Finite element analysis of the pillar - guide tool setup of the machine for microforming processes

• Autorzy: Zimniak, Z. , Marciniak, M. , Polak, S.

Warianty tytułu

PL

Analiza MES przyrządu wchodzącego w skład maszyny do realizacji procesów mikroformowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In contrast to traditional manufacturing applications, small-scale manufacturing processes usually require sophisticated equipment which is generally associated with high costs and low productivity. Current trends suggest manufacturing metallic parts by ‘microforming’. Microforming is a well suited technology, in particular in case of mass production, of very small metallic parts required in many industrial products and resulting from widespread application of micro technology. Fundamental issues and problems in the micro world are connected with processes, forming tools, construction of the machines, handling of micro parts, equipment and also with material. The dimensions of micro machines are much smaller than those of conventional large-scale presses. The development of such machines has attracted a lot of interest from researchers for many years. The purpose of this study was to optimize a tool system concept and to investigate its stiffness. FEM analysis was carried out to receive the theoretical stiffness. For receiving experimental stiffness laser interferometer was used. Based on experimental and FEM results it can be concluded that the designed tool system is useful for microforming processes.

PL

Ciągły wzrost popytu na miniaturowe części, takie jak na przykład: mikrośruby, mikronarzędzia, czy mikroimplanty - stosowane w inżynierii biomedycznej, powoduje szybki rozwój metod mikroformowania z zastosowaniem obróbki plastycznej. W przeciwieństwie do tradycyjnych zastosowań produkcyjnych, procesy produkcyjne elementów w małej skali wymagają przeważnie skomplikowanego sprzętu, co wiąże się z wysokimi kosztami i niską wydajnością. Mikroformowanie jest odpowiednią technologią do produkcji bardzo małych metalicznych elementów, zwłaszcza w przypadku produkcji masowej. Podstawowe zagadnienia i problemy w „mikroświecie” są głównie zawiązane z samym procesem technologicznym, narzędziami, konstrukcją, sprzętem, a także z samym materiałem. Mikromaszyny mają znacznie mniejsze wymiary niż konwencjonalne maszyny. Zainteresowanie nimi znacznie wzrosło w ciągu ostatnich lat. Celem pracy jest optymalizacja koncepcji przyrządu wchodzącego w skład urządzenia do mikroformowania w oparciu o symulacje numeryczne oraz wyznaczenie jego sztywności. Sztywność teoretyczna została wyznaczona przy zastosowaniu analizy MES. Przy użyciu interferometru laserowego na specjalnie zaprojektowanym stanowisku badawczym możliwe było wyznaczenie eksperymentalnej sztywności. Badanie sztywności nowego urządzenia ma duże znaczenie, ponieważ w głównej mierze to od niej zależy prawidłowy przebieg procesów formowania, a także jakość wykonanych elementów. Na podstawie wyników doświadczalnych i numerycznych potwierdzono przydatność zaprojektowanego i wyprodukowanego przyrządu do zastosowań mikroformowania.

Słowa kluczowe

EN

microforming; stiffness; FEM analysis; tool system

• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 13, No. 3
• Strony: 402--406
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Zimniak, Z.

• Wrocław University of Technology, Department of Mechanical Engineering, Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław

autor

Marciniak, M.

• Wrocław University of Technology, Department of Mechanical Engineering, Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław,

autor

Polak, S.

• Wrocław University of Technology, Department of Mechanical Engineering, Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław

Bibliografia

• Chan, W.L., Fu, M.W., 2011, Experimental studies and numerical modeling of the specimen and grain size effects on the flow stress of sheet metal in microforming, Materials Science and Engineering, 528, 7674-7683.
• Jeswiet, J., Geiger, M., Engel, U., Kleiner, M., Schikorra, M., Duflou, J, Neugebauer, R., Bariani, P., Bruschi, S., 2008, Metal forming progress since 2000, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 1, 2-17.
• Jiang, Cho-Pei, Chen, Chang-Cheng, 2012, Grain Size Effect on the Springback Behavior of the Microtube in the Press Bending Process, Materials and Manufacturing Processes, 27, 512-518.
• Ghassemali, Ehsan, Tan, Ming-Jen, Jarfors, Anders E. W., Lim, S. C. V., 2012, Progressive microforming process: towards the mass production of micro-parts using sheet metal, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 10.1007/s00170-012-4352-4.
• Ou, H., Ferguson, W.H., Balendra, R., 1999, Assessment of the elastic characteristics of an ‘infinite stiffness’ physical modelling press, Journal of Materials Processing Technology, 87, 28-36.
• Qin, Y., Ma, Y., Harrison, C., Brockett, A., Zhou, M., Zhao, J., Law, F., Razali, A., Smith, R., Eguia, J., 2008, Development of new machine system for the forming of micro-sheet-products, Int. J. Mater Form, Suppl. I, 475-478.
• Kim, J.H., Lee, J.E., Chang, S.H., 2008, Robust design of microfactory elements with high stiffness and high dampingcharacteristics using foam-composite sandwitch structures, Composite Structures, 86, 220-226.