Advanced die structure analysis

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Advanced die structure analysis"

Lisa Åberg
för 6 år sedan
Visningar:

1 Advanced die structure analysis johan pilthammar Techtank

2 Projektdeltagare 2

3 projektdeltagare 3

4 bakgrund Utveckling och tillverkning av pressverktyg är: Tidskrävande Dyrt Mycket manuellt arbete Inprovning av ett verktyg kan pågå i flera veckor (eller mycket längre) Hundratals verktyg/bilprojekt 4

bakgrund Enklare strukturberäkningar: Lyft. Emballage.

5 bakgrund Enklare strukturberäkningar: Lyft. Emballage. Verktygsstrukturer. Enklare optimering. Styra externa beräkningar. Avancerade strukturberäkningar: Inverkan av elastiska verktyg. Avancerad optimering. Vidareutveckling av beräkningsmetoder. Strukturberäkning länkas med formningsanalys. Indata och verifiering. Doktorandprojekt med BTH 5

Forskningsfråga/hypotes Strukturbeteende kan predikteras med FEM-analys. Dessa effekter är generellt inte inkludera i plåtformningsanalyser idag.

6 Forskningsfråga/hypotes Strukturbeteende kan predikteras med FEM-analys. Dessa effekter är generellt inte inkludera i plåtformningsanalyser idag. Source: Lingbeek R 2008 Virtual Tool Reworking New Strategies in Die Design using Finite Element Forming Simulations (Netherlands Enschede: Print Partners Ip-skamp) 6

7 Forskningsfråga/hypotes Strukturbeteende kan predikteras med FEM-analys. Dessa effekter är generellt inte inkludera i plåtformningsanalyser idag. Länk mellan strukturanalys, CAD, plåtformning och mätningar. 7

8 Forskningsfråga/hypotes Strukturbeteende kan predikteras med FEM-analys. Dessa effekter är generellt inte inkludera i plåtformningsanalyser idag. Länk mellan strukturanalys, CAD, plåtformning och mätningar. Metoder kan utvecklas för virtuell inprovning. Ytkompensering / Virtuell fläckning Topologioptimering: Styvhet, säkerhet, vikt o.s.v. CAD-verktyg Simuleringsparametrar Metoder och mätning av pressdynamik och pressdeformationer Scanning Verifiera beräknignsmodeller Skillnad mellan olika presslinjer 8

9 Including die and press deformations in sheet metal forming simulations Johan Pilthammar Mats Sigvant Sharon Kao-walter Volvo Cars & Blekinge institute of technology volvo cars & blekinge institute of technology Blekinge institute of technology 9

10 Introduktion Problem: Verktyg och press deformeras under dragning av plåt. Det är viktigt med en korrekt representation av de formande ytorna. Svårt att inkludera verktygsdeformationer med 2D-ytor. Tidigare forskning på labverktyg. Många metoder kombinerar formning- och strukturanalys i samma analys. 10

11 Simuleringar av verkligt verktyg Volvo och TriboForm följde ett pressparti av XC90-dörren. Verktygsytor avvek väsentligt från nominell CAD-yta. AutoForms modeller kunde inte kompensera för skillnaden i ytgeometri. Slutsats: Verktygsytorna behövde deformeras virtuellt. 11

12 Simuleringar av verkligt verktyg XC90 bakre innerdörr 12

13 Simuleringar av verkligt verktyg Indrag efter första försöket. 13

14 Simuleringar av verkligt verktyg Singelverkande dragverktyg: XC90 bakre innerdörr. Material: GGG70L med kromad matris och stämpel. Plåthållaren är polerad och laserhärdad. Plåt: VDA239-CR4, 0.7mm, Fuchs g/m 2. Plåtformning: AutoForm plus R6.0 med TriboForm FEM Plug-In. BBC

