CAD van een bewerkingsgereedschap
Citation for published version (APA):
Houtackers, L. J. A. (1986). CAD van een bewerkingsgereedschap. (TH Eindhoven. Afd. Werktuigbouwkunde, Vakgroep Produktietechnologie : WPB; Vol. WPA0270). Technische Hogeschool Eindhoven.
Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1986
Document Version:
Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record
Please check the document version of this publication:
• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.
• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.
• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.
Link to publication
General rights
Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain
• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.
If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:
www.tue.nl/taverne
Take down policy
If you believe that this document breaches copyright please contact us at:
openaccess@tue.nl
providing details and we will investigate your claim.
t
E~:,::' d~~-V~;~~~ NGSGEREED~H~P
L.J.A.HOUTACKERS
14 apr.1986 VF code: D2 WPA 0270•
CAD VAN EEM BEWEMIN&S6£RE£DSCHAP
IR L.l.A.HOUTACKERS
Veel onderdelen van gebruiksgoederen (consuMentenartikelen}worden
Met behulp van OMvorMtecnnieken zoals b.v.dieptrekken
geproduceerd.
Het ontwerpen van deze onderdelen en de daarvoor benodigde
gereedschappen vreagt veelel specialis!ische kennis en kosi
~eestal veel tijd.
Technologisch onderzoek van OMvorMprocessen en
bewerkingstechnieken levert vaak veel inforMatie.
Meestal zijn de resultaten van deze onderzoeken echter niet
rechtstreeks toegesneden op een specifieke situatie.Ze vragen van
geval tot gevel OM een nadere interpretatie.
Dearnaast dient bij het ontwerpen van produkt en gereedschap
reeds rekening gehouden te worden Met tal van factoren,die bij de
produktie een rol spelen.
Produktontwerp,gereedschapontwerp,de bouw van het gereedschap en
de produktie zelf zijn in het algeMeen in verschillende handen.
Ontwerpen en fabriceren zijn iwee werelden.[Bl
Een en ander heeft tot gevolg,dat niet altijd adequaat op
Marktaanvragen gereageerd kan worden.
computer Met CAD-software kunnen zijn.
Ten aenzien van ontwerp en fabrikege wordt daarbij 1n eerste
instantie niet gedacht aan grote alle50~vattende CAD progre~Me'5.
Maar aan Kleine specifieke programma's, die gericht zijn op een
concreet toepa5singsgebied.Progra~me·5. universeel opgebouwd ~et uitwisselbare ~odules. ~nuQe5tuurd. die op cen universele IBM-pc of daerMee verwante co~puter kunnen dreaien.
PLOOIHOUOERLOOS DIEPTREKKEN
Bij het laboratoriu~ voor O~vormtechnologie THE is onder andere een 50ftwere-pakket in ontwikkeling voor het ontwerpen van
produkten en gereedschappen voor de fabrikage van hulsvor~ige
lichaMen door ~iddel van plooihouderloos dieptrekken. In fig.l is dit proces scheMatisch weergegeven.
Procesanalyse leveri enerzijds de contour van de dieptrek~atrijs
en anderzijds de optredende krachten in het produkt en op de
~atrijswend.
Indien tijdens het proces wordt uitgegaan van een konstente
hoogte h van de te vorMan wand van het produkt, dan kan de
contour van de ~atrij5 beschreven worden Met een tractrixvorM.De tractrixvergelijking is weergegeven in f1g.2.
In 1934 werd door Prof. May van het Institut fur UMfor~technik te Stuttgart yoorgesteld o~ de tractrix te gebruiken als inloopvorM
van de trek~atrijs voor het dieptrekken van dikke pleat zonder plooihouder.
Door hat ontbraken van de plooihouder wordt de MaxiMale
dieptrekkracht F relatief lager ten opzichte van andere tMax
inloopvor~en. terwijl het kracht-weg diagra~ een gunstiger beeld
te zien geeft.Men is daardoor instaat produkten ~et een grotere dieptrekverhouding (tot ~axi~aal 2.8) dan bij d1eptrekken ~et
plooihouder zonder bode~scheur of plooivor~ing te realiseren. De grens tussen plooien en bode~scheur is gelegen bij de verhouding d /s
=
30.waarbij d Kste~peldia~eter enst 0 st
5
=
de oorspronkelijke plaatdikte.[I] oEen aspekt. dat in de literatuur vaak als nadeel van het
plooihouderloos dieptrekken wordt aangehaald is de toena~e van de wanddikte vanaf de bode~ naar de rand.
