Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 51

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  sheet metal forming
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
1
PL
Kształtowanie materiałów w postaci blach przez wytłaczanie jest jedną z najpopularniejszych metod otrzymywania gotowych wyrobów w warunkach produkcji małoseryjnej. W artykule przedstawiono charakterystykę metod przyrostowego kształtowania blach za pomocą następujących metod: jednopunktowego (ang. Single-Point Incremental Forming) i dwupunktowego tłoczenia przyrostowego (ang. Two-Point Incremental Forming). Przedstawiono również parametry decydujące o możliwości zastosowania danej odmiany SPIF oraz zjawiska ograniczające proces przyrostowego kształtowania blach ze stopów trudno odkształcalnych.
EN
Sheet forming of materials by deep drawing is one of the most popular methods of obtaining finished products in small lot production conditions. This paper presents the characteristics of incremental sheet forming technique using the following methods: Single-Point Incremental Forming (SPIF) and Two-Point Incremental Forming (TPIF). Factors influencing the possibility of the application of a specific SPIF method and phenomena that limit the use of the incremental forming of difficult- -to-form materials are also presented. Moreover, the advantages and disadvantages of incremental sheet forming in the context of its application in the aviation industry are specified.
EN
The article includes the characteristics of incremental forming of the sheet using the following two methods: Single Point Incremental Forming and Two Point Incremental Forming. The factors influencing the possibility of method application and the phenomena that limit the use of incremental forming of the sheet are presented. Based on the conducted experimental test, the disadvantages and advantages of single point incremental forming are specified. Possibilities for the use of the presented incremental forming technique for manufacturing elements in the aircraft industry are also included.
PL
Artykuł zawiera charakterystykę metod kształtowania przyrostowego blach z wykorzystaniem dwóch odmian: kształtowania jedno- i dwupunktowego. Zaprezentowano czynniki wpływające na możliwość zastosowania omawianej metody oraz zjawiska ograniczające zastosowanie kształtowania przyrostowego blach. Na podstawie przeprowadzonych eksperymentalnych badań pilotażowych przedstawiono również wady i zalety jednopunktowego kształtowania przyrostowego. Zawarto również wybrane przykłady zastosowania technik kształtowania przyrostowego do wytwarzania wyrobów dla przemysłu lotniczego.
PL
Artykuł zawiera wyniki symulacji numerycznych metodą elementów skończonych procesu formowania wytłoczek cylindrycznych z wykorzystaniem metody jawnej (explicit) całkowania równań ruchu w warunkach kontaktu z tarciem izotropowym i anizotropowym. Przedstawiono wyniki eksperymentalne oraz numeryczne uzyskane w programie Abaqus 6.14-5. Celem badań eksperymentalnych była analiza płynięcia materiału pod wpływem zadawanych obciążeń. Wyniki te wykorzystano do weryfikacji wyników symulacji numerycznych. Stwierdzono, że chociaż anizotropia oporów tarcia decyduje o wysokości występów na krawędzi wytłoczki, wpływ warunków tarcia na ostateczny kształt wytłoczki i rozkład grubości ścianki jest stosunkowo niewielki w porównaniu z wpływem anizotropii materiałowej. Badania wykazały również, że analiza numeryczna uwzględniająca dyskretyzację blachy za pomocą 3-węzłowych trójkątnych elementów typu shell S3R zapewnia najlepsze przybliżenie wyników symulacyjnych do danych eksperymentalnych, gdy uwzględnia się w modelu numerycznym jednocześnie anizotropię materiałową oraz anizotropię oporów tarcia.
EN
This article presents the results of FEM (finite element method) numerical simulations of forming cylindrical drawpieces using the explicit integration procedure in the presence of contact conditions with isotropic and anisotropic friction. The experimental and numerical results obtained in the Abaqus 6.14-5 program are presented. The aimof the experimental research was to analyse material flow in the forming process. These results were used to verify the results of numerical simulations. It has been found that although frictional resistance anisotropy determines the height of the ears of a drawpiece, the influence of the frictional conditions on the final shape of the drawpiece and wall thickness distribution is relatively small compared to the effect of material anisotropy. The research has also shown that numerical analysis with the workpiece discretised by 3-node triangular shell elements S3R provides the best approximation of simulation results to experimental data in the conditions when numerical anisotropy and anisotropy of frictional resistance are included in the numerical model.
EN
In this paper the sheet forming process of cylindrical drawpieces was sim-ulated based on the finite element method by the explicit approach in the pres-ence of contact conditions with isotropic and anisotropic friction. The ex-perimental and numerical results obtained in the Abaqus finite element (FE) based program are presented. The aim of the experimental study is to analyse material behaviour under deformation and in addition to use the results to verify numerical simulation results. It was found that, although, the anisotropy of resistance to friction affects the height of ears, the influence of the friction formulation is relatively small in comparison with material anisotropy. The study indicates that FE analysis with 3-node triangular shell element S3R elements ensures the best approximation of the numerical results to the real process when both material and friction anisotropy are taken into account.
