فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال بیست و سوم شماره 5 (اردیبهشت 1402)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال بیست و سوم شماره 5 (اردیبهشت 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/02/24
  • تعداد عناوین: 6
|
  • نیما اسدی، حمید سلیمانی مهر*، محمد رستگارفر صفحات 275-281

    عدم تکرار پذیری نتایج اندازه گیری شده یک قطعه توسط آزمایشگاه های مرجع مشکلی است که اکثرا در کارگاه های تولیدی باعث ایجاد اختلاف نظر و شک و شبهه در تنظیم دستگاه های تولیدی با نتایج ارایه شده توسط آزمایشگاه ها می گردد. در این مقاله به بررسی تاثیر پارامترهای هندسی ایجاد شده در اثر ماشینکاری بر توانایی اندازه گیری ابزارهای کنترلی از طریق روش های آماری مهندسی کیفیت پرداخته می شود، بدین صورت که ابتدا قطعاتی تحت فرآیند سورخکاری و داخل تراشی قرار گرفتند، پس از اندازه گیری های دقیق قطر سوراخ، انحراف هندسی با عنوان استوانه ای بودن برابر 0.01 میلیمتر بدست آمد. سپس با دو سیستم اندازه گیری متداول گیج بادی (AIR GAUGE) و دستگاه اندازه گیری مختصات ((CMM تحت بررسی قرار گرفت و توانایی ابزارهای اندازه گیری از طریق نرم افزار مینی تب محاسبه شد. قابلیت (Cg) گیج بادی در کنترل قطر سوراخ ماشینکاری شده برابر 0.27 و قابلیت دستگاه CMM در کنترل قطر مذکور برابر 0.28 است. پس از حذف پراکندگی ناشی از پارامترهای هندسی جهت محاسبه توانایی ابزارهای اندازه گیری، میزان توانایی ابزارها تا 1.20 در گیج بادی و 1.05 در دستگاه C.M.M  بهبود یافتند، لازم به ذکر است در این بررسی پس از حذف خطای قطعه کار، عدم تکرار پذیری در گیج بادی نیز از 74% به عدد 16.66% و در دستگاه اندازه گیری سه بعدی از 70.80% به 19.13% ارتقاء یافت.

    کلیدواژگان: تلرانس هندسی، ماشینکاری، روش تحلیل سیستم اندازه گیری، قابلیت سیستم اندازه گیری
  • حجت جعفری، صادق الهامی جوشقان*، مسعود فرحناکیان صفحات 283-292

    آیینه های فلزی و به ویژه آلومینیومی، بدلیل خواص مطلوب از جایگاه ویژه ای در صنایع اپتیک برخوردار می باشند که این موضوع مستلزم برخورداری از سطوحی با پرداخت بسیار بالا است. یکی از روش های آماده سازی آیینه های آلومینیومی، تراشکاری با ابزار الماس می باشد. در تحقیق حاضر، فرآیند ساخت آیینه های آلومینیومی گرید 6061 با استفاده از ابزار الماس و فرآیند تکمیلی پولیش به منظور رسیدن به سطوحی با خواص اپتیکی مطلوب و بازه زمانی ساخت کوتاه تر مورد مطالعه قرار گرفته است. در قسمت اول، بازه موثر پارامترهای ماشینکاری مشخص شد. نتایج نشان داد که بازه پیشروی کمتر از 5 میکرومتر بر دور، شعاع لبه برش بین 0.2 تا 0.8 میلیمتر و سرعت دورانی 2250 دور بر دقیقه، تاثیر بیشتری بر پرداخت سطح دارند. در قسمت دوم آزمایش ها، ابتدا فرآیند تراشکاری با پارامترهای موثر، انجام گردیده و در ادامه فرآیند پولیشینگ به عنوان پرداخت نهایی اعمال شد. پرداخت سطح با دو پارامتر زبری سطح و معیار تداخل سنجی سطح ارزیابی می گردد. نتایج میانگین زبری سطح نشان داده شد که بهترین شرایط تراشکاری برای رسیدن به حداقل زبری سطح، پیشروی 1.5 میکرومتر بر دقیقه و شعاع لبه 0.8 میلیمتر می باشد.

