Spektrum Method Development for Cold Forging Technology of Hollow Lightweight Components In order to manufacture geometrically-challenging hollow components, such as gear shafts with ready-to-use toothings, a technical forming production chain is investigated, which involves the impact extrusion processes such as cup impact extrusion, piercing, hollow forward impact extrusion and a combination of hollow forward and hollow backward impact extrusion. The focus of this work is the position deviation propagation and addition as a consequence of the stages mentioned above, as well as the development of tool-specific solutions to improve positional accuracy, able to be achieved by technical forming of multiply-toothed hollow gear shafts. At first, studies were carried out by means of numerical analyses and, in the course of the project, under experimental process conditions suited to the industrial practice with the help of several experiment set-ups. Verfahrensentwicklung zur Kaltmassivumformung von hohlen Leichtbaukomponenten Für die Herstellung von geometrisch anspruchsvollen, hohlen Bauteilen wie zum Beispiel Getriebewellen mit fertig gepressten Verzahnungen wird eine umformtechnische Fertigungskette untersucht, welche die Fließpressverfahren Napf-Fließpressen, Lochen, Hohl-Vorwärts-Fließpressen und eine Kombination aus Hohl-Vorwärts- und Hohl-Rückwärts-Fließpressen beinhaltet. Im Fokus dieser Arbeit steht die Lageabweichungsfortpflanzung 54 SchmiedeJOURNAL März 2014 und -addition im Zuge der oben genannten Stadienfolge sowie das Erarbeiten werkzeugspezifischer Lösungen zur Verbesserung der umformtechnisch erreichbaren Lagegenauigkeit von mehrfach verzahnten hohlen Getriebewellen. Die Untersuchungen erfolgten zunächst anhand von numerischen Analysen und im weiteren Projektverlauf experimentell mit Hilfe mehrerer Versuchsaufbauten unter an die industrielle Praxis angepassten Prozessbedingungen. Einleitung Zur Steigerung der Ressourceneffizienz im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen leistet die Reduktion der Fahrzeugmasse einen bedeutenden Beitrag. Getriebewellen weisen aus heutiger Sicht ein beachtliches Potenzial hinsichtlich des konstruktiven Leichtbaus auf. Durch die hohle Gestaltung von Getriebekomponenten wird im Inneren von Bauteilen dabei gezielt Material eingespart. Weiterhin kann die verbleibende Werkstückmasse in radialer und axialer Richtung mit neuen technologischen Ansätzen funktionsgerecht platziert werden 1, 2. Neben der Gewichtseinsparung und dem damit verbundenen reduzierten Energieverbrauch im Betrieb besteht durch die umformtechnische Herstellung solcher Komponenten auch bei deren Produktion ein zusätzliches Einsparpotenzial hinsichtlich Material- und Energieeinsatz. Hohle Wellen für Getriebe im Automobil- oder Anlagenbau werden in der Regel heute durch eine Verfahrenskombination von Umformen und Spanen hergestellt. Sollen mehrere Formelemente (Innen- und Außenverzahnung) an demselben Bauteil hergestellt werden, folgt dem Umformen meist eine spanende Fertigbearbeitung. Das Kaltfließpressen bietet die Möglichkeit, Formelemente an hohlen Wellen in einbaufertiger Qualität (net shape) zu erzeugen. Dies erlaubt eine Reduzierung der nachfolgenden Fertigungsschritte, einen geminderten Materialeinsatz und geringere Fertigungskosten bei gleichbleibendem oder erhöhtem Anteil an der Wertschöpfungskette. Eines der Probleme bei der umformtechnischen Herstellung von hohlen Wellen stellen die geforderten Lagegenauigkeiten und Fluchtungsfehler der Funktionsflächen entlang der Bauteillängsachse dar. Dieses erfordert heute stets den Einsatz eines Halbzeugs mit geringer Koaxialitätsabweichung der Innen- und Außenoberfläche. Auch beim Mehrfachverzahnungspressen ist eine exakte und sichere Positionierung von Ober- zu Unterwerkzeug zu gewährleisten. Dr.-Ing. Alexander Felde, Prof. Dr.-Ing. Mathias Liewald MBA, Stuttgart
2014-03-Schmiede-Journal
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