Door kalibratie van de wand in het cylindrisch deel van het
gereedschap aan het einde van de slag (aanpassing van de
trekspleet tot ~axi!"laal 0.8 5 ) kan echter zonder een aparte
0
duntrekring toe te passen een vrij gladde wand van konstante
dikte verkregen worden.Natuurlijk gaat dit gepaard !"let een
toena~e van de Kracht op produkt en gereedschap.De wanddikte van het eindprodukt is binnen zekere grenzen door de geo~etrie van de trekspleet volledig vast te leggen.
Een ander nadeel van de traktrix 1915 inloopvorl"l is de
aanpassing van de inloopvorM betekent dit een relatief Moge
Matr1js, een lange steMpel, een lange steMpelweg en is een grote
1nbouwhoogte van het gereedschap onder de pers vereist.OM de
einddiaMeter van het produkt te bereiken werd vroeger de
tractrixvorM afgebroken en de overgeng naar het cylindrisch deel
Met de hand nabewerkt.
In het verleden xijn diverse pogingen ondernoMen OM andere
inloopvorMen %oals de cirkeI-.kegel-,sinus-of ellipsvorM toe te
passen [2,3.7.9,10J.Ook werd door Haverbeck [ I l l voorgesteld OM
a1s inloopvorM een KrOMMe ge1egen tussen twee verschil1ende
tractrixvorMen toe te pessen.Het rea1iseren van deze vorM ZOU
echter volgens HerMans [71 op een NC draaibank geen eenvoudige
zaak zijn.Het ontbreken van de juiste vergelijking voar de
beschrijving van deze KraMMe is dear Mogelijk debe! aan.
ONOERZOEK IN HET LABORATORIUH VOOR OHVORHTECHNOLOSIE THE
Binnen het totale onderzoekgebeuren van het LeboratoriuM voor
OMvorMtechnologie
THE
heeft ook een deelonderzoek Met betrekking tot het plooihouderloos dleptrekken plaa!sgevonden.Daarbij werd naast de procesanalyse ook aandacht besteed aan de
probleMan zoals die hiervoor beschreven zijn.
Er
werd een zog.efbreekfunktie ontwikkeld Met een aantal opMerkelijke eigenschappen.Zie fig.1.De contour ven de Matrij5 wordt daarbij achtereenvolgens
beschreven door de betreffende tractrixvergelijking van A naar
B,de daarbij behorende afbreekfunktie van B naar C en een
cylindrische uitloop van C naar D. De overgangen in de punten 8
en C verlopen daarbij vloeiend.
woorden het afbreekpunt
B,
wordt zodanig gekozen.dat het optreden van het krachtMaxiMuM F van het tractrixdieptrekprocestMax
reeds heeft plaatsgevonden.Het overgangspunt
C
wordt binnen zekeregrenzen bepaald door de totale beschikbare Matrijshoogte H .
M
2
Door de juiste keuze VBn punt B en het MiniMaliseren van de
lengte
L
waarover de afbreekfunktie werkzBBM i5, kan Men de awerkelijk benodigde Matrijs H reduceren tot ongeveer de helft
M
van de oorspronkelijke hoogte, die nodig zou zijn geweest als Men
uitsluitend de tractrix als inloopvorM had gekozen,zonder dat de
MOMentane proceskracht F in het afbreekdeel groter wordt dan a
het eerdergenoeMde krachtMaxiMuM F
tMax
Door de gereduceerde hoogte van de Matrij5 ken ook de benodigde
steMpellengte.de vereiste steMpelweg en de benodigde inbouwhoogte
van het gereedschap onder een pers Met eenzelfde bedrag
verMinderd worden.Uiteindelijk kOMt dit de nauwkeurigheid van het
eindprodukt ten goede.
