Equipping of Deep-Drawing Press with Force Measurement

Abstract

The aim of the thesis is to design, execute and test the equipping of sheet metal deep-drawing press with force measurement system for materials re-search purposes. The topic of this thesis was commissioned by the Sheet Metal Centre of HAMK University of Applied Sciences in Hämeenlinna, Finland. The results gained from this thesis will develop the research and educational environment and services of the Sheet Metal Centre.

After becoming familiar with the deep-drawing of sheet metal, the differ-ent measuring techniques were studied in order to select the most suitable equipment for the case based on selection criteria such as the measuring capability, specifications, availability, and costs. The structure of the press was modified and new parts were designed for the transducer installation. Finally, load cells were utilized to measure the forces of the hydraulic cy-linders in the press and linear variable differential transformers to measure the displacement of the cylinders. The data was directly transferred and formulated in PC measuring software to provide information about the behavior of the work piece material during the deep drawing operation.

The new structure of the press with transducers was designed with aspect on the required performance of the device in relation what is applicable and possible to achieve without compromising the ease of assembly, structural soundness, measuring accuracy and costs. The end result is a versatile measuring system that provides reliable results yet provides possibilities for further additions and connectivity to other analysis devices.

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli suunnitella, toteuttaa ja testata ohutlevyn syvävetoon käytettävään puristimeen voimanmittausjärjestelmä. Tehtävänantaja oli Hämeen ammattikorkeakoulun Ohutlevykeskus Hämeenlinnassa. Opinnäytetyön tuloksia käytetään Ohutlevykeskuksen tutkimus- ja opetusympäristön sekä -palveluiden kehittämisessä.

Ohutlevyn muovaamiseen syvävetotekniikalla perehtymisen jälkeen erilaisia mittaustekniikoita vertailtiin sopivimman laitteiston valitsemiseksi. Vertailuperusteina käytettiin muunmuassa laitteiden mittauskykyä, ominaisuuksia, saatavuutta ja kustannuksia. Puristimen rakennetta muutettiin ja uusia osia suunniteltiin antureiden asentamiseksi. Lopulta päädyttiin käyttämään erillisiä voima-antureita voimanmittaukseen puristimen hydraulisylintereissä ja induktiivisia siirtymäantureita sylintereiden liikkeen mittaukseen. Mittauslukemat siirretään suoraan käsiteltäväksi PC-mittausohjelmassa jossa niitä voidaan edelleen käsitellä haluttuun muotoon.

Puristimen uusi rakenne on suunniteltu täyttämään laitteen suorituskykyvaatimukset. Eri toteutusmahdollisuuksia määrittivät rakenteen ja laitteiston asennettavuus, kestävyys ja mittaustarkkuuden varmistaminen. Myös kustannukset oli minimoitava. Työn lopputulos on joustava mittausjärjestelmä, joka tuottaa luotettavaa tietoa ja on liitettävissä moniin muihin tutkimusvälineisiin.