Übung: Folgeschnittwerkzeug - Intrannet der FST MHL · Nachteil hierbei ist, dass ein Leerhub...

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Übung: Folgeschnittwerkzeug Aufgabe: Für den dargestellten Haltebügel (Materialstärke t = 2mm, Material S235JR) ist ein Folgeschnittwerkzeug zu konstruieren. Es werden 200.000 Stück benötigt. Für die Bearbeitung steht eine Presse mit einer maximalen Pressenkraft von 640 kN und mechanischer Zuführeinrichtung zur Verfügung. Das Werkzeug soll im automatischen Betrieb arbeiten! Analyse der Aufgabenstellung Für die Bearbeitung sind im wesentlichen zwei Arbeitsschritte erkennbar, das Lochen der Bohrungen 10mm und das Ausschneiden der Kontur. Für die Verwendung eines Folge- schnittwerkzeuges müssen einige Fragen hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung geklärt werden. Die notwendigen Informationen hinsichtlich der Konstruktion werden aus der Fachliteratur gewonnen. Anschließend greift wieder der Mechanismus der Konstruk- tionssystematik so dass folgende Lösungsorganisation für diese Übungsaufgabe entsteht: Lösungsorganisation: 1. fachliche Orientierung 2. Entwicklung und Diskussion der Bauprinzipien 3. verbessertes Bauprinzip 4. Entwurfsberechnungen 5. I.Entwurf zu 1. fachliche Orientierung Als Grundlage für die fachliche Orientierung werden verschiedene Fachbücher (Der Werk- zeugbau – Europa Verlag, Handbuch der Stanzereitechnik – Romanowski, ...) herangezogen. Die zentrale Frage lautet erst einmal: Welches Grundprinzip soll Verwendung finden? Die

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Übung: Folgeschnittwerkzeug Aufgabe: Für den dargestellten Haltebügel (Materialstärke t = 2mm, Material S235JR) ist ein Folgeschnittwerkzeug zu konstruieren. Es werden 200.000 Stück benötigt. Für die Bearbeitung steht eine Presse mit einer maximalen Pressenkraft von 640 kN und mechanischer Zuführeinrichtung zur Verfügung. Das Werkzeug soll im automatischen Betrieb arbeiten!

Analyse der Aufgabenstellung Für die Bearbeitung sind im wesentlichen zwei Arbeitsschritte erkennbar, das Lochen der Bohrungen ∅10mm und das Ausschneiden der Kontur. Für die Verwendung eines Folge-schnittwerkzeuges müssen einige Fragen hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung geklärt werden. Die notwendigen Informationen hinsichtlich der Konstruktion werden aus der Fachliteratur gewonnen. Anschließend greift wieder der Mechanismus der Konstruk-tionssystematik so dass folgende Lösungsorganisation für diese Übungsaufgabe entsteht: Lösungsorganisation: 1. fachliche Orientierung 2. Entwicklung und Diskussion der Bauprinzipien 3. verbessertes Bauprinzip 4. Entwurfsberechnungen 5. I.Entwurf zu 1. fachliche Orientierung Als Grundlage für die fachliche Orientierung werden verschiedene Fachbücher (Der Werk-zeugbau – Europa Verlag, Handbuch der Stanzereitechnik – Romanowski, ...) herangezogen. Die zentrale Frage lautet erst einmal: Welches Grundprinzip soll Verwendung finden? Die

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Verwendung eines Folgeschnittwerkzeuges ist vorgeschrieben, weshalb ein geführtes Werkzeug auszuwählen ist. Die Entscheidung zwischen Säulen- & Plattenführung wird nach verschiedenen Gesichtspunkten getroffen, welche im folgenden dargestellt und erläutert werden. Zuführung und Abführung des Streifens Für die Erzeugung der Haltebügel steht eine mechanische Zuführeinrichtung zur Verfügung. Durch eine mechanische, in der Länge begrenzte Bewegung wird ein Blechstreifen zugeführt bis er an einer Vorschubbegrenzung anstößt. Der Vorschub wird zu einer Wölbung (elastische Verformung) des Blechstreifens im Werkzeug führen. Nachdem die Vorschubkraft aussetzt wird die elastische Verformung zurückgehen, so dass der Streifen exakt an der Vorschubbegrenzung anliegt. Durch diese gewollte elastische Verformung erreicht man einen relativ gesicherten Vorschub, dass heißt der Vorschubweg ist immer ausreichend.

