Technische Information

Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

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Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

Ausgabe 10/2006

Bestellinformationen Bitte geben Sie den Titel des Dokuments, die gewünschte Sprache und das Datum der Ausgabe an. TRUMPF GmbH + Co. D-71254 Ditzingen Johann-Maus-Straße 2 Fon (0 71 56) 3 03-0 Fax (0 71 56) 3 03-5 40 Internet: http://www.trumpf.com e-mail: docu.501@de.trumpf.com

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T397D0.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 0-5

Bevor Sie weiterlesen...

Ziel des Workshops ist es, Kenntnisse und Anregungen zum kostengünstigen, fertigungsoptimierten, funktionsgerechten und gewichtsoptimierten Gestalten von Teilen aus dem Werkstoff Blech zu vermitteln.

Diese Kenntnisse und Anregungen werden gemeinsam an kundenspezifischen Bauteilen und Aufgabenstellungen erarbeitet, welche mit dem Kunden in einem Vorgespräch definiert werden. Dabei besteht auch die Möglichkeit Schwerpunkte für den Workshop wie z.B. Möglichkeiten des Laserschneidens zu setzen.

Hierzu ist es vorteilhaft, ca. 6 bis 8 Mitarbeiter aus den Bereichen Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Fertigung gemeinsam zu schulen, um die Möglichkeiten und Grenzen des Werkstoffes Blech allen an der Prozeßkette Blech beteiligten darzustellen.

Gemeinsam werden zuerst Gestaltungs- und Konstruktionsregeln zum Umgang mit dem Werkstoff Blech erarbeitet, die im weiteren Verlauf des Workshops bei den einzelnen Aufgabenstellungen angewendet werden. Zu den einzelnen Aufgabenstellungen werden zusätzlich Beispielteile gezeigt und erklärt, um Anregungen für die Möglichkeiten des Werkstoffes Blech zu geben.

Der Workshop bietet auch die Möglichkeit, auf spezielle Fragen und Problemstellungen, die im Verlauf des Workshops auftreten einzugehen.

Um die Prozeßkette Blech darzustellen, wird im Verlauf des Workshops ein Bauteil konstruiert, programmiert und gefertigt, das im Workshop als Lösungsvariante für eine Aufgabenstellung erarbeitet wurde.

Die Dauer des Workshops beträgt ca. 3,5 Tage, kann aber entsprechend den Anforderungen, Umfang der Themen und Aufgabenstellungen in der Dauer verkürzt oder verlängert werden.

Technische Information Workshop

Die vorliegende Kurzzusammenfassung dokumentiert in Ausschnitten und Beispielen den Inhalt und Ablauf des Workshops „Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech“.

Dokumentation Die Dokumentation zum Workshop besteht aus den folgenden Schriften: � eine ausführliche Zusammenfassung in der Form dieser

Kurzzusammenfassung � eine speziell für den Workshop angefertigte Dokumentation,

die die kundenspezifischen Aufgabenstellungen und Lösungsvarianten enthält

� eine Sammlung von Technischen Informationsschriften zu einzelnen im Workshop behandelten Themen, bzw. Fertigungsmöglichkeiten

0-6 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D0.DOC

Inhaltsverzeichnis

Kapitel 1 Gestaltungsregeln für den Werkstoff Blech

Zusammenfassung ..................................................... 1-8

Kapitel 2 Erstellen einer Abwicklung

Kapitel 3 Aufgabenstellungen zum Gestalten mit dem Werkstoff Blech

1. Späneklappe ................................................................... 3-3 1.1 Anforderungen an die Späneklappe................................. 3-3 1.2 Aufgabenstellung.............................................................. 3-3

Abmessungen und Einbausituation............................. 3-6 Lösungsvariante 1....................................................... 3-7 Lösungsvariante 2....................................................... 3-9 Lösungsvariante 3..................................................... 3-11 Lösungsvariante 4..................................................... 3-13

Kapitel 4 Die Prozeßkette Blech am Beispiel einer Zylinderaufnahme

Kapitel 5 Beispielteile

T397D1.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 1-1

Kapitel 1

Gestaltungsregeln für den Werkstoff Blech

Zusammenfassung ..................................................... 1-8 Die Dokumentation besteht aus einer Auswahl der einzelnen erläuterten Gestaltungsregeln.

Die Gestaltungsregeln sind entsprechend dem Ablauf der Prozeßkette Blech dargestellt.