PL
W artykule przedstawiono model procesu tłoczenia przykładowej części nadwozia samochodu z superwysoko wytrzymałej blachy stalowej typu AHSS (Advanced High-Strength Steels). W tym celu zostały przeprowadzono badania materiałowe stali DP600, na podstawie których wykonano symulacje procesu tłoczenia. Opracowany proces może stanowić ekonomicznie uzasadnioną alternatywę dla kosztownych procesów obróbki plastycznej na gorąco czy hydroformowania.
EN
The article presents process of sample car body part made from advanced high strength steel sheet (AHSS). For this purpose conducted research tensile strength of DP600 steel and based on them simulations of forming process. Developed process may constitute an economically viable alternative to the costly hot forming and hydroforming processes.
EN
The paper evaluates the drawability of titanium sheet metal Grade 2, with the focus on friction conditions that are present in the sheet metal forming process. The study aims to present the results of the examinations of the friction coefficient during a strip drawing test. The focus of the experiment was on lubricants based on vegetable oils i.e. rapeseed oil, sunflower oil and olive oil. Boric acid was used to improve the lubricating properties of vegetable oils. The results of numerical simulations of the process of forming a cover with stiffening components made of grade 2 titanium sheet metal was also presented. The numerical simulation was carried out using the FEM method with PAMStamp 2G software. The effect of conditions of friction between the sheet metal and tool parts and pressure force of the blank holder on the forming process were investigated. Numerical calculations were performed with consideration for the phenomenon of material strain hardening and anisotropy of plastic properties of the sheet metal formed. The analysis of the deformations and reduction in wall thickness of the drawn parts can be used for determination of the effect of changes in selected parameters on the process of drawn part forming. The quality of drawn parts was assessed based on the shape inaccuracy determined during simulation of forming. The inaccuracy depended on the conditions of the process and strength properties of the titanium sheet metal.
EN
The growing demand for light and durable products has caused an increase in interest in products formed of thin sheets. In order to ensure sufficient stiffness of the drawn - parts, stiffening is often performed. Unfortunately, during the forming of stiffeners unwanted deformations of the drawn parts very often appear, which prevent them from further exploitation. In the paper, forming thin titanium panels with stiffeners is analysed. The panels are made of sheets of commercially pure titanium: Grades 2, 3 and 4. In the results of numerical analyses which were performed using PamStamp 2G, taking into consideration the impact of the blank holder force and friction conditions on the strain distribution in the drawn parts, sheet thinning and springback values are presented. The numerical analysis results were compared with the experimental tests. It was concluded that in order to prevent panel deformation being a result of residual stresses, it is necessary to ensure adequate friction conditions on the contact surfaces between the deformed material and tools as well as a suitable blank holder force.
EN
This article reports a proposed approach to a frictional resistance description in sheet metal forming processes that enables determination of the friction coefficient value under a wide range of friction conditions without performing time-consuming experiments. The motivation for this proposal is the fact that there exists a considerable amount of factors affect the friction coefficient value and as a result building analytical friction model for specified process conditions is practically impossible. In this proposed approach, a mathematical model of friction behaviour is created using multiple regression analysis and artificial neural networks. The regression analysis was performed using a subroutine in MATLAB programming code and STATISTICA Neural Networks was utilized to build an artificial neural networks model. The effect of different training strategies on the quality of neural networks was studied. As input variables for regression model and training of radial basis function networks, generalized regression neural networks and multilayer networks the results of strip drawing friction test were utilized. Four kinds of Al-Mg alloy sheets were used as a test material.
EN
Springback phenomenon is well predicted for some mild steel materials, but not for steels with higher strength. One of the most used tools to stamping optimization is usage of finite element analysis. In order to accurate describe the real behaviour of the materials for stamping of vehicle panels, the application of proper hardening rule seems to be crucial. Due to higher accuracy of predicted results, high strength steel sheets are usually modelled by means of kinematic or mixed isotropic-kinematic hardening models. In this paper the springback prediction of advanced high strength steel DP600 by numerical simulation was investigated. Through cyclic tension-compression tests, the material characterization has been performed for DP600 steel sheet. Different hardening models (isotropic, kinematic and mixed isotropic-kinematic) used in the simulations were compared with expreriment. The Yoshida–Uemori model succesfully describe the kinematic behaviour of the material and provided more accurate results than others.
PL
W referacie przedstawiono metodę analizy procesu wytłaczania z wykorzystaniem zjawiska plamkowania oraz pomiary geometrii 3D dla wybranego obszaru wykonanej próbki. Zjawisko plamkowania (biospekle) posłużyło do detekcji powstających w wytłaczanej blasze lokalizacji odkształceń oraz bruzd. Występowanie bruzd wykrytych z wykorzystaniem biospekli zostało zweryfikowane za pomocą pomiarów mikroskopowych 3D.
