur Qualitätsverbesserung ............................................. 153
13.10 Beispiel ................................................................................................................ 155
13.11 Axialvorschub-Querwalzen (AVQ)
zur flexiblen Bauteilerzeugung ........................................................................... 157
13.12 Testfragen zu Kapitel 13 ..................................................................................... 160
VIII Inhaltsverzeichnis
14 Tiefziehen ............................................................................................................ 161
14.1 Definition ............................................................................................................. 161
14.2 Anwendung des Verfahrens ................................................................................. 161
14.3 Umformvorgang und Spannungsverteilung ......................................................... 162
14.4 Ausgangsteil ........................................................................................................ 163
14.5 Zulässige Formänderung ...................................................................................... 170
14.6 Zugabstufung ....................................................................................................... 172
14.7 Berechnung der Ziehkraft .................................................................................... 174
14.8 Niederhalterkraft .................................................................................................. 175
14.9 Zieharbeit ............................................................................................................. 176
14.10 Ziehwerkzeuge ..................................................................................................... 178
14.11 Erreichbare Genauigkeiten .................................................................................. 187
14.12 Tiefziehfehler ....................................................................................................... 188
14.13 Beispiel ................................................................................................................ 190
14.14 Hydromechanisches Tiefziehen (Hydro-Mec-Ziehverfahren) ............................. 193
14.15 Außenhochdruckumformen (AHU®) .................................................................. 195
14.16 Innenhochdruckumformen ................................................................................... 200
14.17 Warmumformung beim Tiefziehen ...................................................................... 206
14.18 Testfragen zu Kapitel 14 ...................................................................................... 215
15 Ziehen ohne Niederhalter, Drücken
und inkrementelle Blechumformung ............................................................... 216
15.1 Ziehen ohne Niederhalter ..................................................................................... 216
15.2 Drücken ............................................................................................................... 217
15.3 Inkrementelle Blechumformung .......................................................................... 223
15.4 Testfragen zu Kapitel 15 ...................................................................................... 234
16 Biegen .................................................................................................................. 235
16.1 Definition ............................................................................................................. 235
16.2 Anwendung des Verfahrens ................................................................................. 235
16.3 Biegeverfahren ..................................................................................................... 235
16.4 Grenzen der Biegeumformung ............................................................................. 237
16.5 Rückfederung ....................................................................................................... 238
16.6 Ermittlung der Zuschnittslänge ............................................................................ 239
16.7 Biegekraft ............................................................................................................ 240
16.8 Biegearbeit ........................................................................................................... 246
16.9 Biegewerkzeuge ................................................................................................... 247
16.10 Biegefehler ........................................................................................................... 249
16.11 Beispiel ................................................................................................................ 249
16.12 Biegemaschinen ................................................................................................... 250
16.13 Testfragen zu Kapitel 16 ...................................................................................... 259
17 Hohlprägen ......................................................................................................... 260
17.1 Definition ............................................................................................................. 260
17.2 Anwendung des Verfahrens ................................................................................. 260
17.3 Kraft- und Arbeitsberechnung ............................................................................. 261
17.4 Werkzeuge zum Hohlprägen ............................................................................... 264
17.5 Prägefehler ........................................................................................................... 265
Inhaltsverzeichnis IX
17.6 Beispiel ................................................................................................................ 265
17.7 Testfragen zu Kapitel 17 ..................................................................................... 265
18 Schneiden (Zerteilen) ........................................................................................ 266
18.1 Definition ............................................................................................................ 266
18.2 Ablauf des Schneidvorganges ............................................................................. 266
18.3 Unterteilung der Schneidverfahren nach DIN 8588 ............................................ 267
18.4 Zulässige Formänderung ..................................................................................... 268
18.5 Kraft- und Arbeitsberechnung ............................................................................. 268
18.6 Resultierende Wirkungslinie (Linienschwerpunkt) ............................................. 270
18.7 Schneidspalt ........................................................................................................ 273
18.8 Steg- und Randbreiten ......................................................................................... 275
18.9 Erreichbare Genauigkeiten .................................................................................. 276
18.10 Schneidwerkzeuge ............................................................................................... 276
18.11 Maschinen (offener Schneidvorgang) ................................................................. 286
18.12 Beispiel ................................................................................................................ 290
18.13 Testfragen zu Kapitel 18 ..................................................................................... 290
19 Feinschneiden (Genauschneiden) ..................................................................... 291
19.1 Definition ............................................................................................................ 291
