Proper montage and geometrical parameters as a criterion for the computer aided design of manufacturing cycle for screws

• Autorzy: Skóra M. , Pietrzyk M.

Warianty tytułu

PL

Parametry montażowe i geometryczne jako kryterium dla komputerowego wspomagania projektowania technologii produkcji śrub

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Paper presents an application of numerical modelling to the design of the best manufacturing technology for fasteners. Imbus screw M6x20 was selected as an example. Since simulation of the one case of manufacturing requires very long computing times, application of classical mathematical optimization was not possible. Therefore, an approach known as variant optimization was applied. In this approach trial and error method is combined with the knowledge of the expert. The objective was to improve the shapes of the fibres in the forging and to improve the contact between the head of the screw and the material being joined. Finite element method was used to simulate the whole manufacturing chain. The model was validated and its good accuracy was confirmed. Various variants of the technology were simulated and new technological parameters were proposed, which gave noticeable improvement of the objective function.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie numerycznego modelowania do projektowania najlepszej technologii wytwarzania elementów złącznych. Jako przykład do analizy wybrano śrubę imbusową M6x20. Ponieważ symulacja jednego przypadku wytwarzania śruby wymaga bardzo długich czasów obliczeń, zastosowanie klasycznych metod optymalizacji nie było możliwe. Dlatego zastosowano podejście znane jako optymalizacja wariantowa, w której metoda prób i błędów jest połączona z wykorzystaniem wiedzy eksperta. Celem optymalizacji była poprawa kształtu włókien oraz poprawa styku śruby z łączonym materiałem. Do symulacji cyklu wytwarzania śruby zastosowano metodę elementów skończonych. Weryfikacja modelu wykazała jego dobrą dokładność. Przeprowadzono symulacje różnych wariantów technologicznych i zaproponowano wariant, który dał znaczną poprawę funkcji celu.

Słowa kluczowe

EN

forging; fasteners; numerical modelling; technology design

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 14, No. 1
• Strony: 75--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Skóra M.

• GAWEL ZakladProdukcji Srub S.A., 36-073 Strazow, Poland

autor

Pietrzyk M.

• AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow

Bibliografia

• Bariani, P.F., Bruschi, S., Ghiotti, A., Simionato, M., 2011. Ductile fracture prediction in cold forging process chains, CIRP Annals - Manufacturing Technology, 60. 287-290.
• Behrens, A., Just, H., Landgrebe, D., 2000, Prediction of cracks in multistage cold forging operations by finite-element simulations with integrated damage criteria, Proc. Metal Forming 2000, eds, Pietrzyk, M., Kusiak, J., Majta, J.. Hartley, P., Pillinger, I., publ. A.A. Balkema, Krakow. 245-252.
• Chenot, J.-L., Bellet, M., 1992, The viscoplastic approach for the finite-element modelling of metal forming processes, in,: Numerical modelling of material deformation processes, eds, Hartley, P., Pillinger, I., Sturges, C.E.N.. Springer-Verlag, London, Berlin, 179-224.
• Chiesa, M.L., Jones, R.E., Perano, K.J., Kolda, T.G., 2004. Parallel optimization of forging processes for optimal material properties, Proc. Conf. NUMIFORM, eds, Ghosh, S., Castro, J.C., Lee, J.K., publ. American Institute of Physics, Columbus, 2080-2084.
• Ghiotti, A., Bruschi, S., Bariani, P.F., 2011, Damage modelling in cold forging process chains, Steel Research International, Spec, ed.: 10th ICTP, Aachen, 919-922.
• Hansel, A., Spittel, T., 1979, Kraft- und Arbeitsbedarf Bildsamer Formgebungsverfahren, VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig.
• Hoff, N.J., 1954, Approximate Analysis of structures in the presence of moderately large steps deformation, Quart., Appl. Mech., 2, 49.
• Hon, K.K.B., Xu, S., 2007, Impact of product life cycle on manufacturing systems reconfiguration, Annals of the CIRP, 56, 455-458.
• Kuziak, R., Milenin, A., Packo, M., Pietrzyk, M., 2011a, Fas-teners of bainitic steels manufactured by drawing and forging, Hutnik-Wiadomosci-Hutnicze, 78, 74-77.
• Kuziak, R., Skora, M., W^glarczyk, S., Packo, M., Pietrzyk, M., 2011b, Computer aided design of the manufacturing chain for fasteners, Computer Methods in Materials Science, 11, 243-250.
• Madej, L., Szeliga, D., Kuziak, R., Pietrzyk, M., 2007, Physical and numerical modelling of forging accounting for exploitation properties of products, Computer Methods in Material Science, 7, 397-406.
• Madej, L., Weglarczyk, S., Pietrzyk, M., 2009, Simulation of drawing as an important stage in the steel bolt manufacturing chain, Hutnik-Wiadomosci Hutnicze, 76, 71-73. Norton, F.H., 1929, Creep of steel at high temperature, McGraw Hill, New York.
• McCormack, C, Monagan, J. A, 2002, 2D and 3D finite element analysis of a three stage forging sequence, Journal of Materials Processing Technology, 127, 48-56.
• Norton, F.H., 1929, Creep of Steel at High Temperature, McGraw Hill, New York.
• Park, K.3., Van Tyne, C.J., Moon, Y.H., Z007, Frutcss analysis of multistage forging by using finite element method, Journal of Materials Processing Technology, 187-188, 586-590.
• Pereira, J., Paulre, B., 2001, Flexibility in manufacturing systems: a relational and a dynamic approach, European Journal of Operational Research, 130, 70-82.
• Pietrzyk, M.. Madej. Ł., Węglarczyk, S.. 2008, Tool for optimal design of manufacturing chain based on metal forming, Annals of the CIRP, 57, 309-312.
• Skóra, M., Węglarczyk, S., Kusiak, J., Pietrzyk, M., 2012, Computer aided design of manufacturing of fasteners -selection of the best production chain, Key Engineering Materials, 504-506, 157-162.
• Skóra, M., Kuziak, K., Węglarczyk, S., Packo, M., Pietrzyk, M., 2013, Computer aided design of manufacturing of anchors for concrete plates - selection of the best manufacturing chain, Hutnik- Wiadomości Hutnicze, 80,101-107.
• Skóra M., 2013, Optymalizacja procesu wytwarzania części złączonych dla osiągnięcia określonych własności użytkowych, PhD thesis, AGH, Kraków (in Polish).
• Masek, B., Novy, Z., Kesner, D., 2000, Computer simulation of technological chain by free forging, in: 14th Interna¬tional Forgemasters Meeting IFM2000, Wiesbaden.