HierMee zijn de voornaBMste aspekten, waarMee bij het
plooihouderloos dieptrekken Met een tractrixvorM rekening
details wordt naar de literatuur verwezen,o.a.
[s.B,7J
CAD-TRAKTRIXDIEPTREKKEN
De eerste versie velT! het eerdergenoeMde prograMMa
RTRAK1RIXDIEPTREKKEN 1.00" i~ in fig.3 5cheMati5ch weergegeven. Het prograMMa start autoMati5ch en vraagt onder het hoofd
INVOERGEGEVENS
een Behttel paraMeters op te geven:- De uitwendige diaMeter van het gewenste e1ndprodukt.
- Oe dieptrekverhouding.
Deze dient te 1iggen tU5sen de extreMe waarden 1 en 2.8 terw1jl
de toelaatbare waarde Mede afhankelijk 15 van de keuze van het
Materiaal van het produkt.
- De uitgangsdikte 5 van de platine.
o
De gewenste wanddikte van het produkt in relatie tot 5 .De o
MiniMUM waarde is 0.8 5 • De MaxiMale wearde is a'hankelijk o
van de gekozen dieptrekverhouding.
- De beschikbare hoogte voor de Matrijs.
- De beschikbare diaMeter voor de Matrijs.
De lengte van het cylindrisch kalibreergedeelte in relatie tot
5 • o
De pleats van het afbreekpunt
B.
Deze plaats wordt opgegeven in relatie tot de waarde h uit de
tractrixvergelijking.De bovengrens wordt daarbij bepaald door
de plaats waar F optreed. tl'lax
Na het invoeren van deze gegevens eontroleert het progral'll'la
0'
aIle invoergegevens correct en toelaatbaer zijn,voert een asntalcontroleberekeningen uit en berekend daarna een aantal afgeleide
gegevens.Met behulp van de ingevoerde gegevens wordt de MiniMaal
tevens de bijbehorende afbreekfunktie wordt bepaald.
In het databestand PLATINE-DIAMETERS bevinden zich aIle
beschikbare snijgereedschappen.Het progra~~a vergelijkt de gewenste ~et een eventueel beschikbare platinedia~eter.geeft beide waarden ~eer' op het 5cher~.~aar leat de gebruiker alsnog vrij 1n %ijn keuze.
Het bestand van de platinedia~eter5 i5 evenals de andere bestanden op vrij eenvoudige wijze aan de bedrijf50~5tandigheden aan te passen.
In het databestand MATRIJS-MATERIALEN zijn per ~ateriaal en per
3
beschikbare NC- dreaibank aIle verspaningsgegevens zoals bijv.
type beitels,radii,toerentallen,toelaatbare aanzet/snedediepte
etc. aanwezig.
Na de ~ateriaalkeuze nodigt het CAD-progra~~ft de gebruiker uit o~ voor het CAM-progra~~a een keuze ta Maken uit een cirkel-of een lijninterpolatie tussen de contourpunien.Daartoe is in een
databestand CONTOURPUNTEN reeds per NC- draaibank het aantal
Vervolgens bepaalt het CAD prograMMe Met behulp van de ingevoerde
gegevens en de geMaakte keuzen aIle gegevens, die nodig zijn voor
het ontwerp van het gereedschap en de fabrikage van de Matrijs .
Deze gegevens worden in een keuzeMenu op het scherM aangeboden:
Een tabel ... et elle ingevoerde en daarui't afgeleide gegevens.
2 De X en 2 coordinaien van de gehele contour tbv het
CAM-prograMMa:
- In tabel Met neusradiuscorrectie voor lijninierpolatie.
- In tabel Met neusradiuscorrectle en de bijbehorende radii
voar de cirkelinterpolatie.
- In grafiek Met neusradiuscorrectie.
In grafiek zonder neusradluscorrectle.
3 Een Maatschets van het steMpel en de Matrijs Met aIle relevante
Maten.
4 Een tabel Met.per gekozen MatrijsMateriaal,alle benodigde
verspaningsgegevens en instelgegevens voor de NC- draaibank.
