VDI 3430-2014 Rotary draw bending of profiles.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEURERotationszugbiegen von ProfilenRotary draw bending of profilesVDI 3430Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL)Fachbereich Produktionstechnik und FertigungsverfahrenVDI-Handbuch Produktions- und Fertigungsverfahren, Band 2: Fer

2、tigungsverfahrenVDI-RICHTLINIENZu beziehen durch/Available at BeuthVerlag GmbH,10772Berlin Alle Rechte vorbehalten/All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V.,Dsseldorf2014Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie d

3、eutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 25.020Juni 2014June 2014The German version of this standard shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . 32 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Verfahrensbeschreibung . . . . . . . . . . . . . 44 Benennungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54.1 Einordnung des Rotationszugbiegens . . . . . 54

5、.2 Werkzeugaufnahmen . . . . . . . . . . . . 54.3 Maschinenachsen . . . . . . . . . . . . . . 64.4 Biegeisometrie und Geometriedefinitionen . 74.5 Biegelinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.6 Umrechnung der Biegelinie in Maschinenparameter. . . . . . . . . . . . . 104.7 Berechnung der Dehnung

6、en und der Stauchungen . . . . . . . . . . . . . . . 114.8 Rckfederung und Eigenspannung . . . . . 125 Biegewerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135.1 Biegeform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145.2 Innere und uere Spannbacke . . . . . . . 155.3 Gegenhalter . . . . . . . . . . . . . .

7、 . . . 155.4 Biegedorne. . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.5 Faltengltter . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.6 Spannfutter. . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.7 Sonderformen . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Biegehalbzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166.1 Werkstoffliche Eigensc

8、haften . . . . . . . . . 166.2 Geometrische Eigenschaften . . . . . . . . 177 Biegeteil und Verfahrensgrenzen . . . . . . . . . 177.1 Merkmale am Biegeteil . . . . . . . . . . . . 177.2 Verfahrensgrenzen . . . . . . . . . . . . . . 208 Bemaung von Biegeteilen . . . . . . . . . . . . 208.1 Bemaung de

9、r Biegelinie . . . . . . . . . . . 208.2 Bemaung des Biegebogens. . . . . . . . . 21Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Scope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Symbols . . . . . . . . . .

10、 . . . . . . . . . . . . . 33 Process description . . . . . . . . . . . . . . . . 44Designations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54.1 Classification of rotary draw bending . . . . 54.2 Tool holding fixtures . . . . . . . . . . . . . 54.3 Machine axes . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.4 Be

11、nding isometry and geometry definitions . 74.5 Bending line . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.6 Conversion of the bending linein machine parameters . . . . . . . . . . . . 104.7 Calculation of expansion and compression strains. . . . . . . . . . . . . . 114.8 Elastic recovery and internal tension

12、s . . . . 125 Bending tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135.1 Bend die. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145.2 Outer and inner clamp die . . . . . . . . . . 155.3 Pressure die . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.4 Mandrels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.5 Wiper die

13、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.6 Collet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.7 Special designs . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Semi-finished profile . . . . . . . . . . . . . . . . 166.1 Material characteristics . . . . . . . . . . . . 166.2 Geometric characteristics. . . . .

14、 . . . . . . 177 Bend part and process limits. . . . . . . . . . . . 177.1 Characteristics of the bent part . . . . . . . . 177.2 Process limits . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Dimensioning of bent parts. . . . . . . . . . . . . 208.1 Dimensioning of the bending line. . . . . . . 208.2 Dimensi

15、oning of the bend . . . . . . . . . . 21FrhereAusgabe:12.11,Entwurf,deutschFormer edition:12/11,Draft, inGermanonlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF88D9NormCD - Stand 2014-06Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 20142 VDI 3430 Page9 Measuring and testing . . .

16、. . . . . . . . . . 229.1 Manual measuring . . . . . . . . . . . . . 229.2 Testing using bending gauges . . . . . . 229.3 Automated measuring . . . . . . . . . . 2310 Design notes for “designing in a mannersuitable for bending“ . . . . . . . . . . . . . . 2310.1 Clamping length . . . . . . . . . . .

17、 . . . 2410.2 Wall thickness . . . . . . . . . . . . . . 2410.3 Bend factor . . . . . . . . . . . . . . . . 2410.4 Standardisation of bending radii . . . . . 2410.5 Graded bending radii (standard radii) . . 2410.6 Selection of semi-finished profile suitable for the bending geometry . . . . 2410.7 Pr

18、ofile end . . . . . . . . . . . . . . . . 2410.8 Bending angle . . . . . . . . . . . . . . 2410.9 Characteristics of the bent part. . . . . . 2510.10 Bend die . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Annex Categorisation of bending processes. . . . 27Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19、 28Preliminary noteThe content of this standard has been developed instrict accordance with the requirements and recom-mendations of the standard VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translat