Nach dem Schnitt bleibt ein Reststreifen übrig welcher meistens durch einen zusätzlichen Abhackstempel zerschnitten wird. Die Bruchstücke lassen sich in Auffangbehältern sammeln und abtransportieren. Auch das Aufwickeln der Reststreifen auf entsprechenden Haspeln ist möglich, kann jedoch beim Wechsel dieser durch die elastische Rückformung (Blechstreifen verhält sich annähernd wie eine Feder) zu Problemen führen. Die Verletzungsgefahr ist wesentlich höher. Vorschubbegrenzung Die Forderung nach Automatisierung bedingt, dass eine Vorschubbegrenzung den exakten Vorschub des Blechstreifens regelt. Aus der Literatur sind verschiedenste Möglichkeiten erkennbar.

Schnittstreifen

Anlagestift Anlageplatten Schnittstreifen

Anlagestift

Anlageflächen

Anlagestifte & Anlageplatten

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Feste Anschläge in Form von Anlagestiften und Anschlagplatten sind eine Lösungsvariante welche jedoch den entscheidenden Nachteil haben, dass der Streifen bei jeder Vorschub-bewegung über sie hinweggehoben werden muss.

Suchstifte

Führungs- platte

Schneidplatte Suchstift

Lochstempel

Lochstempel

Anlagestift

Schnitt-streifen

Lochstempel

Ausschneidstempel

Lochstempel

Suchstift d > 1,5

Suchstifte, zur exakten Positionierung, werden sehr häufig verwendet benötigen jedoch, in Abhängigkeit von der Zuführung, eine entsprechende Vorbestimmung der Lage des Blechstreifens. Diese Lagebestimmung kann durch verschiedenste Vorschubbegrenzungs-elemente gesichert werden. Der Schnittstreifen wird durch den Suchstift vom Voranschlag um den Wert a (siehe Bild) zurück gezogen.

Seitenschneiderabfall

Zwischenlage

Schnitt-streifen

Zwischen- lage

gerader Seitenschneider

ausgesparter Seitenschneider

Kante Schnitt-streifen

Anschlag- fläche

Seitenschneider

gehärteter Anschlag

Anschlag Stempel

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Seitenschneider dienen der Vorschubbegrenzung da sie in Ihrer Länge den Vorschub beinhalten. Durch Ihre Anordnung und Funktion behindern sie den weiteren Vorschub des Blechstreifens nicht. Hierfür ist aber die Gestaltung (Form) der Seitenschneider von entscheidender Bedeutung. Zu beachten ist, dass sich die Breite des zugeführten Streifens verringert, was eine entsprechende Gestaltung der Streifenführung bedingt. Die Anordnung der Seitenschneider ist in vielfältiger Form und in unterschiedlicher Stückzahl möglich. Seitenschneider können weiterhin auch als Formstempel ausgelegt sein, so dass sie einerseits den Vorschub und andererseits die Form des Schnittteiles garantieren. Streifenführung Die Streifenführung kann durch verschiedenste Elemente realisiert werden. Die einfachste Variante ist die Verwendung der Zwischenlagen (Streifenführungsleisten) für plattengeführte Werkzeuge. Für Säulenführungen sind andere Varianten möglich. Durch federnde Streifenführungen kann der Nachteil der Anlagestifte (behindern der Vorschubbewegung) ausgeglichen werden. Wichtig ist, dass der Blechstreifen nicht in der Führung verklemmt und somit zu unnötigen Wartungsarbeiten führt.

Führung des Schnittstreifen

Führungsplatte Zwischenlage

Schnitt- streifen

Schneidplatte

Rückhalte- nase

Führungs-leisten

Schnitt- streifen

Schneidplatte

Zwischenlage

Schnitt- streifen

Feder

Druckstück

Schneidplatte Führungspilz

Schnitt- streifen

Schneidplatte

federndes Führungsstück

Schnitt- streifen

Feder

Schneidplatte

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Streifenbild Das Streifenbild zeigt die Durchbrüche der Schneidplatte bzw. bei Verwendung dieser der Führungsplatte. Streifenbilder werden unter dem Gesichtspunkt der Materialausnutzung des zur Verfügung stehenden Streifens betrachtet. Die Lage und Form der zu schneidenden Werkstücke spielt hierbei eine wesentliche Rolle. Auch die Anordnungsmöglichkeiten für die Werkzeuge müssen hierbei beachtet werden.

