Estudio preliminar de la implementación de la cinemática de una máquina ERIE para la simulación numérica del estirado de pieles en aeronáutica

Abstract

La industria aeronáutica se caracteriza por un nivel de precisión que pocos ámbitos industriales requieren, por ello, cada uno de los procesos de mecanización y fabricación de los materiales que a este fin se utilizan deben ser estudiados con exactitud. Además, la búsqueda constante de disminuir el peso ha fomentado el uso en todos los ámbitos industriales de perfiles y láminas o pieles de poco espesor de materiales ligeros como el aluminio, cuya geometría se obtiene mediante deformación plástica y en este caso de estudio mediante un proceso de estirado. En base a esta necesidad se fundamenta el presente documento, en el que se detalla el estudio preliminar de la implementación de la cinemática y el movimiento de una máquina de estirado de la marca ERIE, utilizada para conformar por deformación plástica perfiles y pieles de aluminio para uso aeronáutico, en el programa de elementos finitos Abaqus, sirviendo como base para el proceso de optimización de la programación numérica de dicha máquina. Buscando obtener los resultados que permitan estimar la forma final del perfil tras proceso y la recuperación elástica o springback, adaptando los parámetros cinemáticos de la máquina ERIE para disminuir los lotes de ensayos y perfiles desechados hasta conseguir la precisión deseada. Por tanto, se detallará el funcionamiento de dicho mecanismo, las bases de su modelado, pasando posteriormente a presentar los resultados obtenidos mediante las simulaciones realizadas en Abaqus, con las que se busca ejemplificar con dos simulaciones de estirado de pieles de aluminio dos casos de funcionamiento de la máquina, variando las condiciones de movimiento de las mordazas y la máquina en general, así como los resultados que proporcionan las simulaciones sobre el springback.

The aeronautical industry is characterized by a level of precision that few industrial fields require, so each of the machining and manufacturing processes of the materials used for this purpose must be studied with precision. In addition, the constant search to reduce weight has encouraged the use in all industrial fields of profiles and sheets or thin sheets of light materials such as aluminum, whose geometry is obtained by plastic deformation and in this case of study by means of a drawing process. Based on this need, the present document is based on a preliminary study of the implementation of the kinematics and motion of a stretch forming ERIE machine, used for the forming by plastic deformation of aluminum profiles and plates for aeronautical use, in the finite element program Abaqus, serving as a basis for the optimization process of the numerical programming of this machine. The aim is to obtain results that allow estimating the final shape of the profile after the process and the elastic recovery or springback, adapting the kinematic parameters of the ERIE machine to reduce the number of test batches and discarded profiles until the desired accuracy is achieved. Therefore, we will detail the operation of this mechanism, the basis of its modeling, and then we will present the results obtained by means of the simulations carried out in Abaqus, with which we will try to exemplify with two simulations of drawing of aluminum skins two cases of operation of the machine, varying the conditions of movement of the jaws and the machine in general, as well as the results provided by the simulations on the springback.