    کلیدواژگان: آینه آلومینیومی، تراش کاری با ابزار الماس، پولیش، زبری سطح، تداخل سنجی
  • مرتضی زندی پور، حمید سلیمانی مهر*، سعید امینی صفحات 293-298

    سوراخکاری به کمک ارتعاش آلتراسونیک یک روش جدید و یکی از فرآیندهای نوین و نوید بخش، برای ماشینکاری فلزات به خصوص آلیاژهای فلزی با قابلیت ماشینکاری پایین می باشد. در این تحقیق، با استفاده از یک مجموعه مطالعات آزمایشگاهی، تاثیر استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک روی نیروی لازم برای سوراخکاری قطعه کارهای جدار نازک آلومینیوم با سه ضخامت متفاوت در سه سرعت دوران مختلف و چهار نرخ پیشروی متفاوت بررسی شده است. نتایج نشان داد که در دو قطعه کار آلومینیوم 1 و 5/1 میلیمتر، استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک عموما باعث کاهش نیروی محوری شده است اما در قطعه کار 2 میلیمتری در مورد اثر اضافه کردن ارتعاشات آلتراسونیک نمی توان اظهار نظر قطعی نمود. به بیان دیگر می توان گفت که اضافه کردن ارتعاشات آلتراسونیک با دامنه و فرکانس ثابت اثر یکسانی بر سوراخکاری در شرایط متفاوت ندارد و برای رسیدن به مطلوب ترین حالت سوراخکاری باید مشخصات ارتعاش بهینه مورد مطالعه قرار گیرد.

    کلیدواژگان: سوراخ کاری، ارتعاشات آلتراسونیک، قطعه کار جدار نازک آلومینیوم، نیروی محوری
  • مهران محبوب خواه*، فرهاد خبازی براب، علی فتحی، محمدحسین علی نقی پور صفحات 299-306

    فرآیند لایه نشانی ذوبی (FDM) به دلیل هزینه پایین و همچنین قابلیت تولید با محدوده وسیعی از مواد پلیمری گرمانرم، برای نمونه سازی سریع بسیار مناسب است. برای ساخت برخی قطعات پیچیده و افزایش کیفیت، می توان با افزایش درجات آزادی حرکتی پرینتر بیش از سه محور، امکان چاپ مدل پیچیده در جهات مختلف را بوجود آورد. برای این منظور در این مقاله یک پرینتر سه بعدی پنج درجه آزادی معرفی و طراحی و ساخت آن مورد بررسی قرار گرفته و قابلیت هایی که این پرینتر نسبت به سایر پرینترهای سنتی دارد مورد بحث قرار گرفته است. پرینتر معرفی شده در مقاله یک مکانیزم موازی چهار درجه آزادی است که با اضافه شدن یک درجه آزادی دورانی به سکوی متحرک مجموعا دارای پنج درجه آزادی حرکتی می باشد. به منظور ایجاد مسیر حرکت پرینتر سه بعدی با پنج درجه آزادی، نرم افزار کم با زبان برنامه نویسی پایتون توسعه داده شده است که برنامه حرکتی مسیر مورد نیاز برای پرینت قطعه را تولید می کند. برای کنترل سخت افزاری پرینتر، یک نرم افزار بر پایه چارچوب نرم افزار منبع باز رپیتایر طراحی شده است. نرم افزار اصلی رپیتایر تنها سه محور حرکتی را کنترل می کند، در حالیکه با تغییرات ایجاد شده در این نرم افزار، امکان کنترل پنج محور و همچنین اضافه کردن سینماتیک معکوس به آن فراهم گردیده است. با استفاده از این نرم افزار امکان پرینت قطعه با استفاده از پنج محور حرکتی و بدون نیاز به تکیه گاه وجود دارد.

    کلیدواژگان: پرینتر 3 بعدی پنج درجه آزادی، فرآیند FDM، مکانیزم موازی
  • حمیدرضا حیدری*، طاهره قهری صارمی، طیبه قهری صارمی صفحات 307-316

    دست انسان یکی از پیچیده ترین اندام های بدن انسان است که قادر به انجام وظایف ماهرانه می باشد. ماهرانه عمل کردن به ویژه گرفتن یک توانایی حیاتی برای ربات ها محسوب می شود. با این حال، گرفتن اشیاء توسط دست ربات یک مسیله چالش برانگیز است. بسیاری از محققان از روش های یادگیری عمیق و بینایی کامپیوتری برای حل این مسیله استفاده کرده اند. این مقاله یک دست ربات 5 درجه آزادی انسان نما را ارایه می دهد. دست رباتیک با استفاده از پرینتر سه بعدی ساخته شده و برای حرکت انگشتان از 5 سروو موتور استفاده می شود. به منظور سادگی دست رباتیک، سیستم انتقال مبتنی بر تاندون انتخاب شده که به انگشتان دست ربات اجازه خمش و کشش می دهد. هدف این مقاله استفاده از الگوریتم یادگیری عمیق برای گرفتن نیمه خودکار اشیای مختلف می باشد. در این راستا یک ساختار شبکه عصبی کانولوشن با بیش از 600 تصویر آموزش داده می شود. این تصاویر توسط یک دوربین نصب شده بر روی دست ربات جمع آوری شده است. سپس عملکرد این الگوریتم در شرایط مشابه روی اشیای مختلف آزمایش می شود. در نهایت دست رباتیک قادر به گرفتن موفقیت آمیز با دقت 85 درصد می باشد.

