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Grundlagen des Tiefziehens

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Zusammenfassung

Tiefziehen ist nach DIN 8584 das Zugdruckumformen eines ebenen Blechzuschnittes (einer Folie oder einer Platte) zu einem Hohlkörper oder eines Hohlkörpers zu einem Hohlkörper mit kleinerem Umfang ohne beabsichtigte Veränderung der Blechdicke. Oft sind mehrere Folgezüge zur vollständigen Herstellung eines Teils nötig. Man unterscheidet den Erst- oder Anschlagzug und den Folge- oder Weiterzug. Ob nur der Erstzug oder ein bzw. mehrere Weiterzüge zur Herstellung eines Ziehteils ausreichen, entscheiden der Werkstofffluss, die Verfestigungsgrenzen und die Endform dieses Teils. Die Konstruktion der Tiefziehwerkzeuge richtet sich nach der Umformart (Erst- oder Folgezug), dem Umformverhalten des umzuformenden Werkstoffes, nach der geforderten Standzeit und der eingesetzten Presse.

Im Rahmen dieses Buches, das das Stanzen behandelt, wird das Tiefziehen mit starrem Stempel und Ziehring behandelt. Tiefziehen mit gasförmigen oder flüssigen Druckmitteln wird bislang innerhalb der Stanzfolge nicht angewendet.

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Abb. 8.1
Abb. 8.2
Abb. 8.3
Abb. 8.4
Abb. 8.5
Abb. 8.6
Abb. 8.7
Abb. 8.8
Abb. 8.9
Abb. 8.10
Abb. 8.11
Abb. 8.12
Abb. 8.13

Notes

  1. 1.

    Das Ziehkantenprogramm im AWF-Blatt 5790 und VDI-Richtlinie 3175 ergeben Ziehkantenhalbmesser, die um \(\approx 30\,{\%}\) gemindert werden können. Gleichung nach Prof. Oehler \(r_{{\text{z1}}}=0{,}035\cdot[50+(D_{{\text{0}}}-d_{{\text{z1}}})\cdot Ss]\) ergibt ähnliche Ergebnisse wie Gl. 8.4 mit Faktor 0,55.

  2. 2.

    Nach AWF-Blatt 5790.

  3. 3.

    Beim Betreiben der Anlagen sind die Vorschriften zum Umweltschutz zu beachten.

  4. 4.

    Unter Umformgrad versteht man die gesamte Umformung vom Anschlagzug mit Folgezügen bis zur 1. Glühung, bzw. der Folgezüge zwischen den Glühungen. Er ist an jeder Stelle des Ziehteiles verschieden groß (\(\frac{\Delta l}{l_{0}}\cdot 100\,\%\)). Umformgrade kann man überschlägig bestimmen, wenn z. B. auf einem Zuschnitt ein quadratisches Netz (Linienabstände \(l_{{\text{0}}})\) aufgerissen wird und die Verformungen \(\Delta l\) der Quadratseiten am Ziehteil ausgemessen werden. Bei genauen Untersuchungen muss die Blechdickenänderung As mit einbezogen werden (\(\frac{\Delta l\cdot\Delta s}{l_{0}\cdot s}\cdot 100\,\%\)). Der kritische Umformbereich, bei dem mit Grobkornbildung zu rechnen ist, liegt zwischen \(\Delta l=5\) … 15 % der Umformung, bezogen auf die Prüflänge \(l_{{\text{0}}}\); er ist am Übergang Napfboden auf Bodenrundung zu finden und ist dort nicht vermeidbar.

  5. 5.

    Beim Betreiben der Anlagen sind die Vorschriften zum Umweltschutz zu beachten.

  6. 6.

    Der Blechhalter wird auch mit Niederhalter (oder Faltenhalter) bezeichnet; allgemein ist die Bezeichnung „Blechhalter“ üblich.

  7. 7.