EN
The paper presents a method for the analysis of the bulging process, which uses the laser speckle phenomenon and 3D geometry measurements for selected specimen areas. The phenomenon of the laser speckle (biospeckle) allowed the detection of localized necking, grooves and cracks, which appeared in the bulging process. The occnrrence of grooves detected by using biospeckle has been verified by the results of 3D microscopic measurement.
EN
The article presents the results of experimental and finite element analyses of springback prediction of DC04 deep-drawing steel sheets. The amount of springback in sheets at different bending angles has been obtained by “V” shaped bending die. Furthermore, the possibility to predict the springback of anisotropic sheets we studied numerically. The numerical models built in ABAQUS FE-package have taken into consideration material anisotropy, friction conditions and strain hardening phenomenon of sheet material. The FEM results were verified by experimental investigations in which we studied effect of sample orientation and punch stroke on the springback amount. Furthermore, the optimal mesh density of FE model has been found. The anisotropic properties of sheets implicate the change of the springback coefficient value, but this effect is less visible in FE results than ones determined experimentally. The increase of punch stroke, during testing anisotropic sheets, causes the increase of the plastic zone through the sheet thickness in middle part of the sample which implies the decrease of springback coefficient.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych oraz analiz metoda elementów skończonych przewidywania sprężynowania blach stalowych głębokotłocznych DC04. Wartość sprężynowania blach dla różnych promieni gięcia otrzymano podczas gięcia blachy w matrycy o kształcie „V”. Możliwość przywidywania sprężynowania blach anizotropowych zbadano numerycznie. W modelu numerycznym zbudowanym w programie ABAQUS uwzględniono anizotropię materiałową, warunki tarcia oraz zjawisko umocnienia odkształceniowego materiału blachy. Wyniki MES zweryfikowano na podstawie badań eksperymentalnych, w których analizowano wpływ orientacji próbki i zagłębienia stempla na wartość sprężynowania. Ponadto, określono optymalną gęstość siatki w modelu MES. Anizotropowe właściwości badanych blach powodują zmianę wartości współczynnika sprężynowania, z tym, że efekt ten jest w mniejszym stopniu widoczny w wynikach MES, aniżeli w wynikach otrzymanych eksperymentalnie. Wzrost zagłębienia stempla, podczas badania blach anizotropowych, powoduje niejednorodny na szerokości próbki wzrost obszaru uplastycznionego implikując zmniejszenie wartości współczynnika sprężynowania.
PL
W pracy dokonano oceny tłoczności blachy stalowej AMS 5604 ze zwróceniem szczególnej uwagi na warunki tarcia występujące pomiędzy kształtowanym materiałem, a powierzchnią roboczą narzędzia. Ocenę wpływu smaru technologicznego na proces tłoczenia przeprowadzono w oparciu o obliczenia numeryczne i otrzymane rozkłady odkształceń oraz grubości kształtowanej blachy. Dodatkowo przedstawiono wyniki badań smarów technologicznych do operacji tłoczenia wyznaczone w próbie przeciągania pasa blachy.
EN
This study evaluates drawability of sheet metal made of AMS 5604 steel with particular focus on conditions of friction between the material and working surface of the tool. The effect of technological lubricant on forming process was evaluated based on the analysis of numeric calculations of distribution of strain and thickness of the sheet metal. Furthermore, the study presents the results of the investigations of technological lubricants for forming operation during sheet metal drawing test.
EN
Purpose:Of this paper is to give a general overview about the recent developments in sheet metal forming, with special regards to the needs of automotive industry as the main driving force behind these developments. Design/methodology/approach: First a general overview of material developments concerning the sheet metal forming will be given including the latest results on material developments concerning the recent results in advanced high strength steels, as well as in light metals as the main target materials in weight reduction, then reviewing some process developments in sheet metal forming. Findings:ome research results achieved with these materials in a national project concerning their formability and some innovative new forming methods particularly applied for these advanced materials will also be introduced. Research limitations/implications: Further researches with these advanced materials exploring they formability limits and most potential application fields in car manufacturing. Practical implications: The findings and results will contribute to reduce the harmful emissions by automobiles and as an overall consequence it will also contribute to the increase of global competitiveness of car manufacturing. Originality/value: A very concise general overview of recent material and process developments providing a good theoretical and practical knowledge for those involved in sheet metal forming.
