Qualifizierung von Spannvorrichtungen zur gezielten Qualitätssteigerung im Karosseriebau am Beispiel des Shimens

Berichte aus dem IWU, Band 103

Carsten Keller (Autor)

Matthias Putz (Herausgeber)

Buch

196 Seiten

2018
Wissenschaftliche Scripten (Verlag)
978-3-95735-086-2 (ISBN)

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Die Sicherstellung der Qualität beim Fügen von Baugruppen aus nichteigensteifen Bauteilen, zum Beispiel Blechbaugruppen, wie sie im Karosseriebau typischerweise vorzufinden sind, ist anspruchsvoll. Die Fügepartner müssen während des Fügens in einer Spannvorrichtung zueinander positioniert und fixiert werden. Um auf toleranzbedingte Eigenschaftsschwankungen der Fügepartner zu reagieren, werden die Spannvorrichtungen geshimt. Im Karosseriebau finden dabei Spannvorrichtun-gen mit stark überbestimmter Einspannung Anwendung. Die Festlegung, welche Spannstellen um welches Maß geshimt werden, treffen in der Praxis Schabloneure auf Basis ihrer Erfahrungen. Um dieses Vorgehen zu automatisieren und damit zu beschleunigen und von subjektiven Einflüssen zu befreien, wird in der vorliegenden Arbeit der Ansatz der Kraftgeregelten Justage konzipiert und umgesetzt. Die mit diesem Ansatz verbundenen Abstraktionen und Vereinfachungen werden versuchs-technisch auf ihre Zulässigkeit überprüft. Diese Verifikation des Ansatzes geschieht stufenweise beginnend mit geometrisch simplen Baugruppen bis hin zu einer ausgewählten Realbaugruppe. Die Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, mithilfe des Ansatzes die Qualität derartiger Baugruppen gezielt zu verbessern.

1 Ausgangssituation

2 Grundlagen und Stand der Technik
2.1 Die Karosserie und ihre Herstellung
2.2 Die Eingangsbauteile für den Karosseriebau
2.3 Der Karosseriebau
2.3.1 Der Prozess Karosseriebau
2.3.2 Die Spanntechnik im Karosseriebau
2.3.3 Sicherung der Qualität im Karosseriebau
2.4 Ansätze zur Shimmaßberechnung
2.4.1 Die Kraftgeführte Justage
2.4.2 Die Shimmaßberechnung mithilfe der Methode der Finiten Elemente
2.4.3 Die Virtuelle Messdatenanalyse (VMDA)
2.4.4 Die Nutzung von Erfahrungswissen in Form von Erfahrungsdatenbanken
2.4.5 Gegenüberstellung der vier Lösungsansätze
2.5 Ansätze zur Mechanisierung der Shimmaßrealisierung

3 Zielstellung und eigener Ansatz

4 Konzept der Shimmaßberechnung
4.1 Verformungsenergetisches Modell der Einzelspannstelle
4.2 Ableitung der Shimmaßberechnung auf Basis des verformungsenergetischen Modells
4.3 Shimmaßermittlung an komplexen Spannvorrichtungen
4.4 Korrekturfaktoren
4.5 Maßnahmen zur Steigerung der Genauigkeit
4.5.1 Berücksichtigung der Spannstellennachgiebigkeit
4.5.2 Steigerung der Genauigkeit mittels Mehrpunktmessung

5 Versuchstechnische Verifikation der Shimmaßberechnung
5.1 Auswahl Bauteil für Verifikation
5.2 Vorversuche
5.3 Vorgehensweise bei der Verifikation
5.4 Definition der Versuchsbaugruppen und Versuchspläne
5.4.1 1D-Versuche
5.4.2 2D-Versuche
5.4.3 Versuchsreihen mit Realbauteil
5.5 Aufbau einer kraftsensorischen Versuchsvorrichtung
5.5.1 Konzeption der Versuchsvorrichtung
5.5.2 Dimensionierung der kraftsensorischen Spannvorrichtung
5.5.3 Aufbau und Inbetriebnahme der kraftsensorischen Spannvorrichtung
5.6 Charakterisierung des Messaufbaus
5.6.1 Charakterisierung der optischen Referenzmessung
5.6.2 Fügetechnologie und periphere Randbedingungen
5.7 1D-Versuchsreihen
5.8 2D-Versuchsreihen
5.9 Versuchsreihen mit Realbauteil
5.10 Diskussion zur Auswahl des Korrekturfaktors

6 Untersuchungen der Einsatzpotentiale und -grenzen
6.1 Einbindung der Shimmaßberechnung in den bestehenden Karosseriebauprozess
6.1.1 Einsatzszenarien der Shimmaßberechnung im bestehenden Karosseriebau
6.1.2 Neugestaltung des Qualitätsregelkreises
6.1.3 Minimierung der Regelzeit
6.2 Ableitung von Maßnahmen für den flexiblen Karosseriebau
6.3 Zielkonflikt Steifigkeit gegen Messgenauigkeit

7 Zusammenfassung

8 Fazit und Ausblick

9 Schrifttum

10 Zitierte Normen

11 Anlagen

Erscheinungsdatum	31.08.2018
Reihe/Serie	Berichte aus dem IWU ; 103
Zusatzinfo	95 Abbildungen und 11 Tabellen
Sprache	deutsch
Maße	148 x 210 mm
Themenwelt	Technik ► Fahrzeugbau / Schiffbau
Themenwelt	Technik ► Maschinenbau
Schlagworte	Karosseriebau • Shimen • Spannvorrichtung
ISBN-10	3-95735-086-7 / 3957350867
ISBN-13	978-3-95735-086-2 / 9783957350862
Zustand	Neuware