Borchmann, Linda: Regelung des Werkstoffflusses zur Erhöhung der Bauteilqualität beim Rotationszugbiegen. 2021
Inhalt
- Titelblatt
- Vorwort
- Kurzfassung
- Abstract
- Inhaltsverzeichnis
- Nomenklatur
- Schreibweisen
- Formelzeichen - Lateinische Buchstaben
- Formelzeichen - Griechische Buchstaben
- Abkürzungen
- 1 Einleitung
- 2 Stand der Technik und Forschung
- 2.1 Rotationszugbiegen von Rohren
- 2.1.1 Prozess- und Werkzeugbeschreibung
- 2.1.2 Achsen einer Rotationszugbiegemaschine
- 2.1.3 Geometrische Definition des Biegebauteils
- 2.1.4 Qualitätsmerkmale und Verfahrensgrenzen
- 2.1.5 Berechnungsgrundlagen und Prozessauslegung
- 2.2 Analytische Betrachtungen und FE-Simulationen zur Faltenvorhersage
- 2.2.1 Berechnung der bei Falteneintritt wirkenden kritischen Druckspannung
- 2.2.2 FE-Simulationen zur Faltenvorhersage bei der Umformung von Rohren
- 2.3 Faltenmessung in der Umformtechnik
- 2.4 Prozessregelung in der Umformtechnik
- 2.5 Fuzzy-Regelung
- 2.5.1 Fuzzy-Mengen und Fuzzy-Logik
- 2.5.2 Aufbau eines Max-Min-Reglers
- 2.5.3 Hinweise zur Auslegung eines Fuzzy-Reglers
- 2.6 Schlussfolgerungen aus dem Stand der Forschung
- 3 Motivation, Zielsetzung und Vorgehensweise
- 4 Sensitivitätsanalyse prozessrelevanter Einflussparameter der Faltenbildung
- 4.1 Einfluss der Werkzeugkräfte und Achsenwege
- 4.1.1 Vorgehen zur Bewertung der Risswahrscheinlichkeit und der Faltenbildung
- 4.1.2 Praktische Biegeversuche unter Variation der Werkzeugkräfte und Achsenwege
- 4.1.3 CBR-Systeme - Case-based reasoning
- 4.2 Einfluss der Steifigkeiten der Maschinenachsen
- 4.2.1 Werkzeug- und Achsensteifigkeit
- 4.2.2 Modellaufbau der Finite-Elemente-Simulationen des Rotationszugbiegeprozesses
- 4.2.3 Versuchsergebnisse und Diskussion zur Untersuchung der Achsensteifigkeiten
- 4.3 Einfluss der Faltenglättergeometrie
- 4.4 Einfluss der Druckspannung auf das Ausbeulverhalten
- 5 FE-Simulationsmodell zur Faltenvorhersage
- 5.1 Zugversuche und Werkstoffkennwerte
- 5.2 Bestimmung der Reibungskoeffizienten der Rotationszugbiegewerkzeuge
- 5.3 Bestimmung der Maschinennachgiebigkeit
- 6 Methoden zur In-situ-Messung der Faltenbildung
- 6.1 Taktile Faltencharakterisierung während des Biegens
- 6.2 Faltencharakterisierung während des Biegens mittels Rohrkontur- und Kraftmessung
- 7 Regelungsmethode zur Faltenkorrektur
- 7.1 Vorgehen für den Reglerentwurf
- 7.2 Formulierung der Eingangs-Fuzzy-Sets
- 7.3 Formulierung der Ausgangs-Fuzzy-Sets
- 7.4 Formulierung der Produktionsregeln und Prüfen der Regler-Kennfelder
- 7.5 Programmierung des Fuzzy-Reglers
- 7.5.1 Verwendung numerischer Variablen und numerischer Integration
- 7.5.2 Aufzeichnung relevanter Daten
- 7.5.3 Begrenzungen der Ausgangsgrößen
- 7.6 Methode und Ablaufplan zur Faltenkorrektur
- 8 Einbindung und Erprobung der Regelungsmethode
- 8.1 Werkzeugaufbau und Sensoranordnung
- 8.2 Programmentwicklung zur rechnergestützten Versuchsdurchführung
- 8.3 Versuchsergebnisse
- 8.3.1 Iterativer Einstellprozess
- 8.3.2 Rohrbögen mit einem Wanddickenfaktor von W = 40
- 8.3.3 Einzelbetrachtung der Eingangsgrößen
- 8.3.4 Rohrbögen mit einem Wanddickenfaktor von W = 50
- 8.3.5 Rohrbögen mit einem Wanddickenfaktor von W = 20
- 8.3.6 Mehrfachbiegungen und Werkstoffvariation
- 8.4 Bewertung und Diskussion der Ergebnisse
- 8.5 Verbesserungspotential in der praktischen Anwendung
- 9 Zusammenfassung und Ausblick
- 10 Literaturverzeichnis
- A Anhang
- A.1 FE-Simulation des Reglerverhaltens
- A.2 Produktionsregeln des Fuzzy-Reglers
- A.3 Auswertung der Faltenhistorie und der Kraftänderungen zur Bestimmung der Grenzen der Fuzzy-Mengen
- A.4 Reibungskoeffizienten der Werkzeuge
- A.5 Beschleunigungsmessungen an der TN 120
- A.6 Bestimmung des Neigungswinkels für den Vergleich von Biegebauteilen mittels Faltenbewertungsfaktor