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Projektauftrag KonstruktionDokumentation für Folgeschneidwerkzeug von MathiasDittrichVersion 0.1Abbildung 1: Das Werkstück "Kontaktblech"Veröffentlichungsdatum: 07.01.2013Autor: Mathias Dittrich

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias DittrichInhaltsverzeichnis1 Einleitung .................................................................................................... 12 Details Projektauftrag ................................................................................ 33 Beschreibung der Anforderungen ............................................................ 54 Folgeschneidwerkzeug .............................................................................. 65 Werkstück „Kontaktblech“ ........................................................................ 76 Stempel- und Schneidplattenmaße ........................................................... 87 Berechnungen .......................................................................................... 108 Stückliste .................................................................................................. 20Anhang ............................................................................................................... 21A. Zusätzliche Daten ..................................................................................... 21Abstreifkraft in % der Schneidkraft .................................................................. 21Datenblätter ........................................................................................................ 22

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich1 Einleitung1.1 Allgemeines1.1.1 Zweck und Ziel dieses DokumentsDieses Dokument enthält Informationen und Vorgehensweisen zumKonstruktionsauftrag „Folgeschneidwerkzeug“. Neben technischen Informationenwie Datenblätter etc. befinden sich hier auch Berechnungen und Stücklisten.1.1.2 Abkürzungen und BegriffserklärungenTabelle 1: Liste der Abkürzungen mit Bedeutung (Auswahl)AbkürzungRASCIBedeutungResponsible – verantwortlich, Accountable – rechenschaftspflichtig,Supportive – unterstützend, Consulted – konsultiert, Informed – zuinformieren1.1.3 Ablage, Gültigkeit und Bezüge zu anderen DokumentenDieses Dokument ist im Original erhältlich bei: Mathias Dittrich. Der interne Namedieses Dokument lautet „FolgeschneidwerkzeugMathiasDittrich“1.2 Projektstammdaten1.2.1 Projekttitel / ProjektkürzelDer Titel des Projektes lautet:Folgeschneidwerkzeug1.2.2 Auftraggeber1.2.3 ProjektleiterMathias Dittrich1.2.4 ProjektteamTabelle 2: Das ProjektteamRolle / Rollen Name Telefon E-Mail BemerkungenProjektleiterMathias DittrichSeite 1

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich1.2.5 LenkungsausschussTabelle 3: Der LenkungsausschussFirma / Abteilung Name Telefon E-Mail BemerkungenAuftraggeberSeite 2

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich2 Details Projektauftrag2.1 Ziele und Nutzen des Projektes2.1.1 Übersicht Projektziele Hauptziel: Konstruktives Ausarbeiten eines Folgeschneidwerkzeuges zurHerstellung eines Kontaktbleches. Nebenziele: Erstellen von allen relevanten technischen Unterlagen, die zurAuslegung der Konstruktion benötigt werden.2.1.2 Details zur ZieldefinitionZiel dieses Projektes soll sein, eine Gesamtzeichnung inkl. Stückliste zu erstellen,mit der ein technischer Zeichner alle nötigen Fertigungszeichnungen selbstständiganfertigen kann.2.1.3 Kennzahlen zur ZielerreichungAusarbeitungsvolumen (Zeitraum): ca. 6 Wochen2.2 AufgabenstellungEs ist ein säulengeführtes Folgeschneidwerkzeug zur Herstellung einesKontaktbleches zu konstruieren. Es sollen alle geforderten Maße des Bauteiles ineinem Werkzeug gefertigt werden.Bewertet wird:Berechnung / DimensionierungGesamtzeichnung / KonzeptStücklisteGesamteindruck / Vollständigkeit / SauberkeitFolgende Berechnungen sind anzufertigen:StreifenmaßVorschubSchneidspaltWerkstoffausnutzungSchneidkraftLageberechnungFlächenpressung der StempelSeite 3

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich2.2.1 Rollen und VerantwortlichkeitenTabelle 4: RASCI-Tabelle zur Darstellung der VerantwortlichkeitenAufgabe Herr Schulz DittrichProjekt ausarbeiten A RMeilenstein erreicht I R2.3 RessourcenZur Ausarbeitung werden Zeichenunterlagen, Blätter und für Recherchen eininternetfähiger Computer benötigt.2.4 BudgetFür die Ausarbeitung wird kein Budget zur Verfügung gestellt. Die gesamtenKosten trägt der Projektleiter.2.5 Übersicht der MeilensteineTabelle 5: Grobe MeilensteinplanungMeilensteinDatumProjektstart 26.11.2012M1 Dimensionen festlegen, Berechnungen 05.12. - 10.12.2012M2 Normen und Richtlinien 05.12. - 10.12.2012M3 Detailausarbeitungen 10.12. - 30.12.2012M4 Erstellung der Zeichnung 01.01. - 07.01.2013M5 Erstellung der Dokumentation 01.01. - 07.01.2013M6 Erstellung der Stückliste 01.01. - 07.01.2013M7 Zusammentragen aller Dokumente 07.01.2013Projektende 14.01.2013Seite 4