20、ion, either ofthe full text or of extracts.The use of this standard without infringement ofcopyright is permitted subject to the licensing condi-tions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/richtlinien).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this standard.IntroductionRot

21、ary draw bending (RDB) is a cold forming pro-cess; it belongs to the forming by bending processesaccording to DIN 8586. The tools define the shape ofthe bent part. A bending moment is initiated to formthe raw part.Prior to the actual forming process, the raw part issupplied and lubricant is added, i

22、f necessary. Theforming process is followed by separating, joiningand cleaning processes, for example. RDB is used tomanufacture bent parts (with small bending radii andsmall wall thicknesses) that cannot be produced orcan only be produced at great expenditure by otherbending methods. Areas of appli

23、cation include theautomotive, construction, sanitary, aviation and fur-niture industries as well as plant construction, for ex-ample.Seite9 Messen und Prfen. . . . . . . . . . . . . . . 229.1 Manuelles Messen . . . . . . . . . . . . . 229.2 Prfen mit Biegeteillehren . . . . . . . 229.3 Automatisiert

24、es Messen. . . . . . . . . 2310 Konstruktionshinweise zum biegegerechten Konstruieren“ . . . . . . . . 2310.1 Spannlnge. . . . . . . . . . . . . . . . . 2410.2 Wanddicke. . . . . . . . . . . . . . . . 2410.3 Biegefaktor . . . . . . . . . . . . . . . 2410.4 Vereinheitlichung von Biegeradien . . . 241

25、0.5 Gestufte Biegeradien (Normradien) . . 2410.6 Biegegeometriegerechte Halbzeugauswahl . . . . . . . . . . . . 2410.7 Profilauslauf . . . . . . . . . . . . . . . 2410.8 Biegewinkel . . . . . . . . . . . . . . . 2410.9 Biegeteilmerkmale . . . . . . . . . . . 2510.10 Biegeform . . . . . . . . . . . .

26、 . . . . 25Anhang Einteilung der Biegeverfahren. . . . . . . . . 26Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFot

27、okopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.All

28、en, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.EinleitungDas Rotationszugbiegen (RZB) ist ein formgebunde-nes Kaltumformverfahren und ist den Biegeumform-verfahren nach DIN 8586 unterzuordnen. Die Um-formung des Rohteils erfolgt durch die Einleitung ei-nes

29、 Biegemoments.Vor dem eigentlichen Umformprozess erfolgt die Be-reitstellung des Rohteils und gegebenenfalls das Auf-tragen von Schmierstoff. Der Umformung schlieensich z.B. Trenn-, Fge- und Reinigungsvorgnge an.Ziel des Rotationszugbiegens ist die Fertigung vonBiegeteilen (mit kleinen Biegeradien u

30、nd geringenWanddikken), die durch andere Biegeverfahren nichtoder nur sehr aufwendig hergestellt werden knnen.Konkrete Anwendungsgebiete sind z.B. die Automo-bil-, Bau-, Sanitr-, Luftfahrt- und Mbelindustriesowie der Anlagenbau.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF88D9NormCD - Stand 2014-06All

31、rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3430 31 AnwendungsbereichDie Richtlinie gibt eine Verfahrensbeschreibung desRotationszugbiegens von Rohren und Hohlprofilen.Nach einer Darstellung der bertragung der Biege-geometrie in Maschinenparameter und einer Ab-schtzung der M

32、aterialdehnungen wird ein berblickber Biegewerkzeuge gegeben. Deformationen undAbweichungen des Biegeergebnisses von der Ideal-form sowie Methoden zur Messung werden disku-tiert. Des Weiteren werden Empfehlungen fr biege-gerechte Konstruktion gegeben.2 FormelzeichenIn dieser Richtlinie werden die na

33、chfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet:Formel-zeichenBenennung Ein-heitB Biegefaktor b Bogenlnge mme Einfall mmH Profilhhe mmHQNebenachse mmHRHauptachse mmi, j, k Zhlindex l Lnge des ungebogenen Profil-abschnittsmml0Bogenlnge der neutralen Faser mmM Biegemoment Nmp Zhlindex R Biegeradius mmR

34、istBiegeradius nach Rckfederung mmRKkompensierter Biegeradius mmRaAuenradius mmRa,istAuenradius nach Rckfederung mmReStreckgrenze N/mm2RiInnenradius mms Wanddicke mmsiWanddicke am Innenbogen mmsaWanddicke am Auenbogen mmu Unrundheit %1 ScopeThe process of rotational draw bending is descibed indetail

35、. After a description of the transfer of the bend-ing geometry into machine parameters an estimate ofmaterial strains is given. A survey of bending tools ispresented. Deformations and deviations of the bend-ing result from the ideal form as well as methods formeasurement are explained. Recommendatio

