فهرست مطالب

مهندسی ساخت و تولید ایران - سال هفتم شماره 11 (بهمن 1399)

مجله مهندسی ساخت و تولید ایران
سال هفتم شماره 11 (بهمن 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/11/05
  • تعداد عناوین: 6
|
  • یاسر یوسف نژادیان، علی اکبر عظمتی* صفحات 1-8
    ربات استوارت در دسته ربات های موازی قرار دارد که شامل دو سکوی بالایی و پایینی می باشد که این دو سکو توسط 6 بازو و به وسیله ی مفاصل کروی به یکدیگر متصل شده اند. این ربات کاربرد گسترده ای در شبیه سازهای فضایی و پرواز دارد و با توجه به حساس بودن نتایج خروجی آن به کنترلر ضروری بود خطاها و نویز مسیرحرکتی ربات به حداقل می رسید. دراین پژوهش به ارایه یک روش نوین برای کنترل ربات ها و همچنین مدلی جامع برای شناسایی رفتار ارتعاشی می پردازیم. بنابراین طبق این مدل می توان ارتعاش را به راحتی و بدون ایجاد مشکل کنترل نمود، پس از دست یابی به معادلات دینامیکی و کنترلی بازوهای ربات، از آنالیز مودال به منظور کنترل ارتعاشات ربات استفاده شد. نتایج حاصل از نظر بازوهای صلب و انعطاف پذیردر نقاط مختلف بازوی ربات مورد بررسی قرار گرفت. مدلسازی با فرض استفاده از مدل دینامیکی سیستم و انعطاف پذیربودن حرکت بازوها و با بهره گیری از نرم افزار متلب انجام شد، این روش، نشان می دهد که، در ربات دارای اتصالات ارتجاعی به دلیل افزایش درجات آزادی، ارتعاشات نیز افزایش می یابد و در نتیجه کنترل آن نیاز به صرف انرژی بیشتری نسبت به مدل اتصال صلب به منظور کنترل مکان ربات دارد همچنین میزان خطای مسیر حرکت ربات نسبت به مسیر مرجع کمتر از 15 سانتیمتر و 3 درجه بود که این امر ناشی از کاهش ارتعاشات ربات با استفاده از روش آنالیز مودال بود.
    کلیدواژگان: ربات استوارت، کنترل حرکتی، کاهش ارتعاشات، آنالیز مودال
  • محمد سلیمانی فر، محمدجواد میرنیا*، مجید الیاسی صفحات 9-20

    امروزه در صنعت شکل دهی تولید قطعات با توزیع ضخامت و دقت هندسی مناسب، امری بسیار مهم و حایز اهمیت می باشد. در این تحقیق تمامی قطعات، بوسیله فرآیند نوینی بنام فرآیند شکل دهی تدریجی دو نقطه ای با استفاده از قالب انعطاف پذیرفرم داده می شوند. قالب انعطاف پذیر، قالبی بوده که از تعدادی پین سرکروی مجزا تشکیل شده که می توان ارتفاع هر یک از پینها را متناسب با هندسه مورد نظر تنظیم نمود. در ابتدا، تاثیر میزان ضخامت (0.5، 1.5، 3 و 6mm) و سختی (60 و 90Shore A) لایه های لاستیکی بر روی دو پارامتر توزیع ضخامت و دقت هندسی نمونه های فرم داده شده مطالعه شده است. سپس تاثیر چیدمان پین ها در قالب انعطاف پذیر با آرایش کامل و جزیی بر روی دو پارامتر ذکر شده مطالعه شده است. در انتها نیز به منظور فرم دادن هندسه ای کامل از یک قطعه، از استراتژی چند مرحله ای استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که دقت هندسی نمونه ای که بر روی لایه لاستیکی با ضخامت mm5/0 فرم داده می شود در مقایسه با ضخامت mm6 به میزان 78.3% بهبود یافته، اما میزان نازکشدگی این قطعه کار بیش از سایر قطعات می باشد. دقت هندسی قطعه کار نیز به هنگام استفاده از لایه های لاستیکی با سختی ShoreA90 در مقایسه با سختی Shore A60، به میزان 61.77% بهبود یافته اما توزیع ضخامت قطعه بطور یکسان می باشد. پین ها با آرایش کامل نسبت به چیدمان جزیی در قالب های انعطاف پذیردارای دقت هندسی و توزیع ضخامت مناسب تری هستند. استفاده از استراتژی چند مرحله ای در قالب انعطاف پذیر، عیب چروکیدگی را به همراه دارد.