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich3 Beschreibung der AnforderungenWie in der Aufgabenstellung bereits erwähnt, soll ein Folgeschneidwerkzeugkonstruiert werden. Dazu sind spezielle Gesichtspunkte zu berücksichtigten.3.1 Anforderung an Folgeschneidwerkzeug / Konstruktion3.1.1 BeschreibungDas Folgeschneidwerkzeug muss in der Lage sein, das geforderte Stanzteil„Kontaktblech“ aus einem Blechstreifen, unter Angabe der Vorgaben, zu fertigen.3.1.2 Muss-AnforderungenAlle Bearbeitungsschritte in einem Werkzeugfür angegebene Presse ausgelegtEinhaltung der geforderten Maße3.2 Anforderung an Gesamtzeichnung3.2.1 BeschreibungDie Gesamtzeichnung muss grundlegenden Konstruktionsparameter enthalten,nach der das Werkzeug detailliert ausgearbeitet werden kann.3.2.2 Muss-Anforderungenalle erforderlichen Angaben zur Erstellung von EinzelteilzeichnungenFunktion muss erkennbar seinSeite 5

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich4 Folgeschneidwerkzeug4.1 Arbeitsstufen1. Stufe2. StufeLochenAusschneidenAbbildung 2: Darstellung des Schnittstreifens mit den zwei Bearbeitungsstufen4.2 SchneidvorgangMit dem säulengeführten Folgeschneidwerkzeug werden Kontaktbleche ausMessingblech gefertigt. Der Schnittstreifen wird von vorne in das Werkzeugeingeführt. In der ersten Arbeitsstufe werden durch die Schneidstempel (14, 15)die zwei Rundlöcher sowie das Langloch gelocht. In der zweiten Arbeitsstufe wirddie Außenform mit dem Schneidstempel (21) ausgeschnitten. Zur lagegenauenPositionierung führen zwei Suchstifte (20) in die vorher gelochten Rundlöcher ein.Der Streifen wird um den Vorschub V weitergeschoben und der Vorgangwiederholt sich.Seite 6

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich5 Werkstück „Kontaktblech“Tabelle 6: Allgemeine Daten zum KontaktblechWerkstoffCuZn37 R440Halbzeug Band CuZn37 – 2,5 x 47Exzenterpresse F = 500 kN; n = 130 1/minStückzahl10.000 Stk / Jahr5.1 ZeichnungAbbildung 3: Zeichnung des KontaktblechesSeite 7

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich6 Stempel- und SchneidplattenmaßeZur Fertigung des Kontaktbleches werden mehrere Stempel eingesetzt. Aufgrundder Konturen Außen und Innen können hierzu nicht nur genormte Stempelverwendet werden. Diese Sonderlösungen müssen speziell für dieses Projektangefertigt werden. Eine fertigungsgerechte Zeichnung der Stempel ist mit dennachfolgenden Angaben möglich.Abbildung 4: Schema zur Ermittlung der Stempel- und Schneidplattenmaße6.1 Stempel 1 (Rundloch D3,5)Mit dem Stempel 1 wird der Durchbruch D3,5 durch Lochen erzeugt. Aufgrund desVerfahrens Lochen wird ein Stempel mit genau diesem Durchmesser gewählt. DieSchneidplatte hingegen wird um 2x den Schneidspalt größer.Stempelmaß:Berechnung desSchneidplattendurchbruchs:6.2 Stempel 2 (Langloch)Mit Stempel 2 wird das Langloch herausgelocht. Aufgrund der Tolerierung wird alsStempelmaß das Sollmaß + Toleranzmitte gewählt. Der Schneidplattendurchbruchwird um den Versatz 2*u größer als das Stempelmaß ausgeführt.( )Seite 8

