Workshop AUTOFORM

Obsah:

Part Design

Lekcia 1 Hodnotenie tvárniteľnosti výlisku. Príklad lisovania pravej a ľavej časti naraz.

Lekcia2 One-step simulácia. Príklad lisovanie prístrihu na mieru (tailored blanks)

Process Design

Lekcia 1 Crash forming – ťahanie bez pridržiavača

Lekcia 2 Tvorba geometrie nástroja z geometrie výlisku a inkrementálna simulácia procesu

Lekcia 3 Simulácia celého tvárniaceho procesu

Lekcia 4 Tvárnenie symetrického výlisku (P+Ľ) s dvomi ťažnými operáciami

Part Design

Lekcia 1 Hodnotenie tvárniteľnosti výlisku. Príklad lisovania pravej a ľavej časti naraz.

Autoform One-step môžeme použiť pre účelné posúdenie tvárniteľnosti na základe minimálnych ale esenciálnych dát o procese a nástroji. Táto lekcia ukáže, ako riešiť One-step simuláciu dielca, ktorý má byť lisovaný ako dvojica (pravý a ľavý kus). Na základe výsledkov One-step simulácie posúdime tvárniteľnosť dielca.

1. File⇒ OneStep⇒ Import⇒File format:.af ⇒pd_lesson_01.af

Tým naimportujeme jeden part. Následovným príkazom vytvoríme druhý (symetrický) dielec.

2. Layout ⇒Symmerty⇒Left, right, half input

Automaticky vygenerovaná rovina symetrie nie je správna. Upravíme ju tak, aby neboli „undercuts“ – (uhol zvislej steny výťažku je záporný) a zároveň bola poloha výlisku akceptovateľná pre ťahanie.

3. Geometry ⇒ Display ⇒Backdrafts

Súčiastku treba situovať tak, aby na pravej a ľavej časti neboli žiadne „undercuts“. Použitím príkazu „Min Backdrafts“ je možné automaticky nájsť vhodnú polohu bez „undercuts“, ale tá nemusí byť vhodná pre ťahanie. Preto ju môžeme nájsť manuálne. Treba dať pozor na rovnobežnosť.

4. Layout ⇒Tip ⇒About ⇒ X=91, deg ⇒ + Layout ⇒Tip ⇒About ⇒ Y= 2 , deg ⇒ + Layout ⇒Tip ⇒About ⇒ Z=0, deg ⇒ +

Alebo pomocou +/- natáčame a polohujeme symetrické dielce do polohy vhodnej pre ťahanie.

Nasleduje príprava geometrie pre simuláciu: ostré hrany budú vyplnené, otvory vyplnené, vonkajší obrys vyhladený. Cieľom tohto preprocessingu je generovanie finálnej geometrie, ktorá je najviac podobná výlisku (okrem addendumu).

5. Geometry ⇒ Apply

Autoform automaticky generuje povrch (surface) medzi ľavým a pravým dielcom ešte predtým, než je vytvorený okraj celého partu.

Geometry ⇒ Display: Objects Kliknúť pravým tlčítkom myši.

Zapnutie popisovania: Option ⇒ Label object Coord

6. Geometry ⇒ Fillet⇒ Radius: 5,00⇒ Apply Fill holes ⇒ Max. hole diameter: 300,00⇒Apply

Vyplnia sa diery (menšie než 300 mm) a zaoblia sa ostré hrany.

7. Geometry ⇒ Boundary fill ⇒ Roll Radius: 100 ⇒Apply

Pri analýze výliskov, ktoré majú zložitú geometriu (veľmi zakrivenú) sa obálka povrchu vytvorí automaticky. Zakrivenie tejto obálky povrchu môže byť ovplyvnené/riadené špecifikovaním faktora komplexnosti (zložitosti) povrchu.