    کلیدواژگان: فرآیند TPIF با استفاده از قالب انعطاف پذیر_ ضخامت لایه لاستیکی، سختی لایه لاستیکی، قالب با چیدمان جزیی، قالب با چیدمان کامل
  • ایمان محمودی نیا، حمید سلیمانی مهر*، عادل مقصودپور، شهرام اعتمادی حقیقی صفحات 21-33
    کیفیت سطح یکی از ویژگی های حایز اهمیت است که در ماشینکاری هر قطعه مد نظر قرار می گیرد. هندسه فرکتالی شاخه ای خلاقانه و کاربردی از ریاضیات نوین است. یکی از مهمترین ویژگی های هندسه فرکتالی، بعد فرکتال است. هدف بررسی اثر شدت جریان بر میزان زبری و سختی سطحی قطعه کار در فرآیند تخلیه الکتریکی با استفاده از آنالیز فرکتال است. به این منظور قطعاتی از جنس فولاد آلیاژی AISI316L توسط دستگاه اسپارک با شدت جریان های مختلف تحت عملیات ماشینکاری قرار گرفت. نمونه-ها را جهت بررسی کیفیت سطوح توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد تصویربرداری قرار داده شد. نتایج آزمایشگاهی و فرکتالی نشان داد که با افزایش 10برابری شدت جریان، میانگین زبری سطح حدود دو برابر و میزان سختی سطحی 8/0 برابر میشود. همچنین هرچه به شدت جریان افزوده می شود، انحراف از معیار و دامنه تغییرات سیگنال سطح افزایش و فرکانس تغییرات کاهش می یابد. این امر نشان می دهد میزان پستی و بلندی های سطح افزایش یافته و نقاط با ارتفاع و عمق بیشتری در سطح به وجود می آید و اصطلاحا سطح زبرتر می شود. درنتیجه افزایش زبری سطح و کاهش میزان سختی سطحی قطعه کارها سبب افزایش بعد فرکتالی سطوح ماشینکاری شده است.
    کلیدواژگان: ماشینکاری تخلیه الکتریکی، فولاد آلیاژی L 316، زبری سطح، سختی سطحی، آنالیز فرکتال
  • احمد عطایی، حامد احمدی*، امین فرخ آبادی صفحات 34-41
    سازه های مشبک کامپوزیتی بخاطر دارا بودن فوایدی همچون سفتی و استحکام بالا در عین سبکی، کاربرد وسیعی در صنایع هواپیماسازی، خودروسازی و کشتی سازی پیدا کرده اند. در این تحقیق به بررسی تجربی استحکام کمانشی پس از ضربه پانلهای تخت کامپوزیتی مشبک پرداخته شده است. برای این منظور پانل مشبک کامپوزیتی تقویت شده با ریب های مثلثی با سه ضخامت رویه 6 لایه، 12 لایه و 18 لایه طراحی، ساخته و مورد آزمایش قرار گرفت. برای هر دو تقویت کننده و رویه از الیاف شیشه نوع E و رزین اپوکسی استفاده شده است. نمونه های ساخته شده ابتدا تحت آزمایش ضربه سرعت پایین با بهره گیری از دستگاه سقوط وزنه قرارگرفتند و سپس آزمایش کمانش در راستای طولی روی نمونه ها انجام شد. با استفاده از نتایج بدست آمده مشاهده شد که با افزایش ضخامت رویه، زمانی که نمونه تحت بارگذاری قرار می گیرد، مکانیزم هایی چون شکست الیاف، لایه لایه شدگی و ترک ماتریسی، نیرو و میزان انرژی بیشتری می طلبد. و علی رغم افزایش میزان بیشینه نیرو در نمونه های 18 لایه، میزان استحکام بر واحد وزن نمونه ها نسبت به نمونه 12 لایه کاهش و نسبت به نمونه با رویه 6 لایه افزایش می یابد. بنابراین میتوان نسبت ضخامت تقویت کننده به ضخامت رویه برابر 4 به عنوان نسبت بهینه نتیجه گرفت.