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias DittrichStempelmaße mitBerücksichtigung der Toleranz:Berechnung desSchneidplattendurchbruchs:Abbildung 5: Maße Schneidplattendurchbruch6.3 Stempel 3 (Aussenkontur)Mit Stempel 3 wird die Aussenkontur ausgeschnitten. Hierbei wird der Stempel umden Versatz 2*u kleiner ausgeführt als der Schneidplattendurchbruch. Und dieserDurchbruch entspricht dem Sollmaß der Zeichnung.( )Stempelmaß:Schneidplattendurchbruch:Abbildung 6: Kontur StempelSeite 9

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich7 Berechnungen7.1 SchneidkraftAbbildung 7: Parameter zur Berechnung der Schnittkräfte7.1.1 Max. Scherfestigkeit( )Seite 10

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich7.1.2 Schnittlinienlängen und -flächen( )Tabelle 7: Berechnung der Schnittlinien und -flächenElement Schnittlinie SchnittflächeRundloch D3,5LanglochAussenkontur(Halbe Seite * 2+ Vollkreis)()7.1.3 SchnittkräfteTabelle 8: Berechnung der Gesamtschnittkraft und AbstreifkraftArbeitsstufeSchnittkraft FsRückzugs- / Abstreifkraft 1In kNIn kN1.1 Lochen (S1) 9,676 1,4511.2 Lochen (S2) 38,44 5,771. Stufe Lochen (S2+2xS1) 57,79 8,672. Stufe Ausschneiden (S3) 106,92 16,04∑ (1.+2. Stufe) 164,71 24,71∑ + 20 % 2 197,65 ≈ 200 29,65Die Gesamtschnittkraft liegt bei ca. 200 kN. Zum Einsatz kommt eineExzenterpresse mit 500 kN. Daraus ergibt sich ein Kräfte-Verhältnis von 2,5:1. DiePresse ist also im Stande unser Werkstück zu zerteilen:1 Die Kraft die benötigt wird um den Werkstoff nach dem Abscheren vom Schneidstempelabzustreifen. %-Werte siehe Tabelle im Anhang.2 Um die Reibung zwischen Stempel und Führungsplatte, Stempel und Schnittstreifen oder um dieAbstumpfung der Schneidkanten sowie die Blechdickentoleranzen zu berücksichtigen, rechnetman auch oft mit einer um 20% erhöhten Schneidkraft.Seite 11

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich7.2 Streifenbild7.2.1 StreifenbildvariantenAbbildung 8: Streifenbildvariante 1 (V=17mm)Abbildung 9: Streifenbildvariante 2 (V=45mm)Seite 12

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich7.2.2 StreifenmaßAbbildung 10: Tabelle zur Ermittlung der Steg- und Randbreiten7.2.3 AusnutzungsgradAbbildung 11: Schema zur Ermittlung der StreifenausnutzungSeite 13

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias DittrichTabelle 9: Ermittlung des AusnutzungsgradesFormel Streifenbildvariante 1 Streifenbildvariante 2StreifenbreiteStreifenvorschubAusnutzungsgradStreifenbildvariante 1 wurde aufgrund des höheren Ausnutzungsgrades gewählt.Außerdem wird das Folgeschneidwerkzeug kürzer, da der niedrigere Vorschubweniger Arbeitsfläche benötigt.7.3 SchneidspaltAufgrund der Schneidplattenauswahl ohne Freiwinkel, ergibt sich ein Schneidspaltu = 0,11 mm nach folgender Tabelle:Abbildung 12: Tabelle zur Ermittlung des SchneidspaltesSeite 14

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich7.4 Lage des EinspannzapfensAbbildung 13: Schema zur Ermittlung der Einspannzapfenlage∑∑Mit Abzug der Stegbreite von 2 mm ergibt sich ein Abstand von x = 18,89 mm abAnfang Teilekontur.Die y Koordinate muss nicht ausgerechnet werden, da sich diese in der Mittebefinden wird, da die Formen symmetrisch sind.Seite 15

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias DittrichTabelle 10: Wertetabelle zur Lageermittlungnlmmamml*amm²1 11 7 772 11 7 773 17 10,5 178,54 4,71 12 56,525 17 13,5 229,56 4,71 12 56,527 9 19 1718 10 24 2409 9 29 26110 5 31,5 157,511 25 34 85012 5 31,5 157,513 9 29 26114 10 24 24015 9 19 17116 5 21,5 107,517 25 24 60018 5 21,5 107,5∑ 191,42 3999,047.5 Vorauslegung der Schraubverbindung an Stempel S3Aussenkonturstempel S3 wird in Kopfplatte bzw. Gestelloberteil verschraubt. Umdie passende Schraubengröße zu finden, muss die Abstreifkraft berücksichtigtwerden. Die Auswahl erfolgt anhand einer Tabelle.Seite 16