19.2 Einsatzgebiete...................................................................................................... 291
19.3 Ablauf des Schneidvorganges ............................................................................. 291
19.4 Aufbau des Feinschneidwerkzeuges ................................................................... 292
19.5 Schneidspalt ........................................................................................................ 293
19.6 Kräfte beim Feinschneiden .................................................................................. 294
19.7 Feinschneidpressen ............................................................................................. 295
19.8 Testfragen zu Kapitel 19 ..................................................................................... 298
20 Fügen durch Umformen ................................................................................... 299
20.1 Clinchen .............................................................................................................. 300
20.2 Blindnieten .......................................................................................................... 304
20.3 Halbhohlstanznieten ............................................................................................ 306
20.4 Vollstanznieten .................................................................................................... 310
20.5 Falzen und Falzkleben ......................................................................................... 313
20.6 Testfragen zu Kapitel 20 ..................................................................................... 317
Teil II: Umformmaschinen ........................................................................ 319
21 Unterteilung der Umformmaschinen ............................................................... 321
21.1 Arbeitsgebundene Maschinen ............................................................................. 321
21.2 Weggebundene Maschinen ................................................................................. 321
21.3 Kraftgebundene Maschinen ................................................................................. 322
21.4 Testfrage zu Kapitel 21 ....................................................................................... 322
22 Hämmer ............................................................................................................. 323
22.1 Ständer und Gestelle............................................................................................ 323
22.2 Unterteilung der Hämmer .................................................................................... 323
22.3 Konstruktiver Aufbau .......................................................................................... 325
22.4 Automatisches Hammerschmieden ..................................................................... 332
22.5 Einsatzgebiete der Hämmer ................................................................................. 334
X Inhaltsverzeichnis
22.6 Beispiel ................................................................................................................ 334
22.7 Testfragen zu Kapitel 22 ...................................................................................... 335
23 Spindelpressen .................................................................................................... 336
23.1 Konstruktive Ausführungsformen ....................................................................... 336
23.2 Wirkungsweise der einzelnen Bauformen ........................................................... 336
23.3 Berechnung der Kenngrößen für Spindelpressen ................................................ 348
23.4 Vorteile der Spindelpressen
(im Vergleich zu den Hämmern und Kurbelpressen) .......................................... 352
23.5 Typische Einsatzgebiete der Spindelpressen ....................................................... 352
23.6 Beispiele .............................................................................................................. 353
23.7 Testfragen zu Kapitel 23 ...................................................................................... 355
24 Exzenter- und Kurbelpressen ........................................................................... 356
24.1 Unterteilung dieser Pressen ................................................................................. 356
24.2 Gestellwerkstoffe ................................................................................................. 359
24.3 Körperfederung und Federungsarbeit .................................................................. 360
24.4 Antriebe der Exzenter- und Kurbelpressen .......................................................... 361
24.5 Berechnung der Kenngrößen ............................................................................... 368
24.6 Beispiel ................................................................................................................ 372
24.7 Einsatz der Exzenter- und Kurbelpressen ............................................................ 374
24.8 Testfragen zu Kapitel 24 ...................................................................................... 374
25 Kniehebelpressen ............................................................................................... 375
25.1 Kniehebelpressen mit Einpunktantrieb ................................................................ 375
25.2 Kniehebelpressen mit modifiziertem Kniehebelantrieb ....................................... 376
25.3 Liegende Kniehebelpressen ................................................................................. 379
25.4 Testfragen zu Kapitel 25 ...................................................................................... 379
26 Hydraulische Pressen ........................................................................................ 380
26.1 Antrieb der hydraulischen Pressen ...................................................................... 380
26.2 Beispiel ................................................................................................................ 382
26.3 Vorteile der hydraulischen Pressen ...................................................................... 383
26.4 Praktischer Einsatz der hydraulischen Pressen .................................................... 383
26.5 Testfragen zu Kapitel 26 ...................................................................................... 387
27 Sonderpressen .................................................................................................... 388
27.1 Stufenziehpressen ................................................................................................ 388
27.2 Mehrstufenpressen für die Massivumformung .................................................... 394
27.3 Stanzautomaten .................................................................................................... 403
27.4 Testfragen zu Kapitel 27 ...................................................................................... 407
28 Servopressen ....................................................................................................... 408
28.1 Einleitung ............................................................................................................. 408
28.2 Definition und Klassifizierung von Servopressen ............................................... 408
28.3 Antriebsstrukturen von Servopressen .................................................................. 409
28.4 Energiemanagement ............................................................................................. 411
28.5 Vorteile von Servopressen im Vergleich zu konventionellen Pressen................. 411
28.6 Testfragen ............................................................................................................ 413