1-2 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D1.doc

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

,ha

- 0

3-G

est

altu

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eg

eln

- 0

1/99

Gestaltung von Krafteinleitungsstellen

� Vermeidung örtlicherÜberlastungen

� gleichmäßige Verteilung derKrafteinleitung

� Krafteinleitungsstellen direktunterstützen

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

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- 0

3-G

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altu

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1/99

Kraftfluß beachten

� Kraft auf kürzestemWeg weiterleiten

� Zug- und Druck-belastungen beachten

� Lange Querschnittedurch Zug belasten

� Kraftumleitungenunterstützen

T397D1.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 1-3

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

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3-G

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- 0

1/99

Erhöhung von Steifigkeit und Stabilität

� Durch Gestaltung derBlechränder

� Abkantungen

� Falzungen

� mehrfacheAbkantungen

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

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- 0

3-G

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- 0

1/99

Erhöhung von Steifigkeit und Stabilität

� Eingeschweißte Rippen in Profilen

Lasergeschweißt

1-4 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D1.doc

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

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3-G

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- 0

1/99

Verzug bei Schweißkonstruktionen reduzieren

� Verzug reduzieren durch:

� Punktschweißen, maximal 2 Bleche

� Lochschweißen

� Unterbrochene Schweißnähte

� Symmetrische Schweißnähte

� Laserschweißen

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

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3-G

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- 0

1/99

Gleiche Blechdicken bei Schweißteilen verwenden

� Fertigen aller Einzelteile aus einer Tafel

T397D1.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 1-5

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

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- 0

1/99

Fügehilfen verwenden

� Fügehilfen durchVerzapfen von:

� FlächigenBauteilen mitZapfen

� Gebogenen Teilenmit Zapfen in derBiegezone

� außen am Bauteil

� innen am Bauteil

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

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3-G

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- 0

1/99

Fügehilfen verwenden

� Fügehilfen durchAnreißen mit:

� Körner

� Laserkenn-zeichnen

1-6 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D1.doc

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

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1/99

Mindestschenkellänge beachten

� Die Schenkellänge istabhängig von:

� Gesenkweite

� Blechdicke

� Material

� Oberwerkzeug-radius

� evtl. ACB-Tastscheiben

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

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- 0

3-G

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- 0

1/99

Werkzeugteilung beachten

� Laschen oder Innenbiegungen auf die Werkzeugteilungauslegen

T397D1.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 1-7

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

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1/99

Biegefolge beachten

� Kollision zwischen Werkstück und Werkstück

� Kollision zwischen Werkstück und Werkzeug

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

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- 0

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- 0

1/99

Verbindungselemente im Blech verwenden

� Verbindungselementewie z.B.:

� Nietmuttern

� Schweißmuttern

� Durchsetzfügen vonzwei Blechen

Schweißmuttern

Biegelinie

1-8 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D1.doc

Zusammenfassung

1. Gestalten der Krafteinleitungsstellen 2. Beachten des Kraftflußes 3. Erhöhen von Steifigkeit und Stabilität 4. Umformen vor Fügen 5. Beachten von Verzug und Schweißnahtlage 6. Verwenden von gleichen Blechdicken in Fügeteilen 7. Verwenden von Fügehilfen 8. Gestalten von symmetrischen und eindeutig unsymmetrischen

Teilen 9. Gestalten von minimalen Überlappungen in der Abwicklung 10. Zusammenfassen von Teilen 11. Gestalten von einfachen Bauteilen 12. Definieren von biegbaren Profilen 13. Gestalten von kompakten Abwicklungen 14. Möglichkeiten für gemeinsame Trennschnitte prüfen 15. Beachten der Blechtafelgröße und des Teilegewichtes 16. Beachten der Mindestabkantlängen (ACB) 17. Öffnungen außerhalb der Biegezonen vorsehen 18. Beachten der Verhältnismäßigkeit der Laschen zueinander 19. Vorsehen von Biegehilfen 20. Beachten der Biegefolge 21. Umformen vor spanender Beabeitung 22. Verwenden von Verbindungselementen

T397D2.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 2-1

Kapitel 2

Erstellen einer Abwicklung Erstellen einer Abwicklung am Beispiel eines Motorflansches aus einzelnen Laschen als Aufgabenstellung. Erarbeiten der Vorgehensweisen zum Erstellen einer Abwicklung.