PL
W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznych oraz badań doświadczalnych procesu tłoczenia spawanych blach tytanowych. Badaniom poddano blachy z czystego tytanu technicznego Grade 2 oraz stopu tytanu Grade 5 (Ti6Al4V), znajdującym coraz częstsze zastosowanie w przemyśle lotniczym i medycynie. Analizowano proces tłoczenia czaszy kulistej wykonanej z jednorodnego materiału Grade 2 i Grade 5 oraz wsadu spawanego metodą elektronową, składającego się z krążka wykonanego z Grade 5 i pierścienia wykonanego z Grade 2. Badano wpływ zróżnicowania wymiarów poszczególnych elementów wsadu spawanego na proces kształtowania. Symulację numeryczną wykonano przy użyciu programu Pam- Stamp 2G v2012, opartego na Metodzie Elementów Skończonych (MES). Analizowano rozkład odkształceń plastycznych oraz pocienienia ścianek wytłoczki. Zaprezentowano wykresy odkształceń granicznych dla kształtowanych blach. W oparciu o wyniki obliczeń numerycznych dokonano oceny tłoczności blach. Wyniki symulacji numerycznych porównano z wynikami eksperymentalnymi.
EN
In the paper numerical and experimental results of sheet-metal forming titanium welded blanks have been presented. Commercially pure Grade 2 titanium and Grade 5 titanium alloy -Ti6Al4V (the most often used in aircraft industry and medicine) were analysed. Forming the spherical drawn-parts made of the uniform Grade 2 and Grade 5 blanks as well as the electron beam welded (EBW) blanks, which consist of the disc made of Grade 5 and the ring made of Grade 2, has been analysed. An influence of dimension differentiation of the disc and ring on the forming process was tested. The numerical simulations were performed using the PamStamp 2G v2012 program based on the finite element method (FEM). Plastic strain distribution and drawn-part wall thickness were analysed. Forming limit diagrams (FLDs) for the analysed sheets have been presented. Drawability of the sheets was assessed based on the numerical calculations. The numerical simulation results were compared to the experimental ones.
EN
The NUMPRESS System has been developed in IPPT PAN as a result of a project financially supported by European Regional Development Fund (within the Innovative Economy Programme) and is dedicated to small and middle enterprises dealing with sheet metal forming. The program consists of (i) an analytical module for analysis of forming processes with the finite element method, (ii) an optimization module controlling execution of the analytical module and performing optimization with respect to selected process parameters, in both deterministic and robust formulation, (iii) a reliability analysis module controlling execution of the analytical module to assess how random distribution of design parameters affects forming results, and (iv) a graphical user interface enabling communication between modules and easy definition of design parameters and optimization criteria. The analytical module consists of two independent programs up to the user’s choice: NUMPRESS-Flow, a faster and less accurate program for implicit quasi-static analysis of rigid-viscoplastic shells (based on the flow approach) and NUMPRESS-Explicit, a program for explicit dynamical analysis of elastic-plastic and elastic-viscoplastic shells. Both programs are interfaced to a well-known commercial graphical pre- and p ostprocessor GiD. Fundamentals of formulations employed in the system and numerical examples are presented in the paper.
PL
System NUMPRESS został utworzony w IPPT PAN w ramach projektu finansowanego przez MRR ze środków Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka i jest dedykowany dla małych i średnich przedsiębiorstw z branży tłoczenia blach. Program składa się z modułu analitycznego, służącego do analizy głębokiego tłoczenia blach metodą elementów skończonych, modułu optymalizacyjnego, sterujący wywołaniami modułu analitycznego i przeprowadzającego optymalizację wybranych parametrów wejściowych, zarówno w tradycyjnym rozumieniu deterministycznym, jak również tzw. optymalizację odpornościową (robust optimization), modułu niezawodnościowego, sterującego wywołaniami modułu analitycznego w celu określenia wpływu losowego rozrzutu wartości parametrów projektowych na końcowy kształt wytłoczki, oraz interfejsu umożliwiającego komunikowanie się modułu optymalizacyjnego z modułem analitycznym oraz wygodne definiowanie parametrów projektowych i kryteriów optymalizacji. W ramach modułu analitycznego użytkownik ma możliwość wyboru jednego z dwóch programów: szybszego i mniej dokładnego programu do analizy quasi-statycznej powłok sztywno-lepkoplastycznych, wykorzystującego tzw. metodę prędkościową, oraz programu do analizy dynamicznej powłok sprężysto-plastycznych i sprężysto-lepkoplastycznych, wykorzystującego jawne sformułowanie dynamiki. Oba programy są przystosowane do współpracy z komercyjnym pre- i postprocesorem graficznym GiD. W artykule przedstawiono podstawy sformułowań wykorzystanych w algorytmach obliczeniowych oraz przykłady obliczeniowe zastosowań systemu.
