Beim Umformen von Sickenblechen die Rückfederung verringern

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Hans Schröder Maschinenbau GmbH

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Schages GmbH & Co.KG

IFU Institut für Umformtechnik Universität Stuttgart

Dem folgte der Aufbau einer impliziten Rückfederungssimulation mit einer stetigen Fließkurve. Zudem musste die umgeformte Platine innerhalb des Entlastungsmodells gelagert werden, ohne dass die Rückfederung beeinflusst wird.

Die Verifizierung des Modells durch einen Vergleich der vermessenen Oberfläche des Bauteils mit dem rückgefederten FE-Netz erfolgte im Anschluss daran. Dafür wurden die beiden Flächen übereinander positioniert und an neun Messpunkten verglichen (Bild 4). Es stellten sich an diesen Punkten Abweichungen < 5 % ein.

Ungleichmäßigen Werkstofffluss am Sickeneinlauf kompensieren

Die simulative Analyse erfolgte auf Basis der im Weiteren beschriebenen Ideen. Zunächst wurde die geometrische Anpassung der Randsicken am Werkzeug realisiert (Methode 1, Bild 3). Die Anhaltspunkte zur Auslegung der Sicken in den Ecken ließen sich aus experimentellen Versuchen (beispielsweise durch die Vermessung eines vor der Prägeoperation neben den Sicken in die Platine gefrästen Spaltes) sowie aus der Analyse des Werkstoffflusses in der Umformsimulation gewinnen. Diese Maßnahmen sollten den ungleichmäßigen Werkstofffluss am Sickeneinlauf kompensieren.

Die Werkzeugkompensation wurde mit der in Dynaform implementierten Displacement Adjustment Method (DA-Methode) durchgeführt (Methode 2, Bild 3): Mithilfe der rückgefederten Geometrie wurden die Wirkflächen der Werkzeuge iterativ verändert, sodass sich die gewünschte Sollgeometrie einstellte. Dies war mit dem Springback Compensation Process in der Software Dy-naform für komplexe Bauteile zu realisieren.

Durch einen zusätzlichen Umformhub zur Herstellung einer Vorform mit reduzierten Radien (Bereich der Variation von 5 bis 10 %) war es möglich, beim Fertigprägen der Zugspannung aus der ersten Prägeoperation eine Druckspannung entgegenzusetzen (Methode 3, Bild 3).

Die vierte Methode bedient sich einer der Sickenprägung überlagerten Streckziehoperation als Variation der Ziehrichtung und des Lastniveaus (Methode 4, Bild 3).

Die Ergebnisse der Abweichungen in Z-Richtung an den neun Messpunkten, die nur zur graphischen Darstellung zu einer Kurve verbunden wurden, zeigt Bild 4. Das grüne Feld mit einer Toleranzbreite von ±10 mm wurde als Zielgröße definiert. Die gewünschte Sollposition wird dabei von der braunen Kurve beschrieben, wobei die Messpunkte 4 bis 6 auf einer Sicke platziert wurden.

Sickenkomplexität bei Auswahl der Kompensationsmethode beachten

Die Ausgangssituation (Bild 2) wird als Referenz verwendet und befindet sich an fast Messpunkten außerhalb des grünen Bereiches. Aus den Vor- und Nachteilen der vier genannten Methoden erfolgt eine geeignete Auswahl unter Berücksichtigung der Sickenkomplexität, der zulässigen Werkzeugkosten und den verfügbaren Werkstoffkennwerten.

Der Vorteil der geometrischen Anpassung der Randsicken am Werkzeug besteht darin, dass der Zielbereich mit einer geeigneten Geometrie und nur einem Werkzeug in einem Pressenhub erreicht wurde. Von Nachteile ist allerdings, dass vor allem für komplexe Sickengeometrien eine genaue Prozesskenntnis erforderlich ist und diese Lösung nur für geometrisch veränderbare Versteifungssicken angewendet werden kann.

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