Témata
Reklama

Metodika kompenzace odpružení u velkoplošných karosářských výlisků

Dnešní doba je charakterizována rychlou reakcí na akceschopnost a poptávku a klade vysoké požadavky na konečné nízké provozní náklady a vysokou kvalitu všech výrobků. V ideálním případě by měly být výlisky vyráběny bez defektů. Takto dokonalého stavu ovšem není možné zatím dosáhnout. Již v minulosti bylo řadou autorů popsáno početné množství defektů, u kterých se dnes ví, jaký přístup pro jejich predikci a eliminaci zvolit. Jedná se například o zvlnění materiálu, vyčerpání plasticity, iniciace trhliny, ztenčení materiálu aj.

Jedním z velmi podstatných defektů, který lisovací procesy provází a stále nebyl dostatečně popsán, je geometrická nestabilita procesu způsobená elastickými deformacemi, jež způsobují nežádoucí tvarové změny a nazývají se odpružení materiálu. Tento příspěvek ukazuje metodiku, která může sloužit k eliminaci odpružení.

Reklama
Reklama
Reklama

Metodika pro analýzu a kompenzaci odpružení

Problematika odpružení materiálu se řadí do velmi komplexních vad, u kterých je velmi obtížné zvolit jeden obecný přístup řešení. Jedním z možných k přístupů k řešení této problematiky je využití numerických simulací, pomocí nichž je možné ještě v předvýrobní fázi projektu provádět analýzu a posléze také kompenzaci odpružení. Tím se výrazně snižují časové a finanční náklady na dodatečné korekce. Navržená metodika pro řešení této problematiky se zaměřuje na tři pohledy odpružení kritické oblasti. Jedná se o oblasti nastavení numerické simulace, virtuální analýzy a kompenzace odpružení.

Nastavení numerické simulace

Velmi důležité pro kompenzaci odpružení je vstupní nastavení numerické simulace, zejména výpočetní sítě MKP. Aby bylo možné provádět numerický výpočet efektivně, dochází velmi často ke zjednodušování výpočtu (například je volen nevhodný typ a parametry výpočetního elementu sítě). Z pohledu odpružení je ovšem toto zjednodušování nevhodné, jelikož numerickou simulaci je třeba co nejvíce přiblížit skutečnému lisovacímu procesu. Na základě provedených experimentů bylo zjištěno, že velmi přesných výsledků je dosahováno při aplikaci adaptivní výpočtové sítě se skořepinovým elementem. Dále je nutné co nejpřesněji popsat parametry, které nejvíce ovlivňují vznik odpružení (poměr tažného poloměru a tloušťky, koeficient tření, tuhost nástrojů apod.).

Virtuální analýza odpružení

Druhou oblastí metodiky je část, která se zabývá virtuální analýzou odpružení v numerické simulaci. Při kompenzaci odpružení na základě nepřesně stanovené analýzy odpružení se zvyšuje riziko realizace nevhodné geometrie vlastního lisovacího nástroje. Mezi další faktory ovlivňující predikci odpružení patří vliv gravitace, vnitřního pnutí apod. Metodika pro analýzu odpružení je vysvětlena pomocí schématu na obr. 1.

Obr. 1. Schéma metodiky pro přesnou virtuální analýzu odpružení s využitím numerické simulace.

Strategie kompenzace

Dále je třeba věnovat se vhodné strategii výpočtu v numerické simulaci, která bude závislá na lisovaném dílu, složitosti geometrie dílu a lisovacího procesu. Strategie kompenzace odpružení zahrnuje postup a podmínky kompenzace. Jedna z možných kompenzačních strategií je zobrazena na obr. 2.

Obr. 2. Strategie pro kompenzaci odpružení s kompenzací geometrie ve všech lisovacích operacích

Aplikace navržené metodiky

V rámci řešení této problematiky bylo nutné provést ověření navržené metodiky pomocí skutečného lisovacího procesu. Ověření bylo provedeno na reálně vyráběných dílech. Byly vybrány díly rozdílné tvarové složitosti tak, aby byla metodika aplikována na širší spektrum složitosti geometrií dílu. V rámci metodiky pak byla navržena matice třídy složitosti pro rozdělení dílů podle tvaru a lisovacího procesu (viz obr. 3). K virtuálnímu řešení lisovacího procesu byl využíván program AutoForm R7 spolu se speciálním modulem na řešení kompenzace odpružení AutoForm Compensator.

Obr. 3. Matice třídy složitosti karosářských výlisků

Výsledky

V případě prvních dvou kategorií bylo dosaženo velmi dobrých výsledků, porovnávány byly jak výsledky numerické simulace s reálným měřením, tak i následná kompenzace odpružení. V obou případech se podařilo díky navržené metodice snížit velikost nepřesnosti na maximální hodnoty okolo 0,6 mm. Zároveň byl během virtuální kompenzace odpružení dodržen požadavek na pravidelnost křivosti ploch, který má významný vliv na následnou vyrobitelnost lisovacího nářadí. V případě třetí kategorie bylo v rámci ověřování dosaženo snížení velikosti odpružení, avšak dosažené hodnoty nepřesností nesplňovaly požadovaná kritéria na přesnost výlisku i při aplikaci různých strategií pro kompenzaci odpružení. Třetí kategorie třídy složitosti je významná nejen z pohledu komplikovanosti odpružení, ale také z pohledu celého lisovacího procesu (veliké množství lisovacích operací na malé ploše výlisku). Řešení virtuální kompenzace odpružení u takto složitých dílů je za použití současných virtuálních nástrojů méně efektivní než v případě předchozích dvou tříd.

