Proper montage and geometrical parameters as a criterion for the computer aided design of manufacturing cycle for screws

Paper presents an application of numerical modelling to the design of the best manufacturing technology for fasteners. Imbus screw M6x20 was selected as an example. Since simulation of the one case of manufacturing requires very long computing times, application of classical mathematical optimization was not possible. Therefore, an approach known as variant optimization was applied. In this approach trial and error method is combined with the knowledge of the expert. The objective was to improve the shapes of the fibres in the forging and to improve the contact between the head of the screw and the material being joined. Finite element method was used to simulate the whole manufacturing chain. The model was validated and its good accuracy was confirmed. Various variants of the technology were simulated and new technological parameters were proposed, which gave noticeable improvement of the objective function.

---

W artykule przedstawiono zastosowanie numerycznego modelowania do projektowania najlepszej technologii wytwarzania elementów złącznych. Jako przykład do analizy wybrano śrubę imbusową M6x20. Ponieważ symulacja jednego przypadku wytwarzania śruby wymaga bardzo długich czasów obliczeń, zastosowanie klasycznych metod optymalizacji nie było możliwe. Dlatego zastosowano podejście znane jako optymalizacja wariantowa, w której metoda prób i błędów jest połączona z wykorzystaniem wiedzy eksperta. Celem optymalizacji była poprawa kształtu włókien oraz poprawa styku śruby z łączonym materiałem. Do symulacji cyklu wytwarzania śruby zastosowano metodę elementów skończonych. Weryfikacja modelu wykazała jego dobrą dokładność. Przeprowadzono symulacje różnych wariantów technologicznych i zaproponowano wariant, który dał znaczną poprawę funkcji celu.