แนวทางการปรับปรุงการผลิตกระบวนการลากขึ้นรูปลึกชิ้นงานไส้กรองอากาศ โดยวิธีไฟน์เอลิเมนต์ Production Improvement Modeling of Deep Drawing Process for Air Filter using Finite Element Method

Abstract

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ศึกษาการปรับปรุงการผลิตกระบวนการลากขึ้นรูปลึกชิ้นงานไส้กรองอากาศโดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต ถ้วยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 102 มม ความสูง 145 มม ซึ่งทำจากวัสดุเหล็กมาตราฐาน SPCEความหนา 0.6 มม เดิมทีชิ้นงานที่ผลิตเกิดความเสียหายแตกและทิ้งเป็นจำนวนมากทำให้มีต้นทุนสูงไม่สามารถแข่งขันในตลาดได้ ดังนั้นการนำเสนอการปรับปรุงการออกแบบกระบวนการผลิตที่เหมาะสมทั้ง 5 ขั้นตอนโดยการกำหนดค่าอัตราส่วนการลากขึ้นรูป β=1.5, 1.5, 1.1, 1.8, และ 1.07 ตามลำดับในการวิเคราะห์กำหนดให้วัสดุมีคุณสมบัติในการเปลี่ยนรูปในช่วงยืดหยุ่นและเปลี่ยนรูปถาวรตามสมการยกกำลังของ Ludwikโดยมีค่า K = 320 N/mm² และ n = 0.085 คุณสมบัติไม่เท่ากันทุกทิศทาง Anisotropy ตามกฏของ Hill Lawโดยมีค่า r₀=1.87 r₄₅= 1.30 และ r₉₀= 2.14 ผลการวิเคราะห์แสดงให้เห็นความสามารถในการลากขึ้นรูปถ้วยทรงสูงซึ่งไม่สามารถทำได้ในขั้นตอนเดียว จำเป็นต้องลดอัตราส่วนการลากขึ้นรูปในสัดส่วนที่เหมาะสมเพื่อเปลี่ยนแปลงความหนาชิ้นงานให้น้อยที่สุด ผลการวิเคราะห์แสดงค่าความเครียดที่เกิดขึ้นบนชิ้นงานอยู่ในขอบเขตกราฟเกณฑ์การแตกหัก ชิ้นงานมีความหนาน้อยสุด 0.53 มม โดยชิ้นงานไม่แตกและค่าความเค้นและความเครียดที่เกิดความเสียหายสามารถเปรียบเทียบกับทฤษฎี Gurson(GTN)การวิเคราะห์กระบวนการลากขึ้นรูปลึกชิ้นงานไส้กรองอากาศเพื่อใช้เป็นแนวทางในการเพิ่มประสิทธิภาพในการออกแบบขั้นตอนการผลิตและปรับปรุงคุณภาพของชิ้นงาน เพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขัน

Abstract

Theproduction improvementmodelin deep drawing process for air filterhad used finite element method(FEM) in the analysis to optimize product design.  The standard material SPCE thickness of 0.6 mm was used to produce the cup of diameter 102 mm and height 145 mm.  High quantities of rejected products were discovered with crack defects, which caused the production to be less competitive in the market.  Therefore, the improvement of production design had been considered for designing the suitable processes.  New improvement consisted of 5 processes which drawing ratiohad been designforβ=1.5, 1.5, 1.1, 1.8, and 1.07 respectively. In the analysis, the material properties assumed to behave as elastic-plastic according to power law of Ludwik   with K = 320 N/mm² and n = 0.085.   According to Hill Law, the anisotropy of sheet metal were r₀=1.87 r₄₅= 1.30 and r₉₀= 2.14.  From the predicted results, the formability of high cup cannot be drawn within a single process.  The part size should be reduced with suitable drawing ratio which had decreased the least sheet thickness.  The simulation results of strain on parts located within the forming limit diagram (FLD), which the lowest part thickness was 0.53 mm without damage occurred. Thus stress and strain occurred at fracture were comparable to the Gurson Model(GTN). From the analysis of deep drawing process for producing filter, theproduction processes efficiency and product quality can be improved; in order to increase the capabilities.