SEen SiMulatieprograMMa waarin het verloop van het gehele
dieptrekproces Met behulp van de berekende gegevens in een
bewegend beeld op het scherM wordt gebracht.
NAWOORO
InMiddels is een tweede versie in ontwikk.eling.Daarin wordt Met
een veranderende hoogte van het produkt tijdens het dieptrekken
rekening gehouden, terwijl zekere grenzen van de invoergegevens
door een uitgebreidere procesanalyse bepaald zullen worden.Tevens
zal daarbij de gehele geoMetrie van het gewenste eindprodukt als
invoergegeven gehanteerd worden.
o
LITERATUUR.
[IJ FROBIN.R.:Anwendungsgrenzen und Vorieile des Tiefziehens
ohne Niederhalter.Blech-Rohre-Profile 26(1979)3,5126/128.
[2] AL-MAKKY,M.M.and WOO,D.M.:Deep-Drawing through Tractrix
Type Oies.lnt.J."ech.Sci. Vol.22 (1990) pp.467-490.
[3] WOO,O.M.:Analysis of Deep-Drawing Over a Tractrix Die.
J.Engineering Materials end Technology Oct.(1976) pp337-341.
Transactions of the ASME.
[4] RAOTKE,H.:6renzen des Napfziehens ohne Niederhalter.
MaschinenMarkt.Wurzburg,76(1970)10652428/2433.
[5] HERMANS,H.:Oieptrekken zonder plooihouder.gecoMbineerd Met
duntrekken.
Metaalbewerking Jrg 49.No 6.23 Maart <19B2) pI34-138.
£6] HERMANS,H.:Dieptrekken zonder plooihouder.
Metaalbewerking Jrg 47.No 16.25 augustus (19S1) p383-386.
[7] HERMANS,H.:Oieptrekken en Duntrekken in een persslag,
1:0e bewerkingsMethoden.
tSl FOO TECH,AOVIE5EUR5 BV A'OAM.:Op de EMO CAD/CAM nog niet te koop.
Metaslbewerking Jrg 51.No 22. 26 noveMber (1985) p 557-558.
£91 5HAWKI,G.5.A.:Untersuchungen uber das Tiefziehen rotations
sY~Metrischer zylindrischer Teile ohne Blechhalier. Werksiattstechnik 53 (1963)1 512/16.
[10] 5HAWKI.6.5.A.:Tiefziehen ohne Blechhalter in Ziehwerk-zeugen ~it verschleden E1nlauffor~en (1).
Bander-Bleche-Rohre Dusseldorf,10 (1969)10 5597/601.
[ I l l OEHLER.G.:Tlefzlehen ohne Blechhalter oder Biegen u~ konvex
Qekru~~te Kenten.
Werkstattstechnik 52 (1962)10 5525 1527.
[121 KAL5,J.A.6 - RAMAEKERS,J.A.H - HOUTACKERS,L.J.A.
Plest1sch OMvorMen van Metalen.Grondbegrippen. Uitgever:OMTEC STICHTING
HierIo.~
druk (1985),Hst>Hm+Hp
P1
Hm Ln
Hp
T ..
=
LABOAATOAIUM VODR OMVORMTECHNOLDGIE
LJ A H 1Z = h In h+v'h2_ x2 _ v'h2_x2 ' X
Z
rl5
LABORATORIUM VODA OMVORMTECHNOLOGIE
LJ A H 2Platine-diameters
Matrijs-materialen
Invoer-gegevens
CADe
r---.---t
IBM pc
Aantal
kontourpunten
MR en ZR
Verspaningsgegevens
-type beitel
-radius
-toerentallen
invoer+
berekende
gegevens
~CAMa
Weiler
Comodore
-
BONe
so11wert
-aanzet/snedediepte
istwert
Kontourmeting 4x
Rondheidsmeting
Koncentriciteit
CAMe
~
Zeiss
3D
meet.
,..1
LABORATORIUM VOOR OMVORMTECHNOLOGIE
Figuur 3 Schema TRAKTRIXDIEPTREKKEN 1.00
goed
fout
&.WI
