Aplikace CNC programovaní na jednobodové tváření
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
V současné době se zvyšuje potřeba rozvoje agilních výrobních postupů, které lze snadno přizpůsobit neustálému zavádění nových produktů na trh. Jednobodové inkrementální tváření je nový, inovativní a proveditelný tvářecí proces s jednoduchým uspořádáním. Proces se provádí při pokojové teplotě (tváření za studena) a vyžaduje CNC stroj, nástroj s kulovou hlavou a jednoduché příslušenství pro uchycení obrobku plechu. V samotném procesu jde o přírůstkové formování, řízené CNC programem. Plastická deformace je lokalizována pod formovacím nástrojem takže plech je tvářen souhrnem pohybů lokální plastické zóny. Tento proces je zdlouhavý a proto se hodí pouze pro prototypovou výrobu nebo pro malé výrobní dávky. Na druhé straně umožňuje vyšší tvářitelnost ve srovnání s konvenčními procesy tváření, umožňuje použití levných nástrojů a také je charakterizován krátkou dobou od návrhu po výrobu produktu. Tato práce je výsledkem mezinárodní spolupráce Danmarks Tekniske Universitet v Lyngby a Instituto Superior Técnico v Lisabonu. Práce začíná krátkým hodnocením dílčích tvářecích procesů, pokračuje představováním jednobodového inkrementálního tváření a identifikací jeho praktických aplikací. Teoretická část obsahuje přehled nového rámce pro jednobodové inkrementální tváření, který je vytvořen na základě analýzy styku třecích sil. Praktická část projektu poskytuje úplný popis experimentálních technik použitých pro charakterizaci materiálů a stanovení limitů tvářitelnosti, dále se analyzuje vliv různých vstupních parametrů procesu (poloměru nástroje, tepelné zpracování materiálu obrobku, druh maziva,...). Tato část také obsahuje přehled experimentálního uspořádaní procesu jednobodového inkrementálního tváření i krátký popis CAD / CAM vývoje tří testovacích modelů. Poté jsou popsány v samostatné kapitole výsledky pozorování a analýzy hlavních parametrů procesů, které ovlivňují tvařitelnostní limity v jednobodovém inkrementálním tváření v souvislosti s aplikovaným teoretickým rámcem. Výsledky experimentů z časti objasňují probíhající mezinárodní diskusi kolem tvářitelnosti mechanismu jednobodového inkrementálního tváření vzhledem k tradičním metodám tváření. Jako logické pokračování prováděných experimentů, byla práce rozšířena na více-stupňové jednobodové inkrementální tváření, které umožňuje tváření součástek (kalíšku) se svislými stěnami ve více krocích. Za účelem objasnění procesů spojených s tímhle procesem byly navrženy a ve čtyřech krocích vyrobeny dva experimentální modely. Hlavním přínosem této práce k více-stupňovému jednobodovému inkrementálnímu tváření byla úspěšná výroba součásti s nekruhovým průřezem a kolmými stěnami. S cílem aplikovat celkové znalosti získáných v předchozích částí práce byla vyrobena prototypová součást. Popis designu a vývoje prototypu je součástí práce. V neposlední řadě jsou celkové závěry uvedené v poslední kapitole. Předpokládá se, že tato práce přizpívá k lepšímu pochopení mechanismu jednobodového inkrementálního tváření.
Nowadays there is an increasingly demanding need for the development of agile manufacturing techniques that can easily be adaptable to a constant introduction of new products in the market. Single point incremental forming (SPIF) is a new innovative and feasible solution for the rapid prototyping and the manufacturing of small batch sheet parts. The process is carried out at room temperature (cold forming) and requires a CNC machining centre, a spherical tip tool and a simple support to fix the sheet being formed. This thesis provides a better understanding of the influence of the tool radius in the occurrence of fracture without previous necking or fracture following previous necking as in case of conventional stamping, which is a matter of ongoing international discussion around the formability mechanism of SPIF. It is also analyzed the influence of the corner radius in SPIF made parts and a new pyramid test was created in order to get strain measurements in a large area of the first quadrant of the principal strain space and as consequence to reduce the overall number of tests. The previous results of Skjoedt [1] showing that the fracture forming limit determined under simple (monotonic) strain paths can be applied to check formability limits in multi-stage SPIF were confirmed and the difference in formability between the AA1050-H111 and the same material annealed was checked. Finally, as a logical continuation of the experimental work previously performed, the thesis was extended to multi-stage SPIF with the objective of replacing conventional fabrication procedures by new manufacturing routes based on single point incremental forming. The main contribution of this thesis to multi-stage SPIF was the successful manufacturing of a pyramid with vertical walls and the production of a prototype part for a home appliance application.
Nowadays there is an increasingly demanding need for the development of agile manufacturing techniques that can easily be adaptable to a constant introduction of new products in the market. Single point incremental forming (SPIF) is a new innovative and feasible solution for the rapid prototyping and the manufacturing of small batch sheet parts. The process is carried out at room temperature (cold forming) and requires a CNC machining centre, a spherical tip tool and a simple support to fix the sheet being formed. This thesis provides a better understanding of the influence of the tool radius in the occurrence of fracture without previous necking or fracture following previous necking as in case of conventional stamping, which is a matter of ongoing international discussion around the formability mechanism of SPIF. It is also analyzed the influence of the corner radius in SPIF made parts and a new pyramid test was created in order to get strain measurements in a large area of the first quadrant of the principal strain space and as consequence to reduce the overall number of tests. The previous results of Skjoedt [1] showing that the fracture forming limit determined under simple (monotonic) strain paths can be applied to check formability limits in multi-stage SPIF were confirmed and the difference in formability between the AA1050-H111 and the same material annealed was checked. Finally, as a logical continuation of the experimental work previously performed, the thesis was extended to multi-stage SPIF with the objective of replacing conventional fabrication procedures by new manufacturing routes based on single point incremental forming. The main contribution of this thesis to multi-stage SPIF was the successful manufacturing of a pyramid with vertical walls and the production of a prototype part for a home appliance application.
Description
Citation
LADECKÝ, T. Aplikace CNC programovaní na jednobodové tváření [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2010.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Strojírenská technologie a průmyslový management
Comittee
doc. Ing. Anton Humár, CSc. (předseda)
doc. Ing. Miroslav Maňas, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Oto Barborák, CSc. (člen)
doc. Ing. Viktor Kreibich, CSc. (člen)
doc. PhDr. Iveta Šimberová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Alena Kocmanová, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2010-06-23
Defence
Diplomant seznámil komisi s obsahem a výsledky své diplomové práce a zodpověděl dotazy vedoucího,
oponenta a dalších členů komise.
V průběhu obhajoby byly položeny ještě následující dotazy:
1. Tvar použitého nástroje.
2. Časová náročnost zvolené metody.
3. Kvalita povrchu výsledného prototypu.
4. Funkce přidržovače a změna tloušťky výrobku.
5. Rychlost pohybu nástroje.
6. Přídavky na modelu, odpružení atd.
7. Vlastnosti povrchu nástroje a jeho opotřebení.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení