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Antriebsgestaltung eines hydraulischen Pressen-Ziehkissens zur hochfrequent wechselnden Krafteinbringung

Drive design of a hydraulic press-drawing cushion for high-frequency changing force transmission
 
: Pierschel, Norbert

:
Volltext urn:nbn:de:0011-n-5315183 (39 KByte PDF)
MD5 Fingerprint: 4c36bb9abc05415b668e282a40dbdd1d
Erstellt am: 25.1.2019


Chemnitz: Fraunhofer IWU, 2019, 7 S.
Deutsch
Studie, Elektronische Publikation
Fraunhofer IWU ()
Kissen-Stößel-Pulsation; Ziehkissen; magneto-rheologisch; cushion-ram-pulsation; drawing cuhsion; magneto rheologic

Abstract
Das Tiefziehen von Metallblechen ist eines der am weitesten verbreiteten Verfahren zur Herstellung von Formteilen für die Automobilindustrie, den Maschinen- und Anlagenbau sowie Konsumgüterindustrie. Dabei bestehen die meisten Umformwerkzeuge aus Matrize, Stempel und Niederhalter, welche durch weggesteuerte Pressen angetrieben werden. Das Blech wird in das Werkzeug eingelegt. Üblicherweise ist dabei die Matrize am Stößel befestigt und fährt gegen den Niederhalter nach unten auf den Stempel, sodass die Form bzw. das Bauteil erzeugt wird. Anschließend fährt der Stößel mit der Matrize nach oben und das Bauteil kann entnommen werden. Die Niederhalterkraft, welche entscheiden für die Herstellung eines i.O.-Teils ist, wird dabei entweder durch Gasdruckfedern im Werkzeug oder im Pressentisch befindliche Aktuatoren, zumeist Hydraulikzylinder, beeinflusst. Der weggesteuerte Stößel fährt prinzipiell gegen eine Feder, wodurch eine Kraft wirkt. Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Veränderung der Niederhalterkraft über den Stößelhub positive Effekte auf das Umformergebnis, bspw. Vermeidung von Faltenbildung oder Erhöhung der Ziehtiefe, hat. Generell gilt dabei, je höher die mögliche Frequenz der Anpassung der Niederhalterkraft, desto besser kann diese während des Hubes auf das Fließverhalten des Werkstoffs angepasst werden.
Beim gewählten Lösungsweg wird im Hydrauliksystem des Ziehkissens anstelle eines konventionellen Hydrauliköls ein Öl mit magnetorheologischen Eigenschaften verwendet. Dieses ist mit mikroskopisch kleine, magnetisch polarisierbare Metallpartikel durchsetzt. Über spezielle Spulen wird im Hydrauliksystem ein Magnetfeld erzeugt. Die Metallpartikel werden dadurch im Magnetfeld ausgerichtet, wodurch sich die Viskosität des Hydrauliköls ändert. Beim Herunterfahren des Stempels drückt dieser auf den Niederhalter, welche die Kraft auf das Ziehkissen überträgt. Währenddessen wird das Öl im Hydrauliksystem aus einem Zylinder verdrängt. Dabei fließt es durch ein Ventil, welches die Durchflussmenge des Öls beeinflusst. Darüber lässt sich die Kraft einstellen, welche dem Stößel entgegengerichtet ist und somit in der Niederhalterkraft resultiert. Verändert sich nun die Viskosität des Hydrauliköls, so verändert sich auch die Durchflussmenge des Öls durch das Ventil und somit die resultierende Niederhalterkraft. Mittels moderner Elektrotechnik ist eine hochfrequente Änderung des Magnetfelds und somit eine hochfrequente Änderung der Niederhalterkraft möglich.

 

The deep drawing of metal sheets is one of the most widely used methods for the production of molded parts for the automotive industry, mechanical and plant engineering as well as the consumer goods industry. Most of the forming tools consist of dies, punches and hold-downs, which are driven by path-controlled presses. The sheet is inserted in the tool. Usually, the die is attached to the plunger and moves against the hold down on the stamp, so that the shape or the component is generated. Subsequently, the plunger moves with the die upwards and the component can be removed. The hold-down force, which is decisive for the production of an i.O. part, is thereby influenced either by gas springs in the tool or in the press table located actuators, usually hydraulic cylinders. The path-controlled plunger moves in principle against a spring, whereby a force acts. Investigations have shown that a change in the hold-down force over the ram stroke has positive effects on the forming result, for example, avoiding wrinkling or increasing the drawing depth. In general, the higher the possible frequency of the adjustment of the holding force, the better it can be adapted during the stroke to the flow behavior of the material.
In the chosen approach, an oil with magnetorheological properties is used in the hydraulic system of the die cushion instead of a conventional hydraulic oil. This is interspersed with microscopically small, magnetically polarisable metal particles. Special coils create a magnetic field in the hydraulic system. The metal particles are thereby aligned in the magnetic field, whereby the viscosity of the hydraulic oil changes. When lowering the stamp presses this on the hold-down, which transfers the force on the die cushion. Meanwhile, the oil in the hydraulic system is displaced from a cylinder. It flows through a valve, which influences the flow rate of the oil. In addition, the force can be adjusted, which is opposite to the plunger and thus results in the hold-down force. If the viscosity of the hydraulic oil changes, so does the flow rate of the oil through the valve and thus the resulting hold-down force. By means of modern electrical engineering a high-frequency change of the magnetic field and thus a high-frequency change of the hold-down force is possible.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-531518.html