Streifenausnutzung und Stempelanordnung

Die fachliche Orientierung hat einen Überblick über die Möglichkeiten der Konstruktion von Schneidwerkzeugen und der hierbei verwendeten Elemente gegeben. Des weiteren wird ein Weg aufgezeigt wie man sich einer Lösung eines Problems nähert. Die Informations-gewinnung zu entsprechenden Problemen ist ein wesentlicher Aspekt. Vielfach wird man in der Literatur viele Fakten finden aber nicht den konkreten Anhaltspunkt. Ein Überblick über die vorhandene Literatur und das Wissen um den Inhalt erleichtert die Phase der Informationsgewinnung erheblich. Eine Liste mit vorhandener Literatur und zugehörigen Inhaltsangaben kann den Einstieg in die Konstruktion vorantreiben.

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zu 2. Entwicklung und Diskussion der Bauprinzipien Aus der fachlichen Orientierung geht hervor, dass das Streifenbild über die Schneid- & Führungsplatte (nur bei Plattenführung) entscheidet. Die letztendliche Entscheidung für eine Führungsvariante hängt ebenfalls davon ab, denn je länger (Anzahl der aufeinanderfolgenden Schnitte) das Streifenbild um so unmöglicher die Verwendung eines Säulenführungsgestells. Unter diesen Gesichtspunkten werden vorerst die Streifenbilder als Bauprinzipien erstellt. Das Diskussionskriterium ist die Materialausnutzung bei vorgegebener Streifenbreite. Das Bauprinzip mit der höchsten Materialauslastung (geringster Verschnitt) wird zum verbesserten Bauprinzip weiterentwickelt. Der Aufbau des Schneidwerkzeuges ist abhängig von der Führung des Stempels, was wiederum aus dem Streifenbild abgeleitet wird. Für die Entwicklung der Streifenbilder wird das zu erzeugende Werkstück in seiner Form vereinfacht, wodurch sich die Auslastung des Materials schneller überprüfen lässt. Vereinfachungen dürfen aber nur insoweit getroffen werden, dass sie keinen Einfluss auf die Berechnung der Auslastung haben.

Die Vereinfachungen beeinträch-tigen die Berechnung derMaterialauslastung nicht, da diebeseitigten Rundungen in allenmöglichen Streifenbildvariantenals Abfall auftreten.

Die Berechnung der Materialausnutzung erfolgt nach folgender Beziehung:

%100⋅=Einsatz

Nutz

AAη η - Wirkungsgrad (Nutzungsgrad) in %

ANutz - genutzte Fläche AEinsatz - eingesetzte Fläche

Die Breite des eingesetzten Streifen wird nach den Vorgaben der Lieferanten ausgewählt bzw. kann aus Tabellen nach entsprechenden Normen für Halbzeuge entnommen werden. In einzelnen Fällen ist es möglich eine benötigte Breite speziell beim Hersteller zu bestellen, was aber zu einer erheblichen Kostensteigerung führt. Unter Umständen ist ein größerer Verschnitt kostengünstiger. Alles nicht benötigte Material (Verschnitt) sollte sortenrein gesammelt und einem Recyclingprozess im Sinne des Umwelt- & Naturschutzes zugeführt werden. Diese schont Ressourcen und minimiert geringfügig die Kosten, da der Rohstoffwert des Materials vorhanden ist. Die Breite der Streifen wird aus der Lage der Werkstücke ermittelt und dann die nächstgrößte Breite nach Norm DIN 174 ausgewählt. Die Mindestwerte für Steg- & Randbreiten können aus Tabellen entnommen werden (Fr. 6-16). Auch die minimale Beschneidbreite des Seitenschneiders kann aus dieser Tabelle ermittelt werden. Unter dem Gesichtspunkt der Vereinfachung wurde eine Stegbreite von 2,5 mm, eine Randbreite von 2,5 mm und ein Seitenschneiderabfall von 2 mm festgelegt. Diese Werte werden sich bei der Wahl der Breite des zugeführten Streifens vergrößern.

