Virtuelle Beurteilung der Fügemöglichkeit von mechanischen Verbindungsprozessen in der Prozessentwicklung am Beispiel des Radialnietens

Abstract

Um Zeit und Investitionskosten zu sparen, ist es in der Prozessentwicklung entscheidend zu einem möglichst frühen Projektzeitpunkt eine genaue Kenntnis über die Eignung eines Fügeprozesses zu erlangen. Die hier entwickelte Methodik des virtuellen Testens ermöglicht einen teilautomatisierten Ablauf zur Identifizierung und anschließenden Beurteilung des abgebildeten Prozesses. Des Weiteren können gleichartige Verbindungslösungen, wie z.B das Rollieren für einen vorliegenden Fall miteinander verglichen werden. Voraussetzung für die Verlässlichkeit solch einer Methode ist die analytische Bestimmung dessen Eingangsparameter. Für den mechanischen Umform- und Fügeprozess, dem Radialnieten, wurde in dieser Arbeit eine Prozesssimulation mittels Abaqus/CAE (V6.14) erstellt. Der Fügeprozess wurde an Hand eines Realbauteils entwickelt und mittels Realversuchen an entsprechenden Labormaschinen evaluiert. In einem weiteren Schritt folgte die Durchführung einer Anzahl von Sensitivitätsrechnungen im Bereich der Prozess-, Geometrie- und Werkzeugparameter. Der Workflow der Sensitivitätsuntersuchung wurde hierbei automatisiert durchgeführt. Die parametrische Modellentwicklung ermöglicht eine selbstgenerierende Modellerstellung für die Durchführung verschiedenster Simulationsrechnungen. Die Auswertung dieser Ergebnisse erfolgte mit Hilfe des Programms OptiSLang. Die Vielzahl an Parametern konnte auf eine reduzierte Anzahl signifikanter Parameter beschränkt werden. Das Verständnis über die Wirkzusammenhänge ermöglicht den Hinweis auf Gestaltungshinweise und verbessert das Prozessverständnis.

In order to save time and investment costs, it is crucial in process develop-ment to gain precise knowledge of the suitability of a connection process at the earliest possible project stage. The method of virtual testing developed here enables a semi-automated process for identification and subsequent evaluation of the process. Furthermore, similar interconnection solutions can be compared for a given case. A prerequisite for the reliability of such a method is the analytical determination of its input parameters. For the me-chanical forming and joining process, radial riveting, a process simulation using Abaqus/CAE (V6. 14) was created in this paper. The joining process was developed on the basis of a real component and evaluated by means of real tests on corresponding laboratory machines. In a further step, a number of sensitivity calculations were carried out in the area of process, geometry and tool parameters. The workflow of the sensitivity analysis was auto-mated. The parametric model development enables a self-generating model generation for the execution of various simulation calculations. The evalua-tion of these results was carried out with the help of the OptiSLang program. The large number of parameters could be limited to a reduced number of significant parameters. The understanding of the cause-effect relationships makes it possible to refer to design notes and improves the understanding of processes.