Computer Aided Sheet Metal Forming Process Design

• Autorzy: Zimniak Z.

Warianty tytułu

PL

Komputerowo wspomagane projektowanie procesów tłoczenia blach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A system for the computer aided design of sheet metal forming is described. This system was combined with the FEM and theoretical method of determination of a forming limit stress diagram (FLSD). A theoretical method was also developed for determining the FLSD, which is based on the perturbation theory. The perturbation analysis is based on the introduction of a disturbance added to homogeneous solution satisfying the set of governing differential equations of the problem. The finite element technique is used to compute springback compensation in complex parts. This compensation can be computed from the deformed shape of the blank by applying the press and rictional forces to the deformed sheet with equal magnitudes but opposite signs, the additional deformation is the amount of springback. This system assures high quality of the products for both simple and complex press forming operations, including deep drawing and stamped part trimming. An original method of controlling and diagnosing press forming processes on the basis of measurements of the magnetic field around the stamped part has been developed. The method is based on the magnetic effect which consists in the generation of a magnetic field by a ferromagnetic body subjected to a mechanical load. Using the system it is possible to design with high precision the sheet metal forming processes without expensive and time consuming trial and error techniques.

PL

Opracowano system komputerowego wspomagania projektowania dla procesów głębokiego tłoczenia blach. Bazuje on na metodzie elementów skończonych oraz wprowadzonym do niej systemie oceny tłoczności blach opartym na wykresach naprężeń granicznych. Do wyznaczania teoretycznych wykresów naprężeń granicznych zastosowano teorię perturbacyjną. System umożliwia również korekcję kształtu narzędzi, kompensującą sprężynowanie powrotne wytłoczki w operacjach obejmujących głębokie tłoczenie oraz okrawanie i wykrawanie. W tym celu zastosowano algorytm obliczeniowy wykorzystujący si)y działające na narzędzia w trakcie tłoczenia w celu korekcji kształtu narzędzi. Korekcja taka pozwala na uzyskanie dużej dokładno­ści wymiarowo-kształtowej wytłoczek. W celu zapewnienia stałej, wysokiej jakości wyrobów opracowano system kontroli i diagnozowania procesu tłoczenia. W systemie tym zastosowano do określania momentu utraty stateczności materiału metodę, wykorzystującą pomiar pola magnetycznego generowanego w trakcie procesu tłoczenia przez wytłoczkę. Opracowany system zweryfikowano doświadczalnie dla różnego rodzaju blach oraz kształtów wytłoczek. Szerokie stosowanie prezentowanego systemu przyczyni się do znacznych oszczędności oraz poprawy dokładności produkowanych wytłoczek.

Słowa kluczowe

EN

deep drawing; press tools design; automatic diagnosis; springback; finite element method

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 6, No. 1
• Strony: 33--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Zimniak Z.

• Institute of Production Engineering and Automation, Wrocław University of Technology ul. Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław, Poland

Bibliografia

• Ayres, R. A., 1984, A Process to Reduce Sidewall Curl Spring-back in Hih-strenght Steel Rails, J. Appl. Metalworking, 3, 127-136.
• Barlat, F., Lege, D., Brem, J., 1991, A Six-component Yield Function for Anisotropic Materials, Int. J. of Plasticity. 7,693-712.
• Dudzinski, D., Molinari, A., 1991, Perturbation Analysis of Thermoviscoplastic Instabilities in Biaxial Loading, Int.J. Solids Structures, 21. 601-628.
• Gronostajski, Z., 1997, Constitutive Equations Applied in Sheet Metal Forming Processes, Proc. Conf. On Advances in Mat. Proc. Technol., Guimaraes, 919-925.
• Gronostajski, J., 1984, Sheet Metal Forming - Limits for Complex Strain Paths, J. Mech. Work. Technol., 10, 349-362.
• Gronostajski, J., Zimniak, Z., 1996, A few Methods of Analytical Calculation of Forming Limit Curves, J. Mater. Process. Technol., 55, 213-217.
• Karafillis, A.P, Apostolos, P., Boyce, M. C., 1996, Tooling and Binder Design for Sheet Metal Forming Processes Compensating Springback Error, Int. J. Mech. Tools Manufact., 36, 503-526.
• Kawka, M., Kakita, T., Makkinouchi, A., 1998, Simulation of Multi-step Sheet Metal Forming Processes by a Static Explicit FEM Code, J. Mater. Process. Tech., 80, 54-59.
• Liu, Y. C., 1988, The Effect of Restraining Force on Shape Deviations in Flanged Channels, J.Engng. Mat. Technol., 110,389-399.
• Marciniak, Z., Kuczynski, K., 1967, Limit Strains in the Process of Stretch Forming Sheet, Int. J. Mechanical Sciences, 9, 609-620.
• Stevenson, R., 1993, Springback in Simple Axisymmetric Stampings. Metallurgical Trans, A, 24A, 925-934.
• Villary, E., 1965, Change of Magnetization by Tension and by Electric Current,Ann. Phys. Chem., 126, 87-122.
• Webb, R. D., Hardt, D.E., 1991, Atransfer Function Description of Sheet Metal Forming for Process Control, Trans. ASME, J. Engng. Ind., 113, 44- 53.
• Wenner, A. L., 1983, On Work Hardening and Springback in Plane Strain Draw Forming, J. Appl. Metalworking, 2, 277285.
• Zimniak, Z., 2005, System wspomagania projektowania, zapewnienia jakości i diagnozowania procesów tłoczenia blach, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław (in Polish).