8. Geometry ⇒ Wrap surface ⇒ Complexity: 0,20 ⇒ Apply

Teraz uložíme nastavenie simulácie : Save as.. (dole na karte) a definujeme materiál výlisku:

9. Blank ⇒ Material ⇒Import ...⇒ Directory: US_Generic/LowCarbon/DDQ/Cold_Rolled ⇒ File: generic_DDQ_CR_.mtb ⇒OK ⇒OK

Teraz nastavíme procesné podmienky:

- Automatic: je tu možné nastaviť viacero nastavení... o Standar Assesment: vykoná sa One-step simulácia s 8 procesnými podmienkami

(Free 0,15 0,30 0,45 0,60 0,75 0,90 Locked), pričom Free je ťahanie bez pridržiavača a Locked znamená úplné uzamknutie pridržiavaného okraja plechu, čiže pôjde o vypínanie plechu z pôdorysnej plochy. Hodnoty 0,15 – 0,90 znamenajú „veľkosť“ pridržiavacej sily.

10. Process conditions ⇒ Automatic ⇒ Standard assesment

Ešte raz skontrolujeme nastavenie všetkých parametrov a podmienok, uložíme súbor a spustíme výpočet úlohy:

11. Start... ⇒ Start

Po vypočítaní úlohy je potrebné znovu otvoriť (reopen) súbor. Buď softvér automaticky ponúkne voľbu „Reopen“, alebo ju zvolíme príkazom

12. File ⇒Reopen

Aby sme videli obidve polovice (ľavú aj pravú) výlisku, zapneme zobrazenie príkazom

13. Display ⇒Mirror sheet

V postprocesore (voľby sú vpravo hore) vyberieme voľbu „Forming“ a prezeráme výsledky pre jednotlivé podmienky pridržiavania:

Free 0,15 0,30 0,45 0,60 0,75 0,90 Locked.

Zo všetkých vypočítaných podmienok pridržiavania je potrebné identifikovať tie podmienky, ktoré indikujú „ideálne“ vypínanie výlisku, t.z. určiť napäťovo-deformačný stav (Safe - zelená oblasť), pri ktorom je materiál spevnený, ale neporušený. Tieto podmienky pridržiavania voláme „ideálne“. Percentuálny podiel požadovaného vypínania na výlisku vzhľadom na celkový povrch dielca závisí od typu súčiastky: vonkajšie dielce musia byť celé vypínané (zelená „safe“ oblasť do 100%), zatiaľ čo tvarové vnútorné diely môžu byť považované za prijateľné, ak je 50 % vypínanie (stretching). Pre väčšinu dielcov je však všeobecne akceptovateľná hodnota 67 % , čiže 2/3 povrchu dielca má byť vypínaná. T.j. pri zobrazení „ Formability“ sú 2/3 dielca zelenej farby (safe). Vo väčšine prípadov nie je možné určiť podmienky pridržiavania na presnú hodnotu 67%, čo znamená, že tie podmienky, pri ktorých je zelená oblasť (safe) najbližšie k 67% považujeme za „ideálne“.

V našom prípade sú ideálne podmienky určené tie pri 0,30, pretože je to najbližšie 67%, resp. je to bližšie než u 0,15.

Pre ideálne podmienky teraz identifikujeme oblasti záujmu s:

a.) Porušením materiálu a nadmerným stenčením b.) Rizikovými oblasťami, kde môže dôjsť k porušeniu (Risk of splits) v blízkosti potenciálneho

zvlnenia

Potom čo nájdeme oblasti záujmu pre ideálne podmienky pridržiavania, preskúmame najbližšie vyššie podmienky (v našom príklade je to 0,45). Tieto podmienky voláme „ideal+1“. Znova zhodnotíme oblasti záujmu:

a.) Porušenie a nadmerné stenčenie materiálu b.) Risk of splits v blízkosti potenciálneho zvlnenia.

Cieľom je dostať dobrú predstavu o robustnosti geometrie dielca. Čím je menší počet „oblastí záujmu“, tým je dizajn dielca robustnejší.