    In größeren Pressen sind deshalb oft pneumatische Ziehkissen mit „Gegendruckschaltung“ eingebaut. Hat der Stößel einen bestimmten, einstellbaren Hubweg zurückgelegt, betätigt ein Schaltkontakt ein Durchflussventil, wodurch Pressluft als Gegendruck auf die Zylinderkolben wirkt; die Ziehkissendruckkraft (F in N) wird verringert, günstigere Ziehverhältnisse werden erzielt.

  8. 8.

    Die Umformhöhe (wirksamer Stößelweg) \(h_{{\text{w}}}\) entspricht dem restlichen Stößelhub bis zum unteren Totpunkt UT; nachdem die Ziehring-Druckfläche (oder Schneide) die Blechoberfläche berührt hat.

  9. 9.

    Die wirksame Stößelkraft bei Hub max und Kurbelwinkel \(\alpha=30\text{°}\) vor dem unteren Totpunkt UT wird nach DIN 55171 … DIN 55174, sowie DIN 55180, mit Pressennennkraft bezeichnet. Die Stößelkraft mindert sich, je größer der Kurbelwinkel \(a\) ist, entsprechend der Beziehung \(F_{{\text{Stößel}}}\approx\frac{F_{{\text{Nennkraft}}}}{2\cdot\sin\alpha}\). Bei Hub eingestellt \(\approx 2{,}7\cdot h_{{\text{w}}}\) ist Kurbelwinkel \(\alpha\) mit \(75\text{°}\) (aus Beziehung \(h_{{\text{w}}}=\) Hub eingestellt \(\cdot(\frac{1-\cos\alpha}{2})\) einzusetzen. Entsprechend einer geplanten europäischen Norm für Pressen soll in Abstimmung mit der JIC-Norm (USA) die Pressennennkraft die Kraft sein, mit der eine Presse ab einem bestimmten Abstand vor dem unteren Totpunkt belastet werden kann. Dieser Abstand beträgt bei Pressen mit Rädervorgelege \(H_{{\text{max}}}:30\), bei Pressen mit Direktantrieb \(H_{{\text{max}}}:40\); dabei \(H_{{\text{max}}}=\) größter Stößelhub in mm. Nach DIN 55171 (und nachfolgende DIN-Blätter) ist dieser Abstand \(H_{{\text{max}}}:15\).

  10. 10.

    Ziehvorgang, Berechnung der Zieh- und Blechhalterkraft siehe Grüning: Umformtechnik, Vieweg, Braunschweig/Wiesbaden.

  11. 11.

    Tiefziehen wird daher von DIN 8584 als Zug-Druck-Umformung erfasst.

  12. 12.

    Einen Körper bezeichnet man als anisotrop, wenn er unter Einfluss einer Belastung die Eigenschaft hat, sich in verschiedenen Richtungen physikalisch nicht gleich zu verhalten.

  13. 13.

    Während des Ziehens wird bei elastischer Blechhaltung das Einfließen des plastisch gewordenen Blechwerkstoffes zurückgehalten; daher stammt die Bezeichnung Blechhalter. Durch starre Blechhaltung will man die im Flansch anstehenden Falten nieder halten, damit diese über der Ziehkantenabrundung noch geglättet werden können. Deshalb wählt man hierfür auch die Bezeichnung Niederhalter oder Faltenhalter.

  14. 14.

    Arbeitsblatt VDI 3141 gibt \(r_{{\text{z}}}=0{,}05\cdot d_{{\text{z}}}\cdot\sqrt{s}\) an; die praktische Anwendung zeigt, dass dieser Halbmesser unterschritten werden kann.

Weiterführende Literatur

  1. Siebel, E.: Grundlagen und Begriffe der bildsamen Formgebung. VDI (1962)

    Google Scholar 

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© 2012 Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH

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Kolbe, M. (2012). Grundlagen des Tiefziehens. In: Spanlose Fertigung Stanzen. Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-8348-2229-1_8

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