16
EN
The article deals with problems related to analysis of friction existed in sheet metal forming. In order to determine the influence of surface parameter value of the sheets, surface parameters of the rollers and pressure force on friction coefficient value the strip-drawing friction tests have been performed. Furthermore, the analysis of the effect of friction conditions on the change of sheet roughness parameters has been done. The topographical analysis of tested samples was carried out by using the measurement system Alicona InfiniteFocus. As the testing materials low-carbon deep drawing quality steel sheet has been used. In case of rolls with surface roughness parameter value of Ra = 0.63 and 1.25 mm the smoothing of peaks roughness during the friction process was observed. For the roll with surface roughness value of Ra = 2.5 mm the highest deviation of the surface after friction tests in respect of the reference surface exists below the reference surface. In all analyzed frictional conditions the decreasing of the value of the surface roughness parameters Ssk and Sku characterizing the topography of the sheets was noticed. During tests realized in dry friction conditions the value of surface roughness parameter Ssk was smaller than for lubrication conditions. In case of Sku parameter the reverse dependence was observed.
PL
W pracy przedstawiono zagadnienia związane z analizą tarcia występującego podczas kształtowania blach. Aby określić wpływ wartości parametrów chropowatości blach oraz wałków, a także wartości nacisków na wartość współczynnika tarcia, przeprowadzono testy przeciągania paska blachy. Ponadto przeprowadzono analizę wpływu warunków tarcia na zmianę parametrów chropowatości blach. Analizę topograficzną badanych próbek wykonano za pomocą systemu pomiarowego Alicona InfiniteFocus. Testowanym materiałem były niskowęglowe głębokotłoczne blachy stalowe. W przypadku rolek o parametrze chropowatości Ra= 0,63 μm i 1,25 μm zaobserwowano wygładzanie wierzchołków nierówności blachy podczas procesu tarcia. Dla rolki o chropowatości Ra= 2,5 μm największe odchylenie powierzchni poddanej tarciu względem powierzchni referencyjnej wystąpiło poniżej tej powierzchni. W analizowanych warunkach tarcia obserwowano zmniejszenie wartości parametrów chropowatości powierzchni Ssk i Sku, które są podstawowymi parametrami charakteryzującymi topografię powierzchni blach używanych do tłoczenia. Podczas badań prowadzonych w warunkach tarcia suchego wartość parametru chropowatości Ssk była mniejsza niż podczas tarcia w warunkach smarowania, dla parametru Sku zależność jest odwrotna.
EN
In the article, topographical and tribological analysis of the surface of steel sheets is presented. Strip drawing tests were used to describe the friction phenomenon in sheet metal forming processes. The topographical analysis of tested samples was carried out by using the Alicona InfiniteFocus measurement system. The results of strip drawing tests were used as input variables in a mathematical model of friction. The friction tests were carried out in order to determine the influence of the surface parameter values of the sheets, the surface parameters of the rollers, and the pressure force on the friction coefficient value.
PL
W pracy przedstawiono analizę topograficzną powierzchni po próbie przeciągania blachy. Analizę wykonano za pomocą systemów pomiarowych Subtronic 3+ Rank Taylor Hobson oraz InfiniteFocus firmy Alicona. Badania mające na celu wyznaczenie wartości współczynnika tarcia dla zmiennych warunków tarcia wykonano na specjalnym przyrządzie umożliwiającym pomiar tensometryczny. Badania zrealizowano dla różnych warunków tarcia wynikających z zastosowania trzech kompletów przeciwpróbek walcowych o różnej chropowatości powierzchni oraz różnych wartościach sił docisku rolek w warunkach tarcia suchego i smarowania olejem LAN-46. Określono wpływ zmiennych warunków tarcia na zmianę wartości parametrów chropowatości przeciąganych blach. Generalną zależnością wynikającą z badań jest spadek wartości współczynnika tarcia wraz ze wzrostem siły docisku dla warunków tarcia suchego oraz przy smarowaniu olejem. Po przekroczeniu pewnej wartości obciążenia zależność między siłą tarcia a siłą docisku jest nieliniowa, a współczynnik tarcia nie ma stałej wartości i zmienia się wraz ze wzrostem nacisku. Ze zmianą warunków tarcia wiążą się zmiany topografii warstwy wierzchniej próbek. Przeprowadzone pomiary parametrów struktury geometrycznej powierzchni blach po wykonaniu prób przeciągania nie dały jednoznacznej odpowiedzi na pytanie o wpływ warunków tarcia na zmianę chropowatości powierzchni blach. Procesowi tarcia analizowanej blachy głębokotłocznej towarzyszy zmniejszenie parametrów amplitudowych Sa oraz Sq. Jest to spowodowane wygładzaniem powierzchni blachy na skutek plastycznego zgniatania wierzchołków mikronierówności. Jednocześnie wraz ze zmniejszeniem chropowatości powierzchni blachy zwiększa się udział powierzchni nośnej.