    کلیدواژگان: یادگیری عمیق، گرفتن، شبکه عصبی کانولوشن، دست ربات، بینایی کامپیوتر
  • مهران محبوب خواه*، مهدی طیاری صفحات 317-322

    یکی از راهکارهای افزایش انعطاف پذیری و دقت در ماشین کاری، استفاده از ماشین ابزارهای با درجات آزادی بیش از سه محور است. ماشین های فرز با سازوکار موازی، سفتی و انعطاف  پذیری بالایی دارند و در صورت داشتن درجات آزادی بیشتر، قابلیت ماشین کاری قطعات پیچیده را هم خواهند داشت. کالیبراسیون این نوع از دستگاه ها افزایش دقت و تکرارپذیری قطعات تولیدی را  امکان  پذیر می سازد. در این مقاله یک دستگاه فرز چهار درجه آزادی با سازوکار موازی معرفی و آزمایش  هایی برای تشخیص خطاهای حرکتی ریل های آن انجام شده است. پس از تعیین میزان خطاهای هر محور حرکتی و سپس اعمال ضرایب خطایی در کنترلر دستگاه، مجددا خطاهای حرکتی دستگاه اندازه گیری شده است. همچنین میزان مستقیم بودن حرکتی ماشین ابزار اندازه گیری شده است و با تنظیمات سخت افزاری و جابجایی موقعیت لیمیت سوییچ ها، میزان مستقیم بودن مجددا بررسی شده است. انجام کالیبراسیون نشان داده که خطاهای دستگاه به میزان چشمگیری کاهش داده شده است. این فرآیند باعث افزایش دقت در محورهای حرکتی دستگاه فرز شده است.

    کلیدواژگان: مکانیزم موازی، دستگاه فرز، کالیبراسیون، قطعات پیچیده
|
  • Nima Asadi, Hamid Soleimanimehr*, Mohammad Rastegarfar Pages 275-281

    The non-reproducibility of the measured results of a work piece by reference laboratories is a problem that often causes differences of opinion in production workshops and doubts about the adjustment of production devices with the results provided by laboratories. In this paper, the effect of geometric parameters created by machining on the ability to measure control tools through statistical techniques of quality engineering is investigated, so that first a piece was subjected to drilling and machining, after measurements The exact diameter of the hole with geometric deviation was determined to be cylindrical error to 0.01 mm. Then it was examined with two common measuring systems of air gauge and coordinate measuring machine (CMM) and the capability of the instruments was calculated as follows through the mini-tab software. Capability of air gauge (Cg) in measuring the diameter of hole was 0.27 and capability of CMM device in controlling the said diameter was 0.28. After removing the scattering caused by geometric parameters to calculate the ability of measuring instruments, The power of the instruments was improved to 1.20 in the wind gauge and 1.05 in the CMM and finally, by removing or reducing the geometrical error of the work piece, It should be noted that in this study, after removing the error of workpiece the lack of repeatability in the air gauge increased from 74% to 16.66% and in the coordinate measuring machine (CMM) from 70.80% to 19.13%.

    Keywords: Geometric dimension, Machining, MSA technique, Ability of measuring device
  • Hojjat Jafari, Sadegh Elhami*, Masoud Farahnakian Pages 283-292

    Metal and especially aluminum mirrors have wide applications in the optical industry due to their desirable properties, hence requiring very high polished surfaces. One of the methods of preparing aluminum mirrors is single-point diamond turning. In this research, the manufacturing process of 6061-grade aluminum mirrors has been studied using diamond turning and consequent polishing process in order to reach surfaces with acceptable optical properties. In the first part, the effective range of turning parameters was determined. The results showed that the feed values less than 5 µm/rev, the cutting edge radius between 0.2 and 0.8 mm, and the rotational speed of 2250 rpm have a greater effect on the surface roughness. In the second part of the research, initially, the turning process was performed with effective parameters and then the polishing process was applied as the final finishing process. Surface finish is evaluated by surface roughness and surface interferometry parameters. The results showed that the smaller surface roughness after the diamond tool turning process led to higher optical properties after the final polishing process. The lowest PV value equal to 0.293 µm was obtained by diamond turning with 1.5 µm/rev and a cutting edge radius of 0.8 mm.

