鈑金成形分析應用實例

鈑金成形分析-藉由成形極限分析來優化金屬成型工具

ARGUS在沖壓過程中量測與視覺化金屬板材的質量和程度。對於測量,鈑材使用化學蝕刻、激光打點或其它標記技術打上規則網格點。然後,將鈑材沖壓而成。 在測量中,一個或兩個比例尺和一些編碼標記直接擺在樣件上或靠近它周圍直接放置。然後,數位CCD照相機被使用時,利用PC上實際視圖的即時觀看,從不同 的觀察方向進行拍攝。

Fig. 1: 沖壓後鈑金零件蝕刻的圓點

獲取圖像後,ARGUS將在每幅圖像中定義的所有標記點的確切中心點。

然後,使用攝影測量技術,圖像被虛擬地組合到所代表的對象。從這個虛擬組件,所述物體上的每個標記點的中心被定義在真實的三維坐標。這些計算出的三維點定 義了沖壓樣件的確切形式。從分佈在平坦金屬板的規則網點圖案的局部變形,在沖壓過程中引入的局部應變被用數千個局部數據點來計算。這些應變值通常是主要的 和次要的應變以及厚度減少來定義形成的程度。該值通常以圖形方式顯示和驗證有關所選擇的材料的成形極限曲線(FLC)或由沖壓過程有關於最大允許縮減片材 厚度。測得的應變值的精度優於+ / – 0.5%,表示沖壓加工後的點陣圖形有一個良好的光學質量,因此也允許進行低度成形部件上硬化的調查(引擎蓋,車頂)。

對於一個簡單的沖壓鈑金零件的ARGUS測量,只有少數圖像的拍攝和典型的測量去驗證沖壓過程,在幾分鐘內就可以完成。

Fig. 2: 主應變的色彩圖Fig. 3: 測量數據分佈的成形極限圖和成形極限曲線

通常一個25×25厘米(10英寸)尺寸和8厘米深度的鈑金零件要擷取七張圖像。在物體表面上通常有2’000蝕刻點要計算。完整的測量,包含樣件的設 定、圖像採集、沖壓樣件上圖像點中心和這些點的實際三維位置的計算、圖案扭曲(局部應變)的計算至圖形顯示的計算是在少於五分鐘內完成。

Fig. 4: 圖2截面的主應變

ARGUS記錄了在變形金屬片的點標記來自不同方向單個圖像的攝像機裝置。因此,ARGUS系統是便攜式,多功能的。所以,金屬板件在其拉深模具和四周測量以及大型零件的可以容易地進行測量。

記錄一個具有厚度為1.4mm鉻鋼板金屬的杯突試驗,拍攝16個圖像(8個圖像在該對象上的旋轉台旋轉一周時,兩次於不同攝像位置)。計算當前元件與形成過程局部變形的形狀。

顯示所有相關的特性,包括ISO線,應變的方向和厚度的減少(以百分比表示)。如果該金屬板的厚度是已知的,其變形值可以被轉換為中性纖維,並且如果信息上yield point或FLD圖是可用的,“距離”的臨界變形可以被定義。

Fig. 5: 顯示測量數據的疊加(主應變)拔罐工具Fig. 6:顯示的3D測量數據作為覆蓋(主應變)
有iso lines的厚度縮減和主應變的方向信息

為了評估在多重模具的成形過程中,不同的成形階段可以被記錄並在一個共同的項目進行評估。在各個階段的變形關係和完整的變形可以被測量、以圖形可視化與評估。

Fig. 7: 3D測量數據(主應變)

用以驗證過程和為最高精度測量時,鈑件的點陣圖形可以在前後的成形過程進行測量。被記錄在成形過程之前的圖像分析提供在光柵測量的凹凸不規則並以圖形可視化。通過成形前後的測量調配,光柵誤差所用的測量結果會被消除。

ARGUS透過圖像不同視角的整合也能量測非常龐大而複雜的鈑金零件。

Figs. 8+9: B柱和B柱的主要應變分佈彩色圖

這是由Salzgitter AG提供的起始厚度的沖壓評估分析,顯示出的是一個完整為0.9毫米的B柱的,通常1.1米長度和0.35米寬。點陣圖形蝕刻為3毫米的點間距。使用 ARGUS4M系統拍攝47圖像。從這些圖像,樣件上的28,700個測量點在64位元的PC上的計算時間為6分鐘。

Fig. 10: B柱的詳細視圖Fig. 11: B柱的詳細視圖
主要的應變分佈
Fig. 12: 如圖11給定的部分
與相應的應變值

GOM 3D掃描儀與3D測量系統在汽車業和他們的供應商之中,經常被使用在許多鋼鐵和鋁生產公司。該系統提供了準確和相關數據的沖壓工藝質量和程度。ARGUS系統對於簡單的部件以及非常複雜和大型沖壓件皆可用於車間和研究中的應用。


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