PL
Głównym celem opracowania jest prezentacja nowych rozwiązań usprawniania procesów produkcji dla przemysłu motoryzacyjnego przy wykorzystywaniu aplikacji opartych na systemach wizyjnych. W rezultacie zrealizowanych przez autora prac badawczych w tym zakresie zaprojektowano i zbudowano wizyjne systemy pomiarowe oraz przedstawiono nowe bardziej doskonałe rozwiązania w pomiarach dokładności oraz analizie jakości wytwarzanych wyrobów metalowych. Zaproponowane w monografii rozwiązania miały duży udział w procesie określania potencjalnych możliwości dla nowo powstałych systemów wizyjnych dedykowanych do eksploracji wybranych technik wytwarzania elementów motoryzacyjnych. Podniesienie bowiem jakości w procesie kontroli techniki wytwarzania prowadzi do lepszego rozumienia strategii doboru właściwych rozwiązań. W szczególności, przedstawione rozwiązania miały duży udział w procesie uzyskiwania wysokiej dokładności w analizie danych pomiarowych. Proces ten dokonywany był poprzez wykorzystanie zaawansowanych technik numerycznej obróbki obrazu dla wzorów powierzchniowych, jak również dla obiektów trójwymiarowych. Dzięki wdrażaniu metod doświadczalnych i teoretycznych oraz tworzeniu na tej bazie nowych propozycji, autor przedstawił wszechstronne podejście do zagadnień automatyzacji pomiarów oraz podnoszenia jakości w obszarze kształtowania blach, procesu zawijania, kontroli wymiarowej otworów po obróbce maszynowej oraz inspekcji powierzchniowej odlewów aluminiowych. W pierwszej części monografii przedstawiono analizę procesu kształtowania blach z uwzględnieniem pomiaru jej geometrii i kinematyki procesu. Aktualnie dostępne rozwiązania w tym zakresie, to między innymi: stanowiska badawcze do wyznaczania krzywych odkształceń granicznych, systemy wizyjne do pomiarów odkształceń czy układy optyczne do zadań rekonstrukcji obiektów trójwymiarowych. Przedstawione przez autora rozwiązanie dotyczy w pełni automatycznego stanowiska laboratoryjnego do realizacji i analizy prób wybrzuszania hydraulicznego blach. Do prób kształtowania plastycznego zastosowano metodę wybrzuszania krążków blachy (utwierdzonej na brzegach) ciśnieniem cieczy. W tej operacji występuje dwuosiowe, równomierne rozciąganie, czego efektem jest formowanie wytłoczki o kształcie czaszy kulistej. Zastosowany przykład procesu tłoczenia blach pozwala na uzyskanie wielu rozwiązań, tak w zakresie opisu kinematyki, jak i badania warunków utraty stateczności dzięki braku występowania tarcia na powierzchni kontaktu narzędzia z materiałem. Stanowisko to pozwala na prowadzenie dwóch typów pomiarów. Do pierwszej grupy zaliczyć można rejestrację przebiegu procesu kształtowania plastycznego w postaci ciśnienia i przemieszczenia, a do drugiej pomiar kinematyki i kształtu próbek wybrzuszanych. Ta pełna charakterystyka procesu wybrzuszania pozwala na prowadzenie pomiarów własności plastycznych oraz na opracowanie mechanizmów kontroli przebiegu procesu kształtowania. Do takich elementów kontroli zaliczyć można miedzy innymi możliwości automatycznego sterowania przebiegiem procesu z możliwością jego przerwania w ściśle określonej fazie deformacji. W uzupełnieniu do zaproponowanych rozwiązań automatyzacji pomiarów odkształceń przedstawione zostały wyniki prac w zakresie przewidywania momentu pękania. Od wielu lat stosowana przez rożnych autorów metoda analizy siatek regularnych i stochastycznych w połączeniu z procesem obróbki obrazu doczekała się licznych rozwiązań. Nie dają one jednak wciąż odpowiedzi na podstawowe pytanie odnośnie sposobu unikania lub eliminowania niebezpieczeństw związanych z przekroczeniem granicznych wartości odkształceń dla procesów realizowanych w warunkach przemysłowych. W kolejnej części dotyczącej problematyki tłoczenia blach, autor przedstawia kompleksową informację na temat metod projektowania narzędzi do tłoczenia części nadwozia. W ramach tych informacji przedstawiona jest aktualna strategia prac projektowych z wyróżnieniem czynników technologicznych. Przedstawiono technikę