V našom prípade je pre podmienky 0,45 ešte jedna oblasť záujmu. Avšak vznikajúce trhliny na okraji výťažku môžu byť jednoducho ignorované. Pri týchto podmienkach je príliš málo materiálu v blízkosti príruby na to, aby sa vyformoval tvar dielca. V dôsledku toho Autoform One-step bude predpokladať porušenie materiálu, ku ktorému by nemalo dôjsť pri reálnom tvárnení reálneho dielca. Tiež si všimnime oblasť záujmu, ktorá expanduje pri vyšších pridržiavacich podmienkach.

Teraz určíme vhodné protiopatrenia (t.j. zväčšíme rádius, zväčšenie uhla steny výťažku, zníženie hĺbky detailov, zmeníme materiál, atď.) pre oblasti záujmu s „ideálnymi“ a „ideál+1“ podmienkami a iteratívne prepočítame simulácie s implementovanými protiopatreniami až kým nie sú oblasti záujmu (trhliny, riziko vzniku trhlín,....) eliminované.

Pri zmene polomeru zaoblenia (fillet radius) na R=8mm:

Part Design

Lekcia2 One-step simulácia. Príklad lisovania prístrihu na mieru (tailored blanks)

Začneme podobne ako v predchádzajúcej lekcii, naimportujeme CAD súbor výlisku. Tentokrát naimportujeme .igs súbor dielca.

1. File ⇒ New One-step ⇒Import ⇒ .iges ⇒ pd_lesson_02.igs ⇒ OK

Zobrazíme si podrezania na výlisku:

2. Geometry ⇒ Display ⇒ Backdrafts

Pri lisovaní dielu sa v smere ťahania (smer z) nesmie vyskytovať podrezanie (backdrafts) ani „die-lock“ a voláme to „undercuts“. Part musíme napolohovať tak, aby tam neboli undercuts.

3. Layout ⇒ Tip ⇒ About: X ⇒ 90 deg ⇒ + (čiže otočíme part o 90 stupňov okolo osi x)

Vygenerujeme obrys dielca (part boundary):

4. Geometry ⇒ Apply

Ďalej vyplníme otvory na výlisku. Vypĺňanie otvorov sa robí z logického dôvodu, že otvory sa dierujú až po ťahaní.

V ďalšom kroku zadefinujeme prístrih na mieru (tailored blank) a to tak, že na výlisku naznačíme miesto laserového zvaru (weld line) jednotlivých polotovarov.

Zobrazíme si objekty a presvedčíme sa, že je práve jeden, ktorý si rozdelíme a tým definujeme, že sa bude jednať o prístrih na mieru.

5. Geometry: Display⇒ Objects 6. Blank: Material ⇒ Import... ⇒ ... ⇒ Generic_DDQ_CR.mtb ⇒ OK

Týmto sme definovali hrúbku a materiál jednej časti prístrihu na mieru. Materiálové vlastnosti druhej časti definujeme kliknutím na Weld zones.

7. Blank: Material ⇒ Weld zones ⇒ Add ⇒ Input ⇒ pravým tl. myši naznačíme „weld line“ ⇒OK

Poznámka: Pri definovaní weld line si predtým zobrazíme dielec v osi +z.

Ďalej definujeme ďalšie parametre druhej časti prístrihu ako hrúbku plechu, materiál.

8. Weld: Properties: Thickness ⇒ 1.3 mmm 9. Weld: Material ⇒ Import ⇒ US_Generic_LowCarbon/IF/ColdRolled ⇒Generic_IF_CR.mtb

⇒ OK 10. Weld: Properties apply at ⇒ Click ⇒pravým tl.myši klikneme na tú časť, na ktorú sa má

aplikovať hrúbka a akosť materiálu ⇒OK ⇒ Dismiss

Nastavíme procesné podmienky:

11. Process condition ⇒ Automatic ⇒ Standard assesment 12. Save as.. ⇒nazov_suboru (uložíme nastavenie One-step simulácie)

Pokračujeme v karte Geometry generator, kde budeme aplikovať „end fill“ doplnenie geometrie výlisku za účelom vyrobiteľnosti dielu. Tie doplnenia sa neskôr po ťahaní a dierovaní ostrihnú. Aby sme vygenerovali „end fill“ klikneme na :

13. Advanced ⇒ Finish

Poznámka: Ak raz klikneme na „Finish“ a zavrieme One-step wizard, už nebude možné meniť nastavenia. Tie sa transferujú do Geometry generator alebo Process generator.