    کلیدواژگان: سازه های کامپوزیتی مشبک، کمانش پس از ضربه، ضربه سرعت پایین
  • محمد نعمتی، احسان شکوری، پیام سرائیان* صفحات 42-51
    سرامیک های پیشرفته به دلیل برخورداری از ویژگی هایی نظیر استحکام بالا، پایداری در دماهای بالا، مقاومت بالا در برابر خوردگی و خواص مغناطیسی و الکتریکی منحصربه فرد، در ساخت قطعات خاص و استراتژیک کاربرد ویژه ای دارند. کاربید بور، ماده ای کریستالی تیره مایل به سیاه است که پس از الماس و نیترید بور مکعبی، سخت ترین ماده شناخته شده محسوب می گردد. با توجه به ویژگی ها و سختی بالای کاربید بور و توانایی خاص فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتریکی در ماشین کاری مواد سخت و ایجاد شکل های پیچیده، در این پژوهش به بررسی تجربی و آماری تاثیر پارامترهای شدت جریان و زمان روشنی پالس بر زبری سطح و نرخ براده برداری نمونه های تهیه شده از کاربید بور پرداخته شده است. نتایج حاصل از آزمایش های انجام شده نشان داد، شدت جریان بیشترین تاثیر را بر زبری سطح و نرخ براده برداری نمونه ها داشته است و همچنین مقایسه تصاویر میکروسکوپی از سطح نمونه های ماشین کاری شده نیز نشان داد که افزایش شدت جریان، افزایش ترک ها و اندازه حفره ها را به همراه داشته است. به طوری که، با افزایش شدت جریان از 16 آمپر به 24 آمپر، میانگین اندازه حفره ها، در حدود 30% افزایش یافته است و ادامه روند افزایش شدت جریان به 32 آمپر، سبب افزایش میانگین اندازه حفره ها در حدود 8% شده است. همچنین طی بهینه سازی انجام شده به روش فاکتوریل، مقدار بهینه برای نرخ براده برداری و زبری سطح نمونه ها به ترتیب، 2.45 میلی متر مکعب بر دقیقه و 4.30 میکرومتر بدست آمده است.
    کلیدواژگان: ماشین کاری تخلیه الکتریکی، کاربید بور، نرخ براده برداری، زبری سطح
  • مهدی صفری*، محمود فرزین صفحات 52-65
    در این پژوهش، خمکاری به کمک لیزر ورقهای ترکیبی ماشینکاری شده به وسیله آزمایش های تجربی و شبیه سازی های عددی مورد بررسی قرار گرفته است. باید توجه داشت که به دلیل وجود ضخامت های متفاوت در ورقهای ترکیبی ماشینکاری شده، خمکاری به کمک لیزر این ورقها در مقایسه با ورقهای ساده ی یکپارچه پیچیده تر می باشد. همچنین پدیده خمش چند منحنی که غیر یکنواختی تغییر شکل ها در جهت عرضی می باشد به صورت محسوس تری در خمکاری به کمک لیزر ورقهای ترکیبی ماشینکاری شده نسبت به ورقهای یکپارچه دیده می شود. در این مقاله، یک روش جدید تابش دهی بر مبنای تغییر سرعت اسکن لیزر برای خمکاری به کمک لیزر ورقهای ترکیبی ماشینکاری شده پیشنهاد شده است. ثابت می شود که با استفاده از روش تابش دهی پیشنهاد شده، اختلاف در زاویه خمش قسمت های نازک و ضخیم ورقهای ترکیبی ماشینکاری شده و همچنین پدیده خمش چند منحنی به شدت کاهش یافته است. نتایج زوایای خمش و پدیده خمش چند منحنی با در نظر گرفتن مکانیزم های خمشی متفاوت در قسمت های نازک و ضخیم ورق ترکیبی ماشینکاری شده ثابت می کنند که روش تابش دهی پیشنهاد شده، روش مناسبی برای خمکاری به کمک لیزر ورقهای ترکیبی ماشینکاری شده می باشد.