komputerowego wspomagania projektowania i kontrolowania jakości wyrobów. Zaproponowana zaawansowana technika wizyjna jest współczesnym narzędziem przemysłowym, które znajduje zastosowanie również w przemyśle samochodowym umożliwiając dokonanie pomiaru geometrii szybko i dokładnie. Przedstawione rozwiązanie dotyczy stanowiska mobilnego do zastosowania w warunkach przemysłowych w analizie kształtu i pomiarze odkształceń z wykorzystaniem obróbki obrazu. Proces obróbki obrazu i jego analizy, w celu rekonstrukcji badanych obiektów (blach) został zaprezentowany na przykładzie aplikacji przemysłowej. Kolejnym zagadnieniem niniejszej monografii jest propozycja nowej metody pomiaru odkształceń w procesie trzystopniowego zawijania. Proces zawijania stosowany jest dla potrzeb zwiększenia wydajności i jakości części konstrukcyjnych karoserii samochodów. Konieczność monitorowania parametrów tego procesu wynika z faktu, że rzutuje on na końcową jakość wyrobu. Dlatego też, w celu zminimalizowania błędów powstałych na etapie projektowania procesu zawijania koniecznym było kompleksowe poznanie tego procesu do czego dotychczas nie przykładano tak dużej uwagi. Osiągnięto to poprzez opracowanie nowej metody opisu kinematyki procesu zawijania, geometrii i jakość kształtowanej powierzchni. Dzięki tym pracom możliwe jest szybkie i dokładne zanalizowanie procesu zawijania dla dowolnych wielkości geometrycznych i materiałowych występujących w wybranych obszarach karoserii samochodowej. W przeciwieństwie do czasochłonnych i mało precyzyjnych metod oceny bazującej na analizie wzrokowej proponowana metoda z wykorzystaniem systemu wizyjnego pozwala na natychmiastową i ilościową analizę gotowego wyrobu. Kontrola wymiarowa przy zastosowaniu inspekcji wizyjnej to coraz częściej wykorzystywana technika pomiarowa pozwalająca na szybkie i dokładne odwzorowanie badanego wyrobu w celu jego modyfikacji, powtórnego odwzorowania lub inspekcji geometrycznej. Spośród licznej grupy urządzeń pomiarowych wyróżnić można urządzenia do pomiarów dyskretnych i optyczne urządzenia do skanowania. Przewagą stosowania rozwiązań optycznych jest szybkość przy konkurencyjnej dokładności pomiarów. Stąd, zaproponowanie przez autora techniki wizyjnej do rekonstrukcji obiektów (wyrobów), w celu dokonania weryfikacji geometrii powstałej po obróbce maszynowej. Określenie położenia otworów, linii brzegowych wyrobu we współrzędnych lokalnych i globalnych to podstawowe cele tych operacji kontroli. Zaproponowane przez autora rozwiązania w tym zakresie polegają na zastosowaniu połączonego systemu układu wizyjnego i napędowego. Ten złożony system pomiarowy umożliwia realizację połączonych zadań pomiarowo-decyzyjnych. Dziki zastosowaniu układu wizyjnego możliwe jest dokonanie szybkiej i precyzyjnej kontroli wymiarowej badanego wyrobu. Proponowane rozwiązania w tym zakresie dotyczą głownie rozpoznawania krawędzi otworów z dokładnością podpikselową. Na zakończenie opracowania przedstawiona została nowa propozycja wizyjna automatyzacji procesu inspekcji defektów powierzchniowych w odlewach aluminiowych. Problem występowania defektów powierzchniowych jest istotnym ograniczeniem dla wyrobów w przemyśle odlewniczym z uwagi na konieczność osiągnięcia wysokiej jakości końcowej wyrobu. W zależności od przebiegu procesu technologicznego procesowi odlewania może towarzyszyć tworzenie się pęknięć czy porów. Nieciągłości te w sposób istotny mogą ograniczać późniejszą funkcjonalność wyrobów lub zdolność do przenoszenia znacznych sił. Zaproponowane rozwiązanie dotyczy komputerowej inspekcji z wykorzystaniem systemu wizyjnego, inspekcji będącej alternatywą dla powszechnie stosowanych metod kontroli wzrokowej. Opracowany przez autora system wizyjny pracujący w trybie online wykorzystuje zaawansowane techniki obróbki umożliwiające wykrywanie i identyfikowanie rożnych typów defektów powierzchniowych. System ten został pomyślnie przetestowanym dla grupy trzech typów defektów powierzchniowych występujących w odlewach aluminiowych.