Týmto sa otvorí karta AFOS process generator, ktorú teraz môžeme zavrieť:

14. File ⇒ Dismiss

Otvoríme si Geometry generator:

15. Model ⇒ Geometry generator

Pridáme stage „Draw“

16. Add.. ⇒ 50 ⇒ Draw ⇒ OK

Tým sa pridá nová geometria do stage: Draw

17. Pre ⇒ Apply

Vyhladenie okraja výlisku

Teraz pridáme end fill na ľavej strane dielca. Pomocou klávesovej skratky Ctrl+Y a otáčania partu si napolohujeme part, aby sme mohli označiť 4 body pre vyplnenie geometrie.

Na karte Bndry pridáme „end fill“:

Aby sme definovali vyplnenie geometrie (end fill) musíme definovať 4 body. Prvý a štvrtý bod by mal ležať na rovnej ploche neďaleko okraja (príruby). Druhý a tretí bod by mal ležať čo najbližšie pri začiatku radiusu k vertikálnej stene. Po vybratí bodov ich vieme ešte modifikovať kliknutím na nich pravým tlačítkom myši a posunúť ich po okraji na iné miesto.

18. Bndry ⇒ Add end fill ⇒ vyberieme 4 body ⇒ OK

19. Bndry ⇒ Apply

Keďže vytvorený end fill je pomerne veľký, je potrebné ho upraviť. Sú dve možnosti ako to urobiť: - buď cez príkaz Spines ⇒ edit....

- alebo Wireframe ⇒ edit.... Edit Wireframe Táto voľba sa používa v prípade modifikácie sklonu uhla rovín – aj vnútorný aj vonkajší a V našom prípade modifikujeme iba koncové body, ale dá sa aj profil, uhol sklonu vonkajšej plochy,....)

20. Bndry ⇒ Wireframe: Edit ⇒ posunieme body do želanej polohy ⇒ OK ⇒ Apply

Poznámka: súbor si priebežne ukladáme stlačením Crtl+S. Ak chceme skrátiť „end fill“, môžeme to urobiť pomocou príkazu:

21. Bndry ⇒ Spines ⇒Edit ⇒ Upravíme body ⇒ OK ⇒ Apply Najprv skrátime vnútorný oblúk. Pred aplikovaním príkazu je potrebné oblúk označiť pravým tlačítkom myši. Body posúvame pravým tlačitkom myši.

Potom skrátime aj vonkajší oblúk. Najprv ho označíme pravým tlačítkom myši a potom zadáme príkaz:

22. Bndry ⇒ Spine: Edit ⇒ posunieme body ⇒ OK ⇒ Apply

Rovnakým spôsobom urobíme end fill aj na pravej strane výlisku.

Po pridaní a vyplnení end fill povrchov je potrebné vyhladiť okraj výlisku pridaním povrchov, ktoré sú definované polomerom zaoblenia (Roll radius). Je potrebné označiť krivku, ktorá je vonkajším obrysom výlisku (aj s pridanými povrchmi –end fill). Po označení krivky ju môžeme tiež nájsť v zozname pod názvom Bndry(Bndry) za ktorým nasleduje číslo. Konkrétne číslo závisí od toho, koľkokrát bol vytvorený end fill. Teraz vyhladíme okraj výlisku:

23. Bndry ⇒ Add boundry fill ⇒ Bndry(Bndry)2 ⇒ OK 24. Fill parameters ⇒ Automatic ⇒ Roll radius : 300 ⇒ Apply

Po ukončení úpravy geometrie výlisku zavrieme Geometry generator.

25. File ⇒ Dismiss

Updating OneStep boundary

Pred spustením výpočtu simulácie musí byť Onestep boundary aktualizovaná. Treba aktualizovať geometriu výlisku (nahradiť pôvodnú tou vyhladenou).

