Simulation der dynamischen Schneidspaltbeeinflussung bei kombinierten Schneid- und Tiefziehoperationen an Mehrstößel-Transferpressen

Ziel des Forschungsvorhabens war es, zur Verbesserung des Genauigkeits- und Verschleißverhaltens von Pressmaschinen beizutragen. Dieses Ziel wurde mit dem Ansatz verfolgt, geeignete Methoden zur modellgestützten Analyse des Gesamtsystems Maschine, Werkzeug und Prozess zu entwickeln, mit dem die relevanten Einflüsse auf das dynamische Verhalten der Presse (bzgl. der Werkzeugverlagerungen, welche sich direkt in der Schneidspaltausprägung widerspiegeln) abgebildet werden können.

Im Projekt wurden dazu die Modellierungsgrundlagen ausgehend von der Modellstrukturierung über die Darstellung des Modellansatzes, die Parametrierung und Verifikation bis zur Bewertung der Modellaussagefähigkeit entwickelt.

Als Resultat liegt die Modellbeschreibung einer Mehrstößel-Transferpresse (MSTP) im Sinne einer "virtuellen Presse" (exemplarisch für eine MSTP der Bauart ERFURT mit einer Gesamtnennkraft von 32000 kN) vor. Die Berücksichtigung der folgenden Eigenschaften des Pressensystems

vollständige, dreidimensionale Struktureigenschaften des Pressengestells
nichtlineares Steifigkeits-, Dämpfungs- und Reibverhalten der Stößelführungen
kompletter Antriebsstrang mit Räder- und Hebelgetriebe
nichtlineares Steifigkeitsverhalten der hydraulischen Überlastsicherung
hubabhängiger Stößelgewichtsausgleich
exzentrische Prozesskräfte aus Schnitt- und Ziehoperationen
durch Säulenführungen zusätzlich zentrierte Werkzeugoberteile

Im Gesamtmodell "virtuelle Presse" ermöglicht die modellgestützte Analyse des dynamischen Pressenverhaltens unter dem Einfluss der relevanten Baugruppen und des Produktionsprozesses.

Durch die Beschreibungsmöglichkeiten von elementaren Zusammenhängen des Prozesses bis zum Zusammenwirken gekoppelter Teilsysteme wird eine realitätsnahe Berechnung aller modellierten Prozessparameter im zeitlichen Verlauf einschließlich aller relevanten Rückwirkungen erreicht. Ergebnisgrößen, wie Verlagerungen, Geschwindigkeiten und Belastungen aller modellierten Bauteile stehen dem Anwender zur Analyse bereit.

Die Projektergebnisse stehen dem Anwender unter folgenden Gesichtspunkten zur Verfügung:

Anwendung des entwickelten Simulationsmodells für grundlegende Problemanalysen an MSTP
dynamikgerechte Entwicklung von Großpressen
Die Beschreibung der Parametergewinnung und die Erläuterung des Aufbaus der Teilmodelle gewährleistet die Übertragung der Modellgrundlagen auf weitere Pressen.

Mit der abschließenden beispielhaften Anwendung des Simulationsmodells zur Beantwortung solcher Fragestellungen wie "gegenseitige Beeinflussung der zwei Stößel", "Einfluss der Stößelführung auf das Verlagerungsverhalten" oder "Einfluss der Ziehkissenkraft auf die Stößelkippung" wurde die Leistungsfähigkeit der entwickelten Methoden zur modellgestützten Analyse unter der Projektüberschrift "Einfluss auf die dynamische Schneidspaltbeeinflussung" demonstriert.