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Variante 1: Nutzungsgrad:

Werte: l1 25mm:= lV 57.5mm:=

ariante 2:

utzungsgrad:

b 32mm:=l2 25mm:=

l3 30mm:= l4 20mm:=

ANutz l1 l2⋅ l3 l4⋅+:= AEinsatz lV b⋅:=

ANutz 1.225 103× mm2

= AEinsatz 1.84 103× mm2

=

ηANutz

AEinsatz100⋅ %:=

η 66.576%= V N Werte: l1 25mm:= lV 57.5mm:=

b 63mm:=l2 25mm:=

l3 30mm:= l4 20mm:=

ANutz l1 l2⋅ l3 l4⋅+:= AEinsatz lV b⋅:=

ANutz 1.225 103× mm2

= AEinsatz 3.623 103× mm2

=

ηANutz 2⋅

AEinsatz100⋅ %:=

η 67.633%=

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Variante: 3 Nutzungsgrad: Werte: l1 25mm:= lV 50mm:=

b 63mm:=l2 25mm:=

l3 30mm:=

l4 20mm:=

ANutz l1 l2⋅ l3 l4⋅+:= AEinsatz lV b⋅:=

ANutz 1.225 103× mm2

= AEinsatz 3.15 103× mm2

=

ηANutz 2⋅

AEinsatz100⋅ %:=

η 77.778%= Weiter Streifenbilder bzw. Anordnungen der Werkstücke bringen keine Verbesserung des Nutzungsgrades, weshalb das Streifenbild Variante 3 als das Günstigste ausgewählt wird. Zur Entwicklung des verbesserten Bauprinzips muss die Festlegung getroffen werden, wie das Werkzeug geführt wird. Aus den in der Theorie gewonnenen Erkenntnissen, dass die Randabstände zwischen den Durchbrüchen nicht zu klein werden dürfen, und den Gestaltungsrichtlinien für die Schneidplatten ergeben sich die dargestellten Schnittbilder. Das Schnittbild 1 berücksichtigt den Abstand zwischen den Durchbrüchen der Lochung und dem Durchbruch des Ausschneidens, weshalb erst das rechte Teil ausgeschnitten wird. Nachteil hierbei ist, dass ein Leerhub entsteht da die beiden Ausschneidstempel auch unter einem vorgegebenen Abstand angeordnet werden müssen. Die Gestaltung der Schneidplatten Durchbrüche (Ausfallwinkel 3°) würde eine Anordnung von zwei Stempeln im Abstand von 2,5 mm Stegbreite ebenfalls nicht zulassen. Das Schnittbild 2 setzt voraus, dass zwischen Lochstempel und Ausschneidstempel (linkes Werkstück) genügend Abstand vorhanden ist. Das Ergebnis von nur noch 5 Schritten (Abhacker ist in beiden Fällen nicht dargestellt) unter der Vermeidung eines Leerhubes ist als positiv zu bewerten und wird im verbesserten Bauprinzip umgesetzt.

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Schnittbild 2

Schnittbild 1

Schnitt 4 Ausschneiden Schnitt 3

Ausschneiden

Schnitt 2 Lochung

Schnitt 5 Ausschneiden

Schnitt 2 Lochung

Schnitt 4 Leerhub

Schnitt 3 Ausschneiden

Schnitt 1 Seitenschneider

Schnitt 1 Seitenschneider

Für die Bearbeitung in 5 Schritten ergibt sich eine Werkzeuglänge von mindestens (1 Schritt = 50 mm) 250 mm ohne Beachtung der Zuführeinrichtung. Die Verwendung eines Säulenführungsgestelles ist demzufolge nicht oder nur unter besonderen Umständen möglich. Die geforderte Stückzahl von 200.000 Stück scheint eine entsprechende Größenordnung zu sein, ist aber für die Verwendung eines Säulenführungsgestells vollkommen unrelevant. Die Kosten für die Führungsvariante würden sich in diesem Fall (200.000 Stück) nicht amortisieren. Somit steht die Entscheidung zugunsten eines plattengeführten Folgeschnittwerkzeuges mit dem Schnittbild 2 und dem Streifenbild Variante 3 fest. Für die Gestaltung des Werkzeuges werden die in der Informationsphase gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich dieser Führungsvariante eingebracht. zu 3. Verbessertes Bauprinzip Der grundlegende Aufbau des Werkzeuges ist in der Theorie zu den Führungsvarianten erläutert worden. Für das verbesserte Bauprinzip sind die Maßskizzen für den Werkzeugaufbau und das Schneidbild von besonderem Interesse. Um entsprechende Maße für das Werkzeug zu erhalten kann man diese festlegen, unter Beachtung gegebener Bedingungen etc., oder man kann sich nach Maßen für sogenannte Schneidkästen richten. Schneidkästen sind nicht mehr durch DIN genormt, in älteren Büchern finden sich aber die zurückgezogenen Normen und lassen sich als Grundlage verwenden. Im Sinne des Austauschbau kann man auch Schneidkästen von Normalienherstellern beziehen, es muss nur noch das Schneidbild eingearbeitet bzw. die Stempel hergestellt und angepasst werden. In diesem Fall sind die Katalogangaben der Hersteller zur Gewinnung von Baumaßen zu verwenden. Durch Kauf von Schneidkästen lassen sich Kosten reduzieren. Für das zu erstellende Werkzeug wurde sich auf die zurückgezogenen Norm ... für Schneidkästen bezogen, so dass folgende Baumaße festgelegt wurden:

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Die Maße für das Schneidbild ergeben sich aus dem Streifenbild Variante 3:

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Anhand dieser beiden Maßskizzen, welche als verbessertes Bauprinzip gelten, kann die Konstruktion ausgeführt werden. Notwendige Größen sind vorher in der Entwurfsberechnung zu bestimmen. zu 4. Entwurfsberechnung Die Entwurfsberechnung beinhaltet drei wesentliche Aspekte:

- Presseneinsatzkontrolle (notwendige Schnittkraft) - Lage des Einspannzapfen (Linienschwerpunkt der Schneidkanten) - Stempelknickung

Schneidkraft Die notwendige Schneidkraft muss ermittelt werden um zu überprüfen ob die zur Verfügung stehende Presse ausreichend ist. Die Berechnung der Schneidkraft erfolgt nach der bekannten Formel:

aBS sUF τ⋅⋅= FS = Schneidkraft U = Umfang der gesamten Schneidkanten s = Dicke des zu schneidenden Materials τaB = Bruchscherspannung des zu

schneidenden Werkstoffes

Es wird davon ausgegangen, dass alle Schneidvorgänge gleichzeitig ausgeführt werden wodurch die Presse maximale Belastung erfährt.

Rm 470

N

mm2:= l1 35mm:=

l2 25mm:= l3 25mm:=

Werte: d 10mm:= l4 50mm:= r 10mm:= b 2.6mm:=

s 2mm:=R 5mm:= lA 65mm:= u2

34

π⋅ 2⋅ r⋅:= u314

π⋅ 2⋅ R⋅:= u1 π d⋅:= u4 2 l4⋅ 2 b⋅+:=

u1 31.416mm= u4 105.2mm= u2 47.124mm= u3 7.854mm=

U 4u1 2u2+ 2u3+ 2l1+ 2 l3 10mm−( )+ 2l2+ 2 l1 15mm− R−( )+ u4+ lA+:=

U 585.819mm= FS U s⋅ Rm⋅:=

FS 550.67 103

× N=

Für die Annahme maximaler Festigkeitswerte (S235JR Rm = 340 ... 470 N/mm

2) ergibt sich eine notwendige Schnittkraft FS = 551 kN, welche unter der vorhandenen Pressenkraft F = 640 kN liegt. Die vorhandene Presse kann also ohne Einschränkung verwendet werden. Sollte die notwendige Schnittkraft größer als die vorhandene Pressenkraft sein könnte man durch Höhenversetzung der Stempel eine Reduzierung bewirken. In diesem Fall würden nicht alle Stempel gleichzeitig schneiden sondern nur die mit gleicher Länge. Ein Versatz von 3 mm wäre bei einer Materialstärke von 2 mm vollkommen ausreichend und würde weder die Führung in der Führungsplatte noch die Durchbrüche in der Schneidplatte wesentlich beeinflussen. Ein entscheidender Nachteil würde sich für die Lage des Einspannzapfens