36、ns forconstruction adapted to bending are given.2 SymbolsThe following symbols are used throughout thisstandard:Symbols Term UnitB bend factor (degree of bend) b arc length mme collapse mmH profile height mmHQsecondary axis mmHRmain axis mmi, j, k counting index l counting index mml0length of the un

37、bent part section mmM arc length of the neutral axis Nmp bending moment R bending radius mmRistbending radius after springback mmRKcompensated bending radius mmRaouter radius mmRa,istouter radius after springback mmReyield stress N/mm2Riinner radius mms wall thickness mmsiwall thickness at the intra

38、dos mmsawall thickness at the extrados mmu out-of-roundness %B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF88D9NormCD - Stand 2014-06Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 20144 VDI 3430 3 VerfahrensbeschreibungDas RZB ist ein Umformverfahren, bei dem ein Pro-fil unter Einle

39、itung eines Moments M gebogen wird(Bild 1).Das ungebogene Profil wird im Spannfutter (1) fi-xiert und zwischen innerer (5) und uererSpannbacke (4) gespannt. Whrend des Biegeprozes-ses wird das Profil in der Kavitt der Biegeform (6)gebogen. Der Faltengltter (7) in Verbindung mitdem Biegedorn (2) verm

40、eidet die Faltenentstehungam Profilinnenbogen. Der Biegedorn wirkt zudemder Querschnittsdeformation des Profilquerschnittsentgegen. Der Gegenhalter (3) dient whrend desBiegeprozesses als Widerlager und der Fhrung desProfils. Formel-zeichenBenennung Ein-heitW Wanddickenfaktor y Abstand mmyeAbstand, a

41、b dem Plastifizierung einsetztmm Biegewinkel RRckfederungswinkel Biegewinkel rad Dehnung %istDehnung am Auenbogen % Spannung N/mm2kRotation der Spannbacke AgGleichmadehnung 3 Process descriptionRDB is a forming process that bends a profile by theinitiation of a moment M (Figure 1).The semi-finished

42、profile is locked into position us-ing the collet (1) and is clamped between theinner (5) and the outer clamp die (4). During thebending process, the profile is bent in the cavity ofthe bend die (6). The wiper die (7) acts in conjunctionwith the mandrel (2) to prevent wrinkling on the in-trados of t

43、he profile. In addition, the mandrel pre-vents cross-section deformation of the profile. Dur-ing the bending process, the pressure die (3) acts asan abutment and as a guidance for the profile. Symbols Term UnitW wall (thickness) factor y distance mmyeradial distance from the arc where plastification

44、 begins to the neutral axismm bending angle Rspringback angle bending angle rad strain %iststrain at the extrados % stress N/mm2krotation of the clamp die Aguniform elongation Bild 1. Prinzip des Rotationszugbiegens1 Spannfutter 5 innere Spannbacke2 Biegedorn 6 Biegeform3 Gegenhalter 7 Faltengltter4

45、 uere SpannbackeFigure 1. Principle of RDB1 collet 5 inner clamp die2 mandrel 6 bend die3 pressure die 7 wiper die4 outer clamp dieB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF88D9NormCD - Stand 2014-06All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3430 54 Benennungen4.1 Einor

46、dnung des RotationszugbiegensNach DIN 8580 wird das Biegen unter den Ferti-gungsverfahren in die Hauptgruppe Umformen ein-geordnet. Das Biegen wird nach DIN 8586 weiter un-terteilt in das Biegen mit geradliniger und mit drehen-der Werkzeugbewegung sowie das Biegen mit Wirk-energie (siehe Bild 2). Bi

47、ld 2. Biegeumformverfahren nach DIN 8586Das RZB ist den Biegeumformverfahren mit drehen-der Werkzeugbewegung unterzuordnen und zhltzum Rundbiegen nach DIN 8586, Abschnitt 2.4.2.3,wobei je nach Anwendungsfall gegebenenfalls Werk-zeugelemente ergnzt werden mssen.Da Biegeumformverfahren nicht wie ander

48、e Um-formverfahren nach der Art der bei der Umformungim Biegeteil herrschenden Spannungen unterteiltwerden knnen, erfolgt eine Unterteilung nachTabelle A1 im Anhang. Hier werden die Biegeum-formverfahren nach der Art der Werkzeugbewegungeingeteilt. Weiterhin muss unterschieden werden, obdie Darstell

49、ung der Biegekontur kinematisch oderwerkzeuggebunden erfolgt. Das RZB ist ein formge-bundenes Biegeverfahren, bei dem die Krafteinlei-tung durch ein Biegemoment mit berlagerter Lngs-kraft erfolgt. Es knnen sowohl Hohlprofile (z.B.Rohre, Strangpressprofile) als auch Vollprofile gebo-gen werden.4.2 WerkzeugaufnahmenZur Applikation der Werkzeuge an der Biegema-schine werden maschinenseitige Werkzeugaufnah-men bentigt (siehe Bild 3).Der Biegedorn wird au