    Keywords: Aluminium mirror, Diamond turning, Polishing, Surface roughness, Interferometry
  • Morteza Zandipour, Hamid Soleimanimehr*, Saeed Amini Pages 293-298

    Ultrasonic vibration assisted drilling is a new technique, and one of the modern and promising processes for drilling metals, especially metal alloys with low machinability. In this paper, a set of laboratory tests is used to investigate the effect of using ultrasonic vibrations on the force required for drilling of the thin aluminum specimens. For this purpose, three aluminum workpieces with different thickness are drilled under three different rotation speeds, and four different penetration rates. The results showed that in two aluminum workpieces, 1 and 1.5 mm, the use of ultrasonic vibrations generally reduced the axial force, but in the 2 mm workpiece, it is impossible to understand a meaningful effect of applying ultrasonic vibrations. In other words, it can be said that adding ultrasonic vibrations with constant amplitude and frequency does not have the same effect on drilling in different conditions, and to reach the most efficient drilling; the characteristics of optimal vibration should be studied.

    Keywords: Drilling, Ultrasonic Vibration, Thin Aluminum Workpieces, Axial force
  • Mehran Mahboubkhah*, Farhad Khabazi Barab, Ali Fathi, Mohammda Hosein Alinaghipour Pages 299-306

    Fused deposition modeling (FDM) is one of the most common 3D printings technologies. Low cost and the ability to produce models using wide range of thermoplastic polymers, makes this process suitable for rapid prototyping and manufacturing some commercial parts. The manufacturing complicated parts and increasing their qualities are possible, using more than three degrees of freedom printers. In this paper, a 5-DOF 3D printer is introduced. The mechanism of this printer is 4-DOF parallel mechanism with one additional degree of freedom resulting from rotation of printer bed about Z-axis. In order to generate tool path for 5-DOF printer, a CAM software was developed with python. For controlling the printer, control software was designed based on open-source Repetier framework. Since original framework only supports 3-axis printers, source code needed to be changed such as extending source code to support 5-axis and adding mechanism inverse kinematics. By using this 5-Dof mechanism, the prints of complicated parts without using the support are possible.

    Keywords: 5-DOF 3D Printer, FDM Process, Parallel Mechanism
  • Hamidreza Heidari*, Tayebeh Ghahri Saremi, Tahereh Ghahri Saremi Pages 307-316

    The human hand is one of the most complex organs of the human body, capable of performing skilled tasks. Manipulation, especially grasping is a critical ability for robots. However, grasping objects by a robot hand is a challenging issue. Many researchers have used deep learning and computer vision methods to solve this problem. This paper presents a humanoid 5-degree-of-freedom robot hand for grasping objects. The robotic hand is made using a 3D printer and 5 servo motors are used to move the fingers. In order to simplify the robotic hand, a tendon-based transmission system was chosen that allows the robot's fingers to flexion and extension. The purpose of this article is to use deep learning algorithm to grasping different objects semi-automatically. In this regard, a convolutional neural network structure is trained with more than 600 images. These images were collected by a camera mounted on the robot's hand. Then, the performance of this algorithm is tested on different objects in similar conditions. Finally, the robot hand is able of successfully grasping with 85% accuracy.

    Keywords: Deep learning, Grasping, Convolutional neural network, Robot hand, Computer vision
  • Mehran Mahboubkhah*, Mehdi Tayyari Pages 317-322

    Employing machine tools with more than three degrees of freedom, is one of the effective methods for increasing the flexibility and accuracy of the machining parts. The milling machines with parallel mechanisms and higher degrees of freedom, have great stiffness and flexibility and also have great capability in the machining of the complicated parts. The calibration of this type of device, allows for increasing the accuracy and repeatability of the produced parts. In this article, a 4DOF milling machine with a parallel mechanism is introduced and necessary tests are performed to detect the movement errors of its rails. Again, the movement errors of the device have been measured by means of a dial indicator on a fixed part of the device using a magnetic base for positioning and linear movement of the device, and the measurement of errors after calibration has shown that the errors of the device have been significantly reduced. And it has increased the accuracy of the movement axes of the milling machine. Furthermore, the straightness of the axes is measured using a dial indicator and the error compensations are done. It is shown that the straightness of each axis with the adjustment of limit switches are improved very well.

    Keywords: Milling Machine, Parallel Mechanism, Calibration, Complicated Parts