Příklad lemovaných dílů

Samostatnou kategorií ve smyslu třídy složitosti je virtuální řešení lemovaných soustav (analýza odpružení a auditových závad). Z hlediska výroby celého vozu je důležitá především přesnost sestavy jednotlivých celků, např. lemovaných dílů. Pro představu je na obrázku 4 uvedeno několik příkladů lemovaných dílů. Cílem numerické simulace lemování je dosažení přesnějšího výsledku, kterého lze docílit dosazením výstupu numerické simulace lisování do vstupu numerické simulace lemování.

K docílení optimální kompenzace odpružení, ať už virtuální, nebo pomocí ručního modelování, bude nutné se touto problematikou i nadále podrobněji zabývat. V budoucnu je také potřeba více řešit možnosti zjednodušování parametrů v rámci numerické simulace. Cestou ke zlepšení přesnosti numerických simulací je větší přiblížení virtuálního výpočtu ke skutečnému tvářecímu procesu. Takovéto výpočty jsou ovšem časově náročné a budou vyžadovat stále výkonnější výpočetní stanice.

ČVUT v Praze, Fakulta strojní

Tomáš Pačák, Michal Valeš

frantisek.taticek@fs.cvut.cz

fs.cvut.cz

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 180140
Datum: 07. 02. 2018
Rubrika: Trendy / Tváření
Autor:
Firmy
Související články
Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Pomocník pro plánování výroby

Většina lidí dnes ví, že žádná firma, která chce být konkurenceschopná, neobejde bez kvalitního ERP. Díky němu lze především řídit procesy, a to doslova všechny. Ne každý si však uvědomuje, jak velké mohou být rozdíly mezi systémy pro jednotlivé oblasti podnikání. Asi nejsofistikovanější ERP najdeme bezesporu ve výrobních firmách.

Digitalizace správy a servisu strojů

Novinky v oblasti správy a servisu strojů pro zpracování plechů a profilů představila společnost Trumpf na pravidelných dnech otevřených dveří koncem roku 2019. V následující reportáži představíme hlavní novinky pro uživatelé digitálního prostředí TruServices.

Související články
MSV představí svět budoucnosti

Mezinárodní strojírenský veletrh vstupuje do svého již 61. ročníku. Během let se z něj stal nejrenomovanější oborový veletrh. Je tedy jasné, že řídit jej tak, aby renomé neztratil, není nic snadného a vyžaduje to člověka nejen schopného, ale i zkušeného. Současný ředitel, Ing. Michalis Busios, bezesporu splňuje obojí. Dokladem je skutečnost, že pro veletrh úspěšně pracuje již od roku 2008.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Opřít se o silného partnera

V dnešní době hospodářského růstu mnoho firem přemýšlí o rozšíření výroby. To se však neobejde bez úvah o tom, kde získat prostředky na nové stroje a zařízení. Řešení má jméno SGEF.

Chytré stroje přivádějí továrny k životu

Bezpečné balicí stroje připojené k Ethernetu zvyšují produktivitu, zlepšují flexibilitu, snižují komplexnost konstrukce a řeší problémy pracovníků v provozu.

Integrovaný obvod o tloušťce jedné molekuly

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Novinky ze světa 3D tisku

V uplynulém měsíci se v české kotlině seběhlo několik akcí, jejichž společným jmenovatelem byl průmyslový 3D tisk. Představeny byly nové produkční 3D tiskárny, profesionální tiskové materiály a zapomenout nesmíme ani na největší z těchto akcí, výstavu a konferenci 3dexpo.

Nanovlákenná membrána v oknech ochrání stroje i pracovníky

Zatímco o smogu v ulicích se vedou časté debaty, znečištěný vzduch v interiéru patří k opomíjeným tématům. A to i přesto, že podle Světové zdravotnické organizace stojí život 4,3 milionu lidí ročně a v průmyslových objektech ohrožuje jak zdraví pracovníků, tak samotný provoz. Díky rozvoji moderních technologií nyní interiér účinně ochrání nanovlákenná okenní membrána.

Řízení podniku podle ROI - OHLASY ČTENÁŘŮ

Množství ohlasů čtenářů na články, které v průběhu jejich postupné publikace přicházely, překročilo stovku. Věříme, že někteří čtenáři zareagují i na závěrečný článek, k němuž je tato příloha. Velmi si vážíme velké otevřenosti všech stanovisek. Abychom nic netlumili a na druhé straně nikomu v podniku jeho působnosti neublížili, uvádíme reakce anonymně. Plné znění reakcí, z nichž některé překračují i jednu stránku standardního textu, by stěží někdo četl. Vybíráme z nich proto vždy jen věty, charakterizující jádro. Pokud některé z ohlasů nezařazujeme, je tomu tak buď proto, že souhlasné příp. nesouhlasné stanovisko nebylo dle našeho názoru zdůvodněno věcně, nebo proto, že v rozsáhlém příspěvku bylo pro nás jádro obtížné identifikovat.

Je zaškrabávání nezastupitelná metoda?

V minulém vydání jsme uvedli 1. díl pohledu do minulosti i současnosti řemeslné výroby obráběcích strojů. Nyní vám přinášíme pokračování tohoto článku o unikátní metodě – technologii zaškrabávání.

Evropa inovuje: Spojené království

Londýnská vláda může inspirovat tu naši v oblasti vědy a výzkumu, v oblasti spolupráce univerzit a podniků, jakož i v transferu akademických výsledků do průmyslových aplikací. V těchto oblastech za Spojeným královstvím v poměrovém hledisku zaostáváme. Pojďme společně nahlédnout pod pokličku inovací made in UK.

Příprava pracovníků pro výrobu technologií vstřikování plastů

Následující příspěvek představuje jeden ze způsobů přípravy pracovníků ve firmách, jejichž hlavní pracovní náplní je technologie vstřikování plastů

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit