praktische Berechnung von gestreckten Längen

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2018-05-07 11:50
SOLIDWORKS Standard
Modul: Blechkonstruktion
Gültig für: Versionsübergreifend
Stand: 05.03.2018

Biegekorrektur

Die Herstellung von gekanteten Blechteilen basiert auf passend ausgeschnittenen Platinen, so dass sich nach dem Biegen das Fertigteil mit den gewünschten Abmassen ergibt. Da in der Regel die Geometrie des fertigen Produkts konstruktiv festgelegt wird, ist hieraus der erforderliche Zuschnitt, die sogenannte Abwicklung zu ermitteln. Neben der geometrischen Richtigkeit (Form und Lage der einzelnen Flächen zueinander) ist die sogenannte Biegekorrektur in die Grösse der Abwicklung hineinzurechnen. Die verwendeten Korrektur- und Berechnungsverfahren lassen sich an einem einfach gebogenen Winkel verdeutlichen.

Abwicklung nach neutraler Faser

Häufig wird die gestreckte Länge anhand der sog. neutralen Faser ermittelt. Nachfolgend gestrichelt dargestellt.

Die gestreckte Länge ergibt sich also als Summe der ungebogenen Strecken und der Bogenlänge dazwischen. Mathematisch betrachtet wie folgt.

In der Praxis des Abkantens zeigt sich jedoch eine Abweichung zwischen den so ermittelten gestreckten Längen im Vergleich zu den gewünschten Fertigmassen. Ursache hierfür ist, dass das Blech beim Biegen gestreckt oder gestaucht wird. Weil die gestreckte Länge in der Regel kürzer zu sein hat, als sie sich nach der Berechnungsmethode neutrale Faser errechnet, spricht man von Biegeverkürzung.

Korrektur mittels k-Faktor

Durch Einführung eines k-Faktors, (kurz für Korrekturfaktor) bemüht man das Vorgehen der Ermittlung der gestreckten Längen anhand der neutralen Faser durch folgende Überlegung zu erweitern: Die neutrale Faser, die zur Ermittlung der gestreckten Länge betrachtet wird, wird aus der Mitte des Blechs verschoben.

Der k-Faktor beziffert hierbei, wie weit die neutrale Faser verschoben wird. Der kleinstmögliche, sinnvolle Wert verschiebt die imaginäre neutrale Faser auf die Innenseite des Blechs, der grösstmögliche auf die Aussenseite. Die in DIN 6935 festgelegte Normung des k-Faktors ist identisch mit der Festlegung in der entsprechenden ISO-Norm; nach ANSI ist der Wertebereich allerdings abweichend festgelegt - das Konzept ist jedoch identisch. SOLIDWORKS berechnet den k-Faktor nach ANSI! Sehen Sie dazu das entsprechende Dokument in der Wissensdatenbank XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

  ISO / DIN  ANSI
Blech Innenseite 0 0
neutrale Faser 1 0.5
Blech Aussenseite 2 1

Erweiterung des k-Faktors zur Verkürzungsformel

In der Praxis stellt sich heraus, dass eine Korrektur mit einem statischen k-Faktor nur dann gute Ergebnisse liefert, wenn die Öffnungswinkel nicht zu stark variieren. Die gemessene Verkürzung hängt vom Winkel ab, allerdings nicht linear. Die Erweiterung des k-Faktors durch eine Formel, die eine Winkelabhängigkeit herstellt, wird zwar von manchen Softwareanbietern unterstützt, ist jedoch nicht praxistauglich.

Tabellarische Korrektur mittels Abzugswerts

Ein einfacher Weg zu guten Ergebnissen stellt die Nutzung einer Tabelle dar, in der empirisch ermittelte Verkürzungswerte abgelegt und von SOLIDWORKS ausgewertet werden. Bemerkenswert hierbei ist, dass in der relevanten Norm DIN 6935 die Schenkellängen abhängig vom Öffnungswinkel unterschiedlich definiert sind (bei 90° fallen die Werte zusammen). 
Biegezugabe manuell oder mit Tabelle
Biegeverkürzung manuell oder mit Tabelle

Die Verkürzung v ist wie folgt definiert. Dabei entspricht L der gestreckten Länge.

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