2-2 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D2.doc

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

,ha

- 0

4-A

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ab

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bw

ickl

ung

- 0

1/99

Abwicklung erstellen

� Das Teil ist konstruiert bzw. ein Modell ist erstellt

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

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- 0

4-A

ufg

ab

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bw

ickl

ung

- 0

1/99

Abwicklung erstellen

� Die Einzellaschen

T397D3.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 3-1

Kapitel 3

Aufgabenstellungen zum Gestalten mit dem Werkstoff Blech

1. Späneklappe ................................................................... 3-3 1.1 Anforderungen an die Späneklappe................................. 3-3 1.2 Aufgabenstellung.............................................................. 3-3

Abmessungen und Einbausituation............................. 3-6 Lösungsvariante 1....................................................... 3-7 Lösungsvariante 2....................................................... 3-9 Lösungsvariante 3..................................................... 3-11 Lösungsvariante 4..................................................... 3-13

3-2 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D3.doc

Die Aufgabenstellungen werden anhand von kundenorientierten Bauteilen so ausgewählt, um:

Im Verlauf des Workshops werden unterschiedliche Aufgaben-stellungen bearbeitet:

� die erarbeiteten Gestaltungsregeln an konkreten Aufgabenstellungen anzuwenden

� Möglichkeiten und Grenzen einzelner Fertigungsverfahren aufzuzeigen

� Bauteile entsprechend den Anforderungen zu optimieren � unterschiedliche Gestaltungsmöglichkeiten und

Lösungsansätze darzustellen

� Als Beispiel für eine solche Aufgabenstellung wird die Späneklappe an Stanzmaschinen der Fa. Trumpf GmbH + Co. KG mit einigen Lösungsvarianten dargestellt.

T397D3.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 3-3

1. Späneklappe

1.1 Anforderungen an die Späneklappe

1.2 Aufgabenstellung

Gestalten Sie die Konstruktion optimal für den Kraftfluß. Reduzieren Sie wenn möglich die Teileanzahl. Beachten Sie möglichst viele der erarbeiteten Gestaltungsregeln.

� Verschließen der Konsole während des Stanzens, um einen Unterdruck zum Absaugen der Stanzbutzen zu erzeugen

� Öffnen und Schließen der Klappe durch einen Pneumatikzylinder

� Bauraum muß beibehalten werden, um für den Schadensfall eine nachrüstbare Lösung zu erhalten

3-4 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D3.doc

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

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- 1

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ab

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pä

nekl

ap

pe

- 1

0/98

Istzustand der Späneklappe

� Schweißbaugruppeaus 3 Bauteilen

� Materialdicke s=4mm

� Momentenbelastungdurch:

� Eigengewicht

� Gewicht derSpäne

� Schließkraft desZylinders

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

,ha

- 1

0-A

ufg

ab

e-S

pä

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ap

pe

- 1

0/98

Schadensfall

� Bruchbild an derSpäneklappe

� Dauerbruch im Bereichder Schweißnaht

T397D3.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 3-5

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

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- 1

0-A

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pe

- 1

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Abmessungen

� Krafteinleitungsstellen85

55

64 225,5

FSpäne

FZylinder

FLager

3-6 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D3.doc

Abmessungen und Einbausituation

352,5( )

20(°

)

beidseitig

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innen nicht geschweiBt

�_3a3x20(105

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nicht lackiert

nicht lackiert

� �������� ��

signiert

=>247803

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_3a

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A

A

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signiert

=>917229

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160,1 ���

58 � SchweiBbereich

55

��

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160 160

150

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A

139

(°)

409,3( )

81-1015 �

81-20

Fig. 24132

T397D3.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 3-7

Lösungsvariante 1

Fig. 24135

3-8 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D3.doc

Fig. 24136

T397D3.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 3-9

Lösungsvariante 2

Fig. 24137

3-10 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D3.doc

Fig. 24138

T397D3.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 3-11

Lösungsvariante 3

Fig. 24139

3-12 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D3.doc

Fig. 24140

T397D3.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 3-13

Lösungsvariante 4

Fig. 24141

3-14 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D3.doc

Fig. 24142

T397D3.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 3-15

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

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- 1

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- 1

0/98

Lösung TRUMPF

� Kraftfluß optimiert

� Reduzierung auf zweiBauteile

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

526h

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ab

e-S

pä

nekl

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pe

- 1

0/98

Abmessungen der Lösung

� Einfaches Blechteil

85,5

55

64 225,5

3-16 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D3.doc

Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech

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pe

- 1

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Abmessungen der Lösung

� Abwicklung mit Hilfslasche

T397D4.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 4-1

Kapitel 4

Die Prozesskette Blech am Beispiel einer Zylinderaufnahme

4-2 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D4.doc

Am Beispiel einer Zylinderaufnahme zeigen wir die Prozeßkette Blech von der Idee bis zum fertigen Produkt.

Von der Idee...

T397D4.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 4-3

...über Skizzen...

