Federblech

Finite Elemente Analyse und Optimierung eines Federblechs.

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Aufgabe

• Zwei Federblech-Varianten, die in einem Werkzeugmagazin Werkzeugaufnahmen arretieren, mittels FEM analysieren. Fragestellung: Wo treten die max. Vergleichsspannungen auf und wie hoch sind diese?
• Entwicklung einer Federblechform, bei welcher die max. Vergleichsspannungen, bei Beibehaltung der Federkraft und Auslenkung, so weit wie möglich gesenkt werden.
• Entwicklung eines Auslegungs-Tools, in welchem die neue Federblechform implementiert ist und mit welchem spannungsreduzierte Federbleche mit beliebiger Federkraft konstruiert werden können.

Besonderheiten

Das Federblech kann nicht als idealer Biegebalken angenommen werden, da die Breite im Vergleich zur Länge relativ groß ist. Des Weiteren ist die Einspannung aufgrund konstruktiver Gegebenheiten nicht ideal. Dadurch treten Biegungen um zwei Achsen auf.

Ausführung

In der FEA wird deutlich, wo die Potentiale der Spannungsreduktion liegen.

Mit dem Auslegungs-Tool kann – trotz zweiachsiger Biegung – mittels analytisch-empirischem Ansatz eine Form berechnet werden, in welcher die Spannungen reduziert sind. Zur Lösung des nichtlinearen Algorythmus wird das Newtonverfahren eingesetzt.

Im Vergleich zur Variante 1 bzw. Variante 2 können die Spannungsspitzen um 17 % bzw. 4 % reduziert und es kann der Spannungsverlauf nivelliert werden (Reduktion der Streuung um 81 % bzw. 59 %).

Kunde	Hersteller von Werkzeugwechselsystemen
Bereich	Werkzeugwechsler
Art	Beratung, Entwicklung und Konstruktion
Umfang	100 Stunden
CAD-System	Solid Edge und Solid Edge Simulation