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FERTIGUNGSTECHNIK -
TECHNOLOGIE & PRODUKTENTWICKLUNG
- NACHRICHTEN
FORSCHUNG
Numerische Simulation sor
bei technischen Federn
um Leistungsspektrum des
Bereichs Numerische Simulation in
der SCHERDEL Gruppe zählt neben
statischen und dynamischen struktur-
mechanischen Berechnungen und Opti-
mierungsaufgaben [1] auch die Ferti-
gungssimulation. Dazu gehören die
Schraubenfedersimulation mit beliebi-
gen Querschnitten sowie die Simulation
des Spiralfederwindens aus Bandmate-
rial. Die Simulation des Spiralfederwin-
devorganges kann zwei wesentliche Er-
kenntnisse liefern. Zum einen ist es für
die Auslegung von Windeautomaten
wichtig, die zu erwartenden Umform-
kräfte zu kennen. Die maximalen Kräfte
treten bei den minimalen zu windenden
Federdurchmessern bei gleichzeitig
maximalen Bandquerschnitten auf, so
dass es zur Ermittlung der Umformkräf-
te ausreicht, das kleinste Wickelverhält-
nis abzubilden. Zum anderen steigen
die Anforderungen an technische Fe-
dern ständig, so dass die Federwerk-
stoffe bis an ihre Grenzen ausgenutzt
werden müssen. Um besonders Spiral-
federn, die nach dem Winden nicht ver-
gütet werden, optimal auslegen zu kön-
nen, müssen die aus dem Windepro-
zess resultierenden Eigenspannungen
bekannt sein. Diese wirken den Last-
spannungen entgegen, so dass das
eingesetzte Material höher belastet
werden kann. Des weiteren kommt es
infolge des Windens zu einer Verfor-
mung des Bandquerschnitts, der mit ei-
ner Änderung des Flächenträgheitsmo-
mentes einhergeht. Dies hat zur Folge,
dass es zwischen Federauslegung und
realer Feder zu Abweichungen bezüg-
lich der Höhe der Lastspannungen, der
Spannungsverteilung im Bandquer-
schnitt und in der Höhe der Federmo-
mente kommt [2]. Bei bekannter Quer-
schnittsverformung lässt sich dies in
einer Lastspannungsanalyse untersu-
chen.
Ermittlung der Reaktionskräfte
beim Windevorgang
Für die Auslegung von Windeautoma-
ten zur Fertigung von Spiralfedern mit
großen Querschnitten ist die Kenntnis
der zu erwartenden Kräfte an den Win-
dewerkzeugen und an den Einschub-
walzen von Bedeutung. Zur Absiche-
rung analytischer Vorauslegungen und
zur Untersuchung weiterer Einflussfak-
toren wie z. B. Reibung, Windungs-
durchmesser, Banddicke und Werk-
zeugpositionen kommt die FE-Analyse
zum Einsatz.
Abbildung 1 zeigt ein parametrisches
3D-Modell, mit dem unterschiedlichste
Federabmessungen modelliert und
nachgerechnet werden können. Über
Auswerteroutinen können die Federab-
messungen und die Reaktionskräfte an
den Windewerkzeugen bzw. am Ein-
schub ermittelt werden. Dabei zeigt
sich, dass die Windekräfte stark rei-
bungsabhängig sind. In Abbildung 2
sind die Einschubkräfte für die Rei-
bungsbeiwerte µ=0 und µ=0,2 darge-
stellt.
Z
Werkstoffe müssen bis an ihre Leistungsgrenze nut
Werkzeugen von großer Bedeutung
Abbildung 2: Reaktionskräfte am Einschub
Abbildung 1: Parametrisches FE-Modell
Federfibel überarbeitet
Die vor zwei Jahren vor-
gestellte CD-Version der
SCHERDEL Federfibel
wurde erneut überarbeitet
Nun gibt es die Version
2.1 als Scheibe sowie im
Internet unter der eigenen
Domain
www.federfibel.de.
Das umfangreiche Nach-
schlagewerk gibt detaillier-
te Informationen über die
Auslegung, Berechnung,
Fertigung und Material-
beschaffenheit von Tech-
nischen Federn. Außer-
dem können Anfragefor-
mulare ausgedruckt wer-
den.
(al)
Kontakt:
sandro.starke@scherdel.de
oder
SCHERDEL GmbH
V/M Federfibel
Scherdelstraße 2
95615 Marktredwitz
1,2,3,4,5 7,8