26. Model ⇒ Process generator...

27. Part ⇒ Geometry ⇒ Reference: 1-pd_lesson_02-Draw 50 28. Part ⇒ Boundary ⇒ Dependent ⇒ Delete ⇒ označíme obrysovú krivku Bndry(Bndry)4

⇒OK

Výpočet simulácie

Do výpočtu sú automaticky premietnuté všetky nastavenia preprocessingu. Weld line a materiálové vlastnosti sú transformované automaticky z OneStep wizardu do Process generatora pri zatvorení wizardu. Výpočet teraz môžeme spustiť.

29. Job ⇒ Start simulation ⇒ Start

Po vypočítaní otvoríme úlohu a skontrolujeme/analyzujeme výsledky.

30. File ⇒ Reopen

Hodnotenie tvárniteľnosti výlisku Autoform One-Step je schopný spoľahlivo posúdiť problémy týkajúce sa vzniku trhlín a stenčenia. Podmienky pridržiavania (0,15 0,30 0,45, .....) boli použité preto, aby sme mali predstavu o vplyve niektorých parametrov (pridržiavacia sila, brzdné rebrá, a pod.). Keď prezeráme výsledky (Formability) pre rôzne podmienky pridržiavania určíme či dielec je navrhnutý tak, že ho bude možné ľahko vyrobiť resp. tvárniť. Ak tomu tak nie je, je treba nájsť oblasti na výlisku, ktorých sa to týka-oblasti záujmu, tj., kde sú problémy na výlisku.

31. Results ⇒ Formability ⇒ Safety margin % FLC: 10 ⇒ Compression (vypnúť) ⇒ Dismiss Opäť hľadáme „ideal“ podmienky. V našom prípade sme našli ako „ideal“ podmienky pre 0,45 (75% stretching), pretože je bližšie k 67% než podmienky 0,30.

V týchto „ideal“ podmienkach teraz identifikujeme oblasti záujmu s:

a) Porušením a nadmerným stenčením b) Rizikom porušenia v blízkosti zvlnenia

V našom prípade nájdeme viacero takýchto miest, ako naznačuje obrázok nižšie.

Ďalej sa pozrieme na podmienky „ideal+1“. Tu nájdeme ďalšiu oblasť s porušením (0,60). Teraz urobíme protiopatrenia (zväčšiť rádius, zväčšiť uhol sklonu výťažku - wall angle, zmenšiť hĺbku detailov, atď.) pre podmienky „ideal“ a „ideal+1“ a iteratívne prepočítame simuláciu s implementovanými protiopatreniami až kým nebudú oblasti záujmu (porušenie, nadmerné stenčenie,...) eliminované.

Ak sa oblasti záujmu nebudú vyskytovať v podmienkach „ideal“ , ale v podmienkych „ideal+1“ ešte budú tieto oblasti, tak to nám indikuje, že dizajn dielca nie je robustný. Hoci dielec je tvárniteľný (za podmienok „ideal“) s prijateľným stenčením a kvalitou, malé odchýlky sa však v procese tvárnenia môžu objaviť a tie môžu viesť k neakceptovateľným výsledkom tvárnenia.

Možnosti optimalizácie: 1. Oprava addendum-u na širšej časti : zväčšíme polomer

Geometry generator ⇒ Bndry ⇒ Spines ⇒ Edit: posunieme body tak, aby bol R väčší a plynulejší ⇒ Apply Znovu vyhladíme okraj výťažku: Bndry ⇒ Add bndry fill... ⇒ Bndry(Bndry)2 ⇒ OK Fill parameters ⇒ Automatic ⇒ 300 ⇒ Apply Process generator Part ⇒ Boundary ⇒Dependent ⇒ Delete ⇒ Bndry(Bndry)3 ⇒ OK Job ⇒ Start simulation

Výsledok: pri „ideal“ - 0,45 už nie je split. Síce na jednom mieste ešte je, ale to sa ostrihne, to je mimo finálny výťažok.