EN
The main focus of the present work is on the demonstration of new methods for the manufacturing process improvement specifically through the application of machine vision inspection in automotive technologies. In particular, the results of the undertaken research include optical systems development and engineering product improvement by searching for new, more accurate methods for measuring and analyzing surface quality, dimensional control and process performance analysis. The proposed solutions have contributed to the understanding on how new imaging systems have a large potential in exploring manufacturing technologies and provide an entirely new perspective on process control that leads to the new thinking in the process control strategy. In particular, the author proposed a new understanding on how to achieve a high-level of process performance analysis by using advanced digital imaging techniques for two- and three-dimensional object location, recognition, and inspection as well as surface detective metrology. By searching and using advanced solutions in mathematics and physics, the author provides comprehensive information and incremental knowledge about the manufacturing process improvement with application of both theoretical and experimental methods in the field of sheet metal forming and hemming, dimension control after machining and surface defect inspection for aluminum casting. As for the first task, the geometry and kinematics of product behavior after sheet metal forming have been investigated. Currently, we can find, among others, methods that serve the determination of forming limit curves, which, combined with calculations of the deformation occurring in the examined products, provide comprehensive information about the state of the material. The developed solution by author comprises a fully automatic test stand for the hydro-bulging process. In this operation, a biaxial uniform stretching occurs, producing objects in the form of a spherical cap. The use of the stand allows running two types of the measurements. The first group of measurements allows recording the run of the plastic forming process in terms of pressure and displacement, while second group includes measurements of the process kinematics and of the shape of the bulged samples based on the both: regular and stochastic grids. Full description of the bulging process should enable further materials research and development of process control mechanisms. The elements of such control can include, among others, an option for automatic monitoring of the process run and the possibility of its interruption at a strictly determined stage of deformation. As complementary to the created solutions of automated strain measurement, studies are carried out to predict the crack initiation, since the problem of accurate method for quality inspection for the sheet metal in production environmental is still present. In the next section, the authors provide comprehensive information on methods used in design of tools for the die forming of car body parts. As part of the information, current strategy adopted in design work has been presented, with emphasis put on the technological factors. The proposed advanced vision-based technology is a modern tool for the industrial uses, applicable especially in the automotive sector as a means to provide quick and accurate measurement of product geometry and quality. The described solution of stereovision refers to a mobile stand operating under industrial conditions to enable shape and deformation analysis through image processing. The image acquisition process and digital analysis of the images have been presented to recognize and analyze the objects taken from camera. In the vision control process, the author proposed a new method for the strain measurement in a three-stage hemming process. Hemming is performed to increase the productivity and quality of car body structural parts. The expectation to monitor the parameters of this process results from the fact that they affect the final product quality. Therefore, to reduce to minimum errors occurring at the stage of the hemming process design, a comprehensive understanding of the process, which so far has not been given enough attention, was necessary. This was done by developing an entirely new method, allowing the strain characteristics and crack propagation to be determined in the plastic forming process. The ultimate goal was to determine experimentally the limit parameters of the process, the kinematics, and the geometry and surface quality achievable during hemming. This stage involves the determination of the location of defects, analysis of deformation and measurement of critical dimensions. These characteristics of the inspected parts, which the vision inspection system will examine, are very important and essential for a fully successful implementation of the vision system. The vision inspection system proposed by the author responds to the demand of users for systems that are easier in operation, cost less and are more flexible. These improvements make the vision inspection system more accessible to all manufacturers. The dimensional control using visual inspection is increasingly being used as a measurement technique that allows quick and accurate representation of product tested for its modification, re-mapping or geometric inspection. Currently, two methods of measurement, namely by vision and by contact, are commonly used to implement this type of measurement tasks, allowing quick and precise mapping of the examined surface. The advantage of vision solution is the speed of measurements combined with competitive accuracy. Hence comes the idea to propose a non-contact technique for the reconstruction of two-dimensional objects. Determining the shapes of holes and their locations in local and global coordinates are basic objectives of these control operations. The solutions proposed by the author in this area rely on the use of a complex system, including a vision system, and a drive system. This complex measurement system enables execution of the combined tasks of measurement and decision making. Owing to the application of a vision system it is possible to make rapid and accurate reconstruction of the measured element. The solutions proposed in this area concern the edge detection of objects with a sub-pixel accuracy. Finally, a new camera-based machine vision system for the automatic inspection of surface defects in aluminum die casting was developed and presented by the author. The problem of surface defects in aluminum die casting is widespread throughout the foundry industry and their detection is of paramount importance in maintaining product quality. Depending on part design and processing techniques, castings may develop surface discontinuities such as cracks or tears and pores that greatly influence the material ability to withstand these loads. The proposed, computer based, visual inspection provides a viable alternative to human inspectors. The, developed by the author, machine vision system uses a fast image processing algorithm to detect defects with different sizes and shapes. The machine vision system has been successfully tested for the different types of defects on the surface of castings.
PL
W referacie przedstawiono metodę rekonstrukcji defektów 3D, wykorzystującą zjawisko głębi ostrości w układach optycznych mikroskopów. Przedstawiono stanowisko oparte na działaniu mikroskopu cyfrowego, a także algorytm uzyskiwania trójwymiarowych obrazów. Wykorzystując opisane stanowisko wykonano pomiary geometrii 3D wad powstałych w procesach gięcia i wytłaczania.
EN
The paper presents a method of 3D reconstruction of defects, using the phenomenon of low depth of field in the microscope system. The components of the measurement system based on a digital microscope, and the algoritm for obtaining three-dimensional images were discussed. Next, the examples of 3D defect reconstruction were presented for bending and stretching processes.
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.