شبیه‌سازی اعوجاج پس از ماشین‌کاری قطعات نازک و بلند با استفاده از روش مرگ المان‌ها در آباکوس به وسیله کدنویسی پایتون

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

2 استادیار مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

چکیده

فرآیند ماشین‌کاری قطعات نازک و بلند یکی از چالش‌های ‌بزرگ و مهم صنعت است. در هنگام انجام فرآیند ماشین‌کاری قطعات جدارنازک اعوجاج و تغییرفرم ایجاد شده در حین و پس از ساخت باعث معیوب شدن قطعه می‌گردد. یکی از بهترین و کم‌هزینه‌ترین روش‌ها جهت بررسی و کاهش این تغییر فرم‌ها روش المان محدود است. این پژوهش به بررسی روش‌های ماشین‌کاری قطعات جدارنازک و بدست آوردن شرایط لازم جهت بهبود این فرآیند به صورت عددی می‌پردازد. برای این منظور یک قطعه جدارنازک آلومینیومی با رعایت کلیه شرایط تست تجربی در نرم‌افزار آباکوس  به کمک کد‌نویسی در نرم‌افزار پایتون  شبیه‌سازی شد. در انجام شبیه‌سازی از تکنیکی نوین، به نام مرگ المان استفاده شده است. این تکنیک از شبیه‌سازی فرآیند جوشکاری الگو برداری شده و جهت شبیه‌سازی قطعه مذکور بسیار کاربردی است. شبیه‌سازی مذکور با لحاظ نمودن تمامی فاکتور‌های مؤثر انجام شده و نتایج تحلیل عددی فرآیند ماشین‌کاری با داده‌های تجربی مقایسه و صحه‌گذاری شد. بیشترین تغییر فرم برای تحلیل عددی 13 میلیمتر و برای تست تجربی 15 میلیمتر اعلام شد، که نشان می‌دهد نتایج حاصل از شبیه‌سازی تطابق نزدیکی با نتایج تست تجربی دارند. همچنین در راستای بهینه‌سازی و برطرف نمودن مشکلات ایجادشده در تست تجربی (تغییر فرم 15 میلیمتری) پیشنهاد استفاده همزمان از تکیه‌گاه غلتشی  به همراه گیربندی وکیومی مطرح و شبیه‌سازی لازم با درنظر گرفتن شرایط جدید انجام شد. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده میزان تغییر فرم تحلیل عددی با استفاده طرح پیشنهادی به میزان 8  برابر کمتر شده و به عدد 2 میلیمتر رسید.

کلیدواژه‌ها


[1] Tsai, Jer-Shyong and Liao, Chung-Li. Finite-element modeling of static surface errors in the peripheral milling of thin-walled workpieces. Journal of Materials Processing Technology, 94(2-3):235–246, 1999.
[2] Smith, Scott, Wilhelm, Robert, Dutterer, Brian, Cherukuri, Harish, and Goel, Gaurav. Sacrificial structure preforms for thin part machining. CIRP AnnalsManufacturing Technology, 61(1):379–382, 2012.
[3] Ning, He, Zhigang, Wang, Chengyu, Jiang, and Bing, Zhang. Finite element method analysis and control stratagem for machining deformation of thin-walled components. Journal of materials processing technology, 139(1- 3):332–336, 2003.
[4] Liu, Shaogang, Zheng, L, Zhang, ZH, and Wen, DH. Optimal fixture design in peripheral milling of thin-walled workpiece. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 28(7-8):653, 2006.
[5] Rai, Jitender K and Xirouchakis, Paul. Finite element method based machining simulation environment for analyzing part errors induced during milling of thin-walled components. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 48(6):629–643, 2008.
[6] Seguy, Sébastien, Campa, Francisco Javier, De Lacalle, Luis Norberto López, Arnaud, Lionel, Dessein, Gilles, and Aramendi, Gorka. Toolpath dependent stability lobes for the milling of thin-walled parts. International Journal of Machining and Machinability of Materials, 4:pp–377, 2008.
[7] Arnaud, Lionel, Gonzalo, Oscar, Seguy, Sébastien, Jauregi, Haritz, and Peigné, Grégoire. Simulation of low rigidity part machining applied to thin-walled structures. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 54(5-8):479–488, 2011.
[8] Joshi, Shrikrishna Nandkishor and Bolar, Gururaj. Threedimensional finite element based numerical simulation of machining of thin-wall components with varying wall constraints. Journal of The Institution of Engineers (India): Series C, 98(3):343–352, 2017.
[9] Aoyama, T and Kakinuma, Y. Development of fixture devices for thin and compliant workpieces. CIRP AnnalsManufacturing Technology, 54(1):325–328, 2005.
[10] Wu, Qiong, Li, Da-Peng, and Zhang, Yi-Du. Detecting milling deformation in 7075 aluminum alloy aeronautical monolithic components using the quasi-symmetric machining method. Metals, 6(4):80, 2016.
[11] Mashayekhi, M and Hedayati, H. Effect of welding sequence and hydrotest process on welding residual stresses in stainless steel sus304 pipes. 2011.
[12] Öktem, H, Erzurumlu, Tuncay, and Kurtaran, H. Application of response surface methodology in the optimization of cutting conditions for surface roughness. Journal of materials processing technology, 170(1-2):11–16, 2005.