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ergeben, da der Linienschwerpunkt der Eingriff befindlichen Schneidkanten (bei Versetzung zur Reduzierung der Schnittkraft) nicht identisch wären. Es würde zu ungünstigen Kraftverhältnissen währende der Schneidbewegung und somit zu erhöhtem Verschleiß führen. Sollte die beschriebene Variante angewendet werden ist auf einen identischen Linienschwerpunkt der Schneidkanten zu achten! Lage des Einspannzapfen Die Positionierung des Einspannzapfens muss im Linienschwerpunkt der Schneidkanten erfolgen. Dieser Zusammenhang ist aus den Gesetzmäßigkeiten der „Technischen Mechanik“ bekannt bzw. abzuleiten. Zielstellung ist eine gleichmäßige Kraftverteilung und somit ein sauberer qualitativ hochwertiger Schnitt. Zusätzlich werden die Schneidkanten (Stempel und Durchbrüche in der Schneidplatten) dem geringsten Verschleiß ausgesetzt, was die Standzeit erheblich erhöht! Die Berechnung des beliebigen Linienschwerpunktes in einem Koordinatensystem erfolgt nach dem Prinzip des statischen Gleichgewichts. Hierzu werden die einzelnen Linienzüge in einfache teile, deren Schwerpunkt bekannt ist, zerlegt. Diese Zerlegung der Schneidkanten ist in der nachfolgende Darstellung zu sehen. Für den Seitenschneider wurde eine Vereinfachung getroffen und der Abhacker wurde über den Bereich des Ausschnittteils (minimale Schneidkraft) gelegt.

Die einzelnen Koordinaten der jeweiligen Schwerpunkte der Segmente werden in einer Tabelle erfasst.

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lfd. Nr.: li in mm li * xi in mm2 li * yi in mm2 1 2,00 0,00 128,002 50,00 1250,00 3150,003 31,40 1962,50 1491,504 31,40 2826,00 1491,505 31,40 1962,50 392,506 31,40 2826,00 392,507 35,00 3587,50 1050,008 15,70 1666,40 845,609 31,40 3532,50 192,8010 15,00 1800,00 862,5011 7,85 976,00 241,0012 15,00 1837,50 300,0013 25,00 3187,50 1125,0014 31,40 5966,00 1691,0015 15,00 2700,00 600,0016 7,85 1399,00 230,0017 25,00 4375,00 375,0018 15,00 2737,50 37,5019 15,70 3083,00 96,4020 35,00 7000,00 1050,0021 5,50 1177,00 331,4022 2,50 535,00 3,10Σ 475,50 56386,90 16077,30

Für die Berechnung der Lage des Linienschwerpunktes eines Segmentes können die Formeln aus Tabellenbüchern (Friedrich 1-21) entnommen werden. Die Berechnung des Linienschwerpunktes aller einzelnen Segmente erfolgt unter dem Prinzip des statischen Gleichgewichtes. Die Formeln hierfür lauten:

∑∑

∑∑

⋅=

⋅=

i

ii

i

ii

lly

y

llx

x

)(

)(

0

0

x0 => Schwerpunktlage x y0 => Schwerpunktlage y li => Länge der einzelnen Segmente xi => Schwerpunktlage x der Segmente yi => Schwerpunktlage y der Segmente

Die Berechnung der Koordinaten für die Lage des Einspannzapfens ergab folgende Werte:

mmy

mmx

81,33

58,118

0

0

=

=

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Stempelknickung Für die Nachrechnung der Stempel auf die Gefahr der Knickung stellt sich wieder das Problem der Unerfahrenheit ein. Es wird empfohlen eine Berechnung durchzuführen, da keine vergleichbaren Konstruktionen vorhanden sind. Es dürfte ausreichen den schwächsten Stempel hinsichtlich der Knickgefahr zu überprüfen. Der kleinste (schwächste?) Stempel hinsichtlich des Querschnittes ist der Stempel zum Lochen der Durchbrüche ∅ 10 mm.