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias DittrichTabelle 11: Vorauswahl von Schraubengrößen nach Roloff Matek 20.AuflageBeim Ausscheiden treten Abstreifkräfte in Höhe von ca. 20 kN auf (16kN +20%;siehe Abschnitt Schnittkräfte). Anhand der Tabelle und den Kräften wurden zweiM8 12.9 Schrauben ausgewählt. Diese halten zusammen 32 kN stand.7.6 Flächenpressung der StempelZur Überprüfung ob eine Druckplatte erforderlich ist, werden dieFlächenpressungen der Stempel errechnet. Übersteigen Sie den kritischen Wertvon 250 N/mm², so wird eine gehärtete Druckplatte empfohlen.Abbildung 14: Schema zur Ermittlung der FlächenpressungSeite 17

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich7.6.1 Stempel 1 (Rundloch D3,5)Berechnung der Berührungsfläche:( )Berechnung der Flächenpressung:7.6.2 Stempel 2 (Langloch)( )Berechnung der Flächenpressung:7.6.3 Stempel 3 (Aussenkontur)( )Seite 18

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias DittrichBerechnung der Flächenpressung:7.6.4 Ergebnis FlächenpressungDie höchste, ermittelte Flächenpressung tritt am Schneidstempel S1 mit 493N/mm² auf. Da der kritische Wert von 250 N/mm² überschritten worden ist, wirdeine gehärtete Druckplatte aus X210CrW12 eingesetzt:7.7 SchneidplattengrößeLänge: ( )( )Breite:Abbildung 15: Ermittlung der SchneidplattengrößeDie ermittelte Schneidplattengröße beträgt 68 mm x 107 mm. Gewählt wurde einpassendes Säulengestell mit einer Arbeitsfläche von 80 mm x 125 mm.Seite 19

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias Dittrich8 StücklisteFür das Folgeschneidwerkzeug werden nachfolgende aufgelistete Positionenverbaut. Einige Positionen werden vordefiniert (z.b. l x b x h) und Positionen ohnenähere Angaben können von dem technischen Zeichner frei gewählt werden.Siehe auch Datenblätter im Anhang.Tabelle 12: Stückliste des FolgeschneidwerkzeugesPos Benennung Norm/Werkstoff Menge1 Führungsleiste, rechts S235JR 12 Blechauflage DC01 13 Führungsleiste, links S235JR 14 Zylinderschraube ISO 4762 - M6x60 - 8.8 45 Zylinderstift, gehärtet ISO 8734 - 6x50 - C1 46 Säulengestell DIN 9812 C - ST 1202.125x80 17 Zylinderstift, gehärtet ISO 8734 - 6x40 - C1 48 Einspannzapfen ISO 10242 C45 – SZ 4080.20x068 19 Zylinderschraube ISO 4762 - M8x20 - 8.8 410 Zylinderschraube ISO 4762 - M6x36 - 8.8 411 Schneidplatte, gehärtet 80x107x20 X210CrW12 112 Zylinderschraube ISO 4762 - M5x 8 - 8.8 413 Führungsplatte 80x107x15 C45 W 114 Schneidstempel, gehärtet l=71 X210CrW12 115 Schneidstempel, gehärtet D3,5x71 DIN 9861 SZ 6134.035x071 216 Stempelplatte 80x107x15 E295 117 Druckplatte, gehärtet 80x107x5 X210CrW12 118 Druckfeder DIN 2098 – 0,5x7,1x15 119 Mutter-6kt ISO 4033 - M5 - 9 220 Suchstift S235JR 221 Schneidstempel, gehärtet l=71 X210CrW12 122 Zylinderschraube ISO 4762 - M8x20 – 12.9 2Seite 20

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias DittrichAnhangA. Zusätzliche DatenAbstreifkraft in % der Schneidkraft 1Tabelle 13: Prozentwerte der jeweiligen Abstreifkraft je BlechdickeBlechdicke Ausschneiden Lochen< 2 mm 10 152…4 mm 15 20> 4 mm 20 301 Tabelle nach http://www.bswiki.de/mediawiki/index.php?title=Trennen_durch_Zerteilen#Kr.C3.A4fte_beim_SchneidenSeite 21

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias DittrichDatenblätterAbbildung 16: Katalogseite für Schneidstempel D3,5Seite 22

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias DittrichAbbildung 17: Konfiguration der Feder am SuchstiftSeite 23

Dokumentation für Folgeschneidwerkzeug von Mathias DittrichAbbildung 18: Datenblatt zum SäulengestellSeite 24

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