    کلیدواژگان: خمکاری به کمک لیزر، ورقهای ترکیبی ماشینکاری شده، الگوی اسکن، پدیده خمش چند منحنی، زاویه خمش
|
  • Yasser Yousefnejadian, Aliakbar Azemati * Pages 1-8
    Stewart robot falls into the category of parallel robots, consisting of two upper and lower platforms. The top platform, the moving platform and the bottom platform, are fixed, with the two arms connected by six spheres with spherical joints. In this study, we present a novel method for controlling robots and a comprehensive model for vibration detection. After developing the governing equations of the robot arms, we performed a modal analysis to control the robot position. The results of rigid and flexible arms in different parts of the robot arm using the aforementioned controller were studied. Comparing the results, it can be said that in the robot model with elastic joints, due to the increase in degrees of freedom, the level of vibrations increased, thus, controlling the robots with elastic joints is more demanding than the that in the corresponding robot with rigid joints.. Also, by applying perturbations to the system, it was found that the performance of the controller was affected by disturbances to the system and the location error was increased. Finally, it can be stated that in the control system, determining the optimal coefficients in the relationships plays a major role in the performance of the controller. Keywords
    Keywords: Stewart Robot, tracking control, Vibration Reduction, Modal Analysis
  • Mohammad Soleimanifar, Majid Elyasi Pages 9-20

    Nowadays, in metal forming industries, the production of parts with proper thickness distribution and geometric accuracy is very important and significant. In this research, all parts are formed by a new process called two-point incremental forming process using a flexible die. Flexible die, is a die that consists of a number of separate overhead pins that can be adjusted by the height of each pin according to the desired geometry. First, the effect of the thickness (0.5, 1.5, 3 and 6mm) and hardness (60 and 90Shore A) of rubber layers on the two parameters of thickness distribution and geometric accuracy of the formed samples has been studied. The effect of the arrangement of the pins in a flexible die with full and partial layout on the two mentioned parameters has been studied. The results show that the geometric accuracy of the sample formed on the rubber layer with a thickness of 0.5mm has been improved by 78.3% compared to the thickness of 6mm, but the degree of thickness of this workpiece is more than other parts. Geometric accuracy of the workpiece is also improved by 61.77% when using a rubber layer with a hardness of 90Shore A compared to a hardness of 60Shore A, but the thickness distribution of the workpiece is the same. The pins with full arrangement have a better geometric accuracy and thickness distribution than the partial arrangement in a flexible die. Using a multi-step strategy in a flexible die has the disadvantage of wrinkling.

    Keywords: TPIF process with flexible die thickness rubber layer, Hardness of the rubber layer, Die with partial arrangement, Die with full arrangement
  • Iman Mahmoudinia, Hamid Soleimanimehr *, Adel Maghsoudpour, Shahram Etemadi Haghighi Pages 21-33
    Smoothness of the machined surface is an important feature in machining. Fractal geometry is a creative and practical branch of modern mathematics. One of the most important features of fractal fractal geometry is the fractal dimension. The purpose of this study is to investigate the effect of current intensity on the surface hardness and roughness of steel workpiece in the process of electric discharge using fractal analysis. For this purpose, parts of alloy steel AISI316 L were machined by Spark. Then, the samples were imaged microscopically to evaluate the quality of the machined surfaces by scanning electron microscopy (SEM). The results of experiments and fractal analysis showed that with 10 times increase in current intensity, average surface roughness increased about twice and surface hardness decreases 0.8 times.Also, increasing current intensities increased the standard and amplitude of surface signal while, the frequency of changes is decreased. This indicates that the level and height of the surface are increased and points of higher altitude and depth are created at the surface which means that the surface has become rougher. As a result, increasing the surface roughness and reducing the surface hardness of the workpiece has increased the fractal dimension of machining surfaces.