E 210000N

mm2:= Werte:

E-Modul für Werkzeugstahl als Stempelmaterial

d 10mm:= Stempeldurchmesser l 80mm:= Stempellänge, Kaufteil

Länge der Führung, Plattenführung lF 20mm:=

Länge der Einspannung in der Stempelaufnahmeplatte lE 20mm:=

lK l lE− lF−:= freie Knicklänge lK 40mm=

s 2mm:= Materialstärke

u π d⋅:= Länge der Schneidkante

Rm 470N

mm2:= Bruchscherfestigkeit

Iminπ

64d4

⋅:=

minimales Flächenträgheitsmoment siehe TB

FK

π2

E⋅ Imin⋅

lK2

:= FK 635.871 103× N=

FS 29.531 103

× N= FS u s⋅ Rm⋅:=

ν

FKFS

:= ν 21.532=

Die errechnete Sicherheit von ν = 21,5 gegen Knickung ist mehr als ausreichend, so dass eine Gefahr der Knickung ausgeschlossen werden kann. Da die Annahme den Lochstempel als schwächsten bzw. gefährdetesten Stempel vorsieht ist die Aussage nur dann zu treffen, wenn eine Überprüfung der restlichen Stempel auch erfolgt. Nach der Literatur sind schmale, lange Stempel besonders gefährdet. Der Seitenschneider kommt dieser Gestaltung am nächsten, weshalb auch hierfür eine Berechnung der Knicksicherheit erfolgen soll. Die Berechnung ergibt einen Sicherheitsfaktor ν = 3,8 * 103. Somit dürften die letzten Zweifel hinsichtlich der Knickgefahr ausgeräumt sein. Da die Führungsplatte gleichzeitig als Abstreifer gestaltet ist, wird die Schraubenberechnung nach dem bekannten Muster des Freischneidwerkzeuges durchgeführt. Die notwendige Abstreifkraft wird ermittelt und unter Vorwahl einer Schraube (mit der maximal möglichen

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Schraubenkraft nach Tabelle Roloff) eine Überprüfung der Sicherheitsfaktoren bei Berücksichtigung der zusätzlichen Abstreifkraft durch zu führen.

U 585.819mm:= Werte: Gesamtlänge der Schneidkanten Materialstärke s 2mm:=

p 45N

mm2:=

Faktor nach Festigkeitswert interpoliert

Rm 470N

mm2:=

A s U⋅:= FA 52.724 103

× N= FA p A⋅:=

Schraubenvorwahl M10 FK 12.9

Re 1080N

mm2:=

AS 58mm2:=

FS 48.9 103× N:= Wert ist aus TB Roloff entnommen bei

Annahme µ = 0,1

n 8:= Schraubenanzahl

νAS Re⋅

FSFAn

+

:=

90 %-tige Auslastung vorausgesetzt dürfte ein Sicherheitsfaktor ν = 1,1 ausreichen!

ν 1.129= Da den Berechnung immer maximale Festigkeitswerte für das Material S235JR zu Grunde liegen kann davon ausgegangen werden, dass in den Berechnungen immer der ungünstigste Fall behandelt ist. zu 5. I.Entwurf Die Streifenführungsleisten (Zwischenplatten) dienen der Führung des Streifens. Sie müssen nach dem Seitenschneider um dessen Beschneidbreite verbreitert werden. Die gehärtete Anschlagplatte wird in der Streifenführungsleiste eingelegt und kann durch die Verschraubung von Führungsplatte, Zwischenlagen und Schneidplatte mit der Grundplatte nicht verrutschen. Damit die Ausschneidstempel auch exakt in ihrer Lage zu den im vorangegangenen Schnitt erzeugten Löchern positioniert sind, werden in den Ausschneidstempeln Suchstifte angeordnet welche diese Funktion übernehmen. Die Suchstifte müssen so eingebracht werden, dass sie im Falle eines Nachschärfens der Stempel beseitigt und anschließend wieder eingesetzt werden können. Eine Schlupffase (Verjüngung) an den Spitzen der Suchstifte sorgt dafür den eventuellen Versatz des Vorschubes auszugleichen. Für die Ausführung der Konstruktion ist zu beachten, dass die Schnittführung alle wesentlichen Teile in ihrer Lage und Funktion zueinander darstellt.