Fig. 24143

4-4 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D4.doc

...und Modelle...

T397D4.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 4-5

...zur Konstruktion und Abwicklung.

4-6 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D4.doc

Programmieren des Zuschnitts mit TruTops Laser

Programmieren der Biegefolge mit TruTops Bend

T397D4.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 4-7

Fertigen auf der TruLaser 2525

Biegen auf der TruBend

Fig. 17863

4-8 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D4.doc

T397D4.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 4-9

Vom Modell zum fertigen Teil

Fügehilfe am Bauteil

4-10 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D4.doc

T397D5.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 5-1

Kapitel 5

Beispielteile Anbei eine Auswahl der vorgestellten Beispielteile.

5-2 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D5.doc

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 20

-fa

lzen

- 0

1/99

Falzen

� Versteifung durchFalzen

4070

2

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 20

-fa

lzen

- 0

1/99

Falzen: Profil

� Geschlossenes Profil durch Falzenbiegbar.

� Profil mit Laserschweißnahtgefügt

T397D5.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 5-3

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 21

-mul

tila

yer.p

pt

- 01

/99

76°

Multilayertechnik

� Als Unterwerkzeugausgeführt

� Für Muster und kleineSerien

� selbstherstell-bareWerk-zeuge

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

/ha

- 2

2-fü

ge

hilfe

n -

10/9

8

Fügehilfen: Gehäusedeckel

� AlMg3 2mm

� Abdruckfreies Biegen

� Mit Nasen formschlüssigverzapft

5-4 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D5.doc

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 23

-ve

rbin

dun

ge

n -

01/9

9

Verbindungen: Rohrverbindungen

� Eine Verbindungentsteht auch wennnicht ganzdurchgetrennt wird

� unlösbare Verbindung

� von Hand gebogenerWinkel

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 23

-ve

rbin

dun

ge

n -

01/9

9

Lösbare Verbindungen: Rohrverbindungen

� Lösbare Verbindung durch Gewinde und Biegeteil

� Optimierte Krafteinleitung

16

35

8M

T397D5.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 5-5

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 24

-en

twic

klu

ng

sstu

fen

- 10

/98

Entwicklungsstufen: Schweißbaugruppen

� Schweißteile durchBiegeteile ersetzen

� Schweißnähte durchAbkantungen ersetzt

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 25

-ba

ute

ile -

01/

99

Bauteile: Kiste

� Dickblech 10mm mitACB-Winkelsensorgebogen

� Anschnitt derBohrungen in einerAussparung

5-6 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D5.doc

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 2

6-fe

rtig

ung

- 0

1/99

Fertigung: Laserschneiden

� Schneiden vondünnen Stegen

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 25

-ba

ute

ile -

01/

99

Bauteile: Hebel

� Laserschneiden von dicken Blechen

� Hebel mit Blechdicke s = 20mm

T397D5.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 5-7

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 25

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ute

ile -

01/

99

Bauteile: Gehäuse

� Abdruckfreies Biegen

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 25

-ba

ute

ile -

01/

99

Bauteile: Abdeckung

� Biegen mit ACB-Winkelsensor

� Walzrichtung hatkeinen Einfluß

5-8 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D5.doc

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

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- 2

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Fertigung: Trichter

� Bumping mit Schablonentechnik

� Schräge Anschlagflächen

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

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- 2

6-fe

rtig

ung

- 0

1/99

Fertigung: Schablonentechnik

� Anschlagschablonen

Schablone aufdem Anschlag-finger montiert

T397D5.DOC Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech 5-9

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 26

-ba

ug

rup

pe

n -

01/

99

Baugruppen: Teilerutsche TC2000 R

� Scharniere ermöglichen Teilesortierung

� Anbindungen für Pneumatikzylinder imBiegeteil integriert

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 26

-ba

ug

rup

pe

n -

01/

99

Baugruppen: Teilerutsche TC2000 R549 168

730

� Schweißbaugruppe aus mehreren Einzelteilen

5-10 Workshop: Gestalten von Teilen mit dem Werkstoff Blech T397D5.doc

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

/ha

- 2

2-fü

ge

hilfe

n -

10/9

8

Fügehilfen: Einschubgehäuse für Drucker� Abstecken mit

Zentrierwarzen

Zentrierwarze

Beispielhafte Werkstücke aus Blech

526h

,ha

- 26

-ba

ug

rup

pe

n -

01/

99

Baugruppen: Lasergeschweißte Strebe

� Laserschweißen der Verbindungselemente

� Zusammenschweißen der beiden Halbschalen