15 Simuleringar av verkligt verktyg Strukturmodell för plåthållarstängning. Elastiska solider, kvasistatisk lösning, stel slid, elastisk kudde. Modell byggd på nominellt CADunderlag. FE-model of stamping die. 15

16 Simuleringar av verkligt verktyg Verktysytorna Scannades stl Solidmeshen försköts sedan till den scannade ytan. Antagande: Deformationerna är små under draget. Kontaktyta istället för plåt. Deformation av plåthållaren i z-riktning, upp till 0.7 mm (rött) 16

17 Simuleringar av verkligt verktyg Den belastade 3D-modellen ger korrekta verktygsytor vid plåthållarstängning. Submodellering i Abaqus för att modifiera de fina ytorna. 17

18 Simuleringar av verkligt verktyg Skillnad mellan scannade obelastade plåthållarytor. 18

19 resultat 19

20 Slutsats Formningssimulering med kompenserade ytor visar på stor förbättring Bra indragsprediktering. Deformerade ytor och en bra friktionsmodell är viktig för god prediktering. 20

21 Diskussion Verklig belastad geometri är viktigt i formningssimulering vid virtuell inprovning eller analys av verkligt verktyg. Mer arbete behövs ang. simuleringsparametrar, automtisering o.s.v. Fler verktygstyper, friktionssystem o.s.v. behöver provas Hur hanterar man deformation under draget? Kort simuleringstid jämfört med metoder då formning och struktur inkluderas i samma modell Bör användas vid virtuell fläckning och strukturoptimering 21

22 Virtuell fläckning 22

23 Virtuell fläckning Source: Groβmann K, Wiemer H, Hardtmann A, Penter L and Kriechenbauer S 2009 Adjusting the contact surface of forming tools in order to compensate for elastic deformations during the process Proc. 7th European LS-DYNA Conference 23

24 Friktion: triboform 24

25 Friktion och tribologi i plåtformning µ Tribologiskt system Traditionellt en friktionskoefficient! 25

26 Friktion och tribologi i plåtformning Plåt - Typ och egenskaper - Beläggning och ytfinish - Ytfinhet µ Tribology-system Smörjmedel - Typ av smörjmedel - Flytande, hotmelt, etc. - Mängd Verktyg - Typ - Ytbeläggning - Ytfinhet - Styvhet Trend: Ökande mängd av o Plåtmaterial o Verktygsmaterial o Smörjmedel o Ytbeläggningar o Etc. Process - Tryck - Hastighet - Temperatur - Styvhet 26

27 Triboform mjukvara 1. TriboForm Analysi 2. Visualisera och exportera 3. Importera i simulering 27

Relativ hastighet, v rel. Effektiv plastisk töjning, ε p Temperatur, T. Jämfört med µ=0.

28 friktionsmodell p v rel GI µ=0.15 ε p TriboForms modell är beroende av följande parametrar: Kontakttryck, p. Relativ hastighet, v rel. Effektiv plastisk töjning, ε p Temperatur, T. Jämfört med µ=0.15 hartriboform modellen: Högre friction vid låga kontakttryck och låga töjningar. Lägre friction vid högre kontakttryck, relative hastighet och plastisk töjning. 28

29 Exjobb & strukturoptimering 29

30 Integrated blankholder plate for double action stamping die 30

31 Integrated blankholder plate for double action stamping die 31

32 Integrated blankholder plate for double action stamping die Source: Sydöstran 32

33 Framtida examensarbeten Thesis work Research 33

34 strukturoptimering Source: 34

35 strukturoptimering Source: 35

36 strukturoptimeirng Source: 36

Relevanta dokument

Verktygskompetens för tillverkningsindustri Delaktivitet P2 Digital verktygsmodifiering

Verktygskompetens för tillverkningsindustri Delaktivitet P2 Digital verktygsmodifiering Peter Ottosson, Ramin Moshfegh, Roger Andersson, Peter Alm och Tomas Jansson Rapport om enstegslösare 2006-03-31