DE527570T1 - Verfahren zur Entwicklung des komplizierten Profils von Werkzeugen. - Google Patents

Verfahren zur Entwicklung des komplizierten Profils von Werkzeugen.

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DE527570T1
DE527570T1 DE92306822T DE92306822T DE527570T1 DE 527570 T1 DE527570 T1 DE 527570T1 DE 92306822 T DE92306822 T DE 92306822T DE 92306822 T DE92306822 T DE 92306822T DE 527570 T1 DE527570 T1 DE 527570T1
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contour
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Claims (10)

306 822.5 - 0.527.5/0 AVCO Corporation Pate ntansprüche
1. Verfahren zum Formen eines gewünschten Metallteiles mit einer Oberflächenkontur komplexer Gestalt aus einem ungeformten Teil, mit folgenden Schritten:
(a) Überformen des ungeformten Teils in einem Formwerkzeug mit einer Kontur kleinerer Krümmung als die Kontur des gewünschten Teils;
(b) Einspannen des ungeformten Teils in den überformten Zustand;
(c) Aufbringen eines thermischen Alterungszyklus auf das Teil;
(d) Kühlen des eingespannten Teils nach dem thermischen Alterungszyklus;
(e) Lösen des eingespannten Teils von dem Zustand, welcher durch Schritt (b) erteilt ist, und Schaffung der Möglichkeit, daß es in einen formstabilen Zustand zurückspringt, welcher das gewünschte Teil definiert, das eine Oberflächenkontur komplexer Gestalt hat;
(f) Simulieren des Einsatzes der Schritte (a) bis (e) zu einer geometrischen Darstellung eines Teiles, welches die Materialeigenschaften des gewünschten Metallteiles hat; und
(g) Bestimmung der Kontur kleinerer Krümmung aus Schritt (f) in Schritt (a) zur Erzeugung des gewünschten Metallteils nach Schritt (e).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (f) den Schritt aufweist des:
(h) Voraussagens des Verhaltens des gewünschten Metallteiles während der Schritte (a) bis (e) in Form von physikalischen Erscheinungen, die von dem Teil gezeigt werden, einschließlich elastischer Deformation, unelastischer Deformation, allmählicher Verformung und Spannungsrelaxation.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei Schritt (h) die Schritte aufweist des:
(j) Anhebens der Temperatur des Metallteiles entsprechend dem thermischen
Alterungszyklus; f
(k) Aufbringens von im wesentlichen gleichmäßig verteiltem Druck auf das Metallteil, \
um Übereinstimmung zu schaffen mit der Kontur des Werkzeuges mit der Folge elastischer und unelastischer Deformation des Metallteils; und
(I) Haltens des Metallteiles eine bestimmte Zeit lang gegen das Werkzeug entsprechend dem thermischen Alterungszyklus, wobei Spannungsrelaxation in dem Metallteil bei einer im wesentlichen konstanten Beanspruchung auftritt; und
(m) Abnehmens des gleichmäßig verteilten Druckes von dem Metallteil, wodurch die
wird, daß die verbleibenden Spannungen in dem Teil sich
auf im wesentlichen Null verringern.
4. Verfahren nach Anspruch 3 mit dem Schritt des:
(n) Voraussagens des Krümmungsradius des Metallteiles, der sich sowohl aus der metallurgischen als auch der mechanischen Spannungsrelaxation unter Deformation ergibt, um in dem Metallteil den formstabilen Zustand zu erreichen, welcher das gewünschte Metallteil mit einer Oberflächenkontur komplexer Gestalt definiert
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei in Schritt (h) die physikalischen Erscheinungen, die von dem gewünschten Metallteil gezeigt werden, durch die folgenden Beziehungen definiert sind:
&sgr; +
(sinh(ßV)
wobei:
&sgr; - Spannung
&egr; « Verformung
f - innere Variable
&agr;, &bgr;, fo, &eegr; = Materialkonstanten
E = Young'scher Elastizitätsmodul
&tgr; = Relaxationszeit.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei in Schritt (h) die mechanischen und geometrischen Eigenschaften des gewünschten Metallteils kombiniert und durch die folgenden Beziehungen definiert sind:
&sgr;&igr; = -
Z(E2 fW^ydyiiyZh)): i = 1.2 N
Ihn
fi = (&agr;/&tgr;)«8&idiagr;&khgr;&Agr;(&sgr;&Idigr;&Lgr;&eeacgr;)))&eegr;- (sinhifl2 ftf)"); i = 1,2,-..N
1t>n
(slnh(o2/(rf)))nydy)Zh
wobei:
&sgr; - Spannung f - innere Variable
E » Young'scher Elastizitätsmodul
&tgr; - Relaxationszeit p» Druck h-Dicke I-Länge y - y-Achse vertikal nach oben (die undeformierte neutrale Achse entspricht y = 0) &kgr; - Krümmung &bgr;, &agr;, &eegr; - Materialkonstanten.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in Schritt (f) die mechanischen und geometrischen Eigenschaften des gewünschten MetaJiteiis kombiniert sind und durch die folgenden Beziehungen definiert sind:
- (anh(
P? A))"); i
P = (IOEZ(Xl2)) j
wobei:
&sgr; = Spannung f s innere Variable
E = Youngs Elastizitätsmodul
&tgr; = Relaxationszeit &rgr; = Druck h« Dicke I« Länge y ■ y-Achse vertikal nach oben (die undeformierte neutrale Achse entspricht y = 0) &bgr;, &agr;, &eegr; = Materialkonstanten.
8. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, einschließlich der Schritte des:
(t) Voraussagens eines Verhältnisses zwischen dem Krümmungsradius der Kontur
des gewünschten Metallteils und dem Krümmungsradius des Formwerkzeuges; (u) Erkennens des Krümmungsradius des gewünschten Metallteils, Bestimmens aus der Beziehung des Schrittes (t) des Krümmungsradius des Formwerkzeuges.
9. Verfahren nach Anspruch 1 mit den Schritten des:
(h) Schaffens einer geometrischen Darstellung des gewünschten Metallteils komplexer Gestaltung;
(i) Hindurchlassens einer Vielzahl von im Abstand angeordneter Ebenen durch die
geometrische Darstellung des gewünschten Teils an im Raum getrennten Orten,
um dadurch eine Vielzahl von Querschnittselementen zu formen;
G) Aufteilens jedes der Querschnittselemente in eine Vielzahl von Segmenten, deren
jedes eine Länge und eine im wesentlichen gleichförmige Dicke und einen im
wesentlichen gleichförmigen Krümmungsradius hat;
(k) Bestimmens eines Krümmungsradius des Formwerkzeuges aus dem Simulieren
des Schrittes (0 für jeden Krümmungsradius, der für jedes Segment erstrebt wird;
und
(I) Entwickeins von Werkzeugkurven für jedes Querschnittselement für jede der
Ebenen des Schrittes (i) aus den Werkzeugradien, die in Schritt (k) berechnet
werden;
(m) Anordnens jeder Werkzeugkurve, die in Schritt (I) bestimmt ist, in der jeweiligen
Ebene des Schrittes (i), in welcher ihr zugeordnetes Querschnittselement
angeordnet ist; und
(n) Verbindens der benachbarten Werkzeugkurven für alle Ebenen, um dadurch eine
Oberflächenkontur für das Werkzeug zu entwickeln.
10. Verfahren nach Anspruch 1 mit den Schritten des:
(h) Schaffens einer dreidimensionalen, grafischen, im Computer erzeugten Darstellung des gewünschten Metallteiles komplexer Gestaltung;
(i) Hindurchlassens einer Vielzahl von mathematisch definierter, beanstandeter Ebenen durch die grafische Darstellung des gewünschten Teils an getrennten Orten, um dadurch eine Vielzahl von mathematisch definierten Querschnittselementen zu bilden;
(j) Teilens jedes der mathematisch definierten Querschnittselemente in eine Vielzahl > von mathematisch definierten Segmenten, deren jedes eine im wesentlichen
gleichmäßige Dicke und einen im wesentlichen gleichmäßigen Krümmungsradius hat;
(k) Bestimmens eines Krümmungsradius des Formwerkzeuges aus dem Simulieren des Schrittes (f) für jeden Krümmungsradius, der für jedes mathematisch definierte Segment erstrebt wird; und
(I) Entwickeins von Werkzeugkurven aus den in Schritt (k) errechneten Werk-
zeugradien für jede der mathematisch definierten Ebenen des Schrittes (i) und dadurch Entwickeins einer mathematisch definierten Oberflächenkontur für das
Werkzeug;
(m) Anordnens jeder Werkzeugkurve, die in Schritt (I) entwickelt wird, in der jeweiligen
Ebene des Schrittes (i), in welcher ihr zugeordnetes, mathematisch definiertes
Querschnittselement angeordnet ist; und
(n) Verbindens benachbarter Werkzeugkurven für alle Ebenen, um dadurch eine mathematisch definierte Oberflächenkontur für das Werkzeug zu entwickein.
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