    Keywords: Electrical Discharge Machining, Stainless Steel 316 L, Surface roughness, Surface Hardness, fractal analysis
  • Ahmad Ataei, Hamed Ahmadi *, Amin Farrokhabadi Pages 34-41
    Composite lattice structures are widely used in the aerospace, automobile and marine industries due to their benefits such as high stiffness and strength with light weight. In this study buckling strength after impact of grid stiffened composite panels was investigated experimentally. For this purpose, grid stiffened composite panels with iso-grid reinforced lattice and three types of skin thickness of 6, 12 and 18 layers were designed, fabricated and tested. E-glass fibers and epoxy resin was used for both ribs and skin. At first, the specimens were subjected to a low velocity impact and then the buckling test was carried out. From results it is concluded that with increasing the thickness of skin, failure mechanisms such as fiber breakage, delamination, matrix cracking consumes more energy. But, by considering the weight, the buckling strength per weight of the specimen was maximum for the specimen with 12 layers for skin. More explanation about failre mechanisms are included in the manuscript.
    Keywords: Grid Stiffened Composite panels, buckling After Impact, Low velocity impact
  • Mohammad Nemati, Ehsan Shakouri, Payam Saraeian * Pages 42-51
    Advanced ceramics have special applications in the manufacture of special and strategic parts due to their characteristics such as high strength, stability at high temperatures, high corrosion resistance and unique magnetic and electrical properties. Boron carbide is a dark crystalline material that is the hardest known material after diamond and cubic boron nitride. Due to the high characteristics and hardness of boron carbide and the special ability of the electrical discharge machining process in machining hard materials and creating complex shapes, in this study, the effect of peak current parameters and pulse -on time on surface roughness and material removal rate of samples prepared from boron carbide has been investigated experimentally and statistically. The results of the experiments showed that the peak current had the greatest effect on the surface roughness and material removal rate of the samples and also the comparison of microscopic images of the surface of the machined samples showed that the peak current has increased the cracks and the size of the cavities. Thus, with the increase of peak current from 16 ampere to 24 ampere, the average size of the cavities has increased by about 30% and the continuation of the process of increasing the current intensity to 32 ampere has increased the average size of the cavities by about 8 %. Also, during the factorial optimization, the optimal values for the sampling material removal rate and surface roughness of the samples were 2.45 mm3 / min and 4.30 μm, respectively.
    Keywords: Electrical discharge machining (EDM), Boron carbide, Material removal rate, Surface roughness
  • Mehdi Safari *, Mahmoud Farzin Pages 52-65
    In this work, the laser bending of tailor machined blanks has been investigated with experimental tests and finite element simulations. It should be noted because of presence of different thicknesses in the tailor machined blanks, their laser bending process is more complicated than the monolithic sheets. In addition, multi-curvature bending phenomenon that is the non-uniformity of deformations in the transverse direction can appear more considerably in the laser bending process of tailor machined blanks than the monolithic sheets. In this paper, a new irradiating scheme has been proposed based on laser scanning speed variations for laser bending of tailor machined blanks. It is proved that with the proposed irradiating method, the differences in the bending angles of thin and thick sections of tailor machined blanks and also multi-curvature bending phenomenon has been extremely decreased. The results of bending angle and multi-curvature bending phenomenon with considering the different mechanisms in thin and thick sections of tailor machined blank demonstrate that the proposed irradiating scheme is an appropriate method for laser bending of tailor machined blanks.
    Keywords: Laser bending, Tailor machined blank, Irradiating scheme, Multi-Curvature bending phenomenon, bending angle