رساله دکتری مهندسی مکانیک- ساخت و تولید درباره شبیه سازی اجزای محدود

دانلود متن کامل پایان نامه

دانشگاه مازندران

رساله دکتری

مهندسی مکانیک- ساخت و تولید

عنوان رساله

یک روش آزمایشگاهی- شبیه سازی اجزای محدود برای شکل‌دهی قطعات مخروطی نوک تیز

دانشجو :

*****

استاد راهنما :

دکتر محمد بخشی جویباری

استادان مشاور :

دکتر سلمان نوروزی

دکتر سید جمال حسینی پوربرای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

چکیده

شکل دهی قطعات مخروطی در صنعت یکی از زمینه‌های پیچیده و دشوار فرآیند‌های شکل دهی فلزات محسوب می‌شود. به علت تماس کم سطح ورق با سنبه در مراحل اولیه شکل دهی، تنش زیادی به ورق اعمال شده که ممکن موجب پارگی آن گردد. بعلاوه، از آنجا که بخش عمده ای از سطح ورق در ناحیه بین نوک سنبه و ورق‌گیر آزاد است، در صورت کشیده شدن ورق، در دیواره قطعه مخروطی چروک ایجاد می‌شود. به همین دلیل این قطعات را در صنعت عموماً با روش اسپینینگ، شکل دهی انفجاری یا با کشش عمیق چند مرحله ای شکل می دهند. هر یک از روشهای موجود در صنعت دارای محدودیت‌هایی می‌باشد. بویژه برای تولید قطعات مخروطی نوک‌تیز این روشها با محدودیت‌های جدی‌تری مواجه هستند.در زمینه شکل دهی قطعات مخروطی تحقیقات محدودی انجام شده است. در این پایان‌نامه، شکل دهی قطعات مخروطی، بویژه قطعات مخروطی نوک‌تیز با استفاده از یک روش جدید مورد مطالعه قرار گرفته است. در این روش جدید از دو مرحله برای شکل‌دهی قطعه استفاده شده است. در مرحله اول، با استفاده از روش هیدروفرمینگ قطعه مخروطی پیش‌فرم شکل داده می‌شود. در مرحله دوم، با ارائه یک روش جدید کشش عمیق مجدد، شکل‌دهی قطعات مخروطی نوک‌تیز انجام گردیده است.جهت دستیابی به هندسه پیش‌فرم مطلوب، ضروری بود تا تاثیر پارامترهای قالب و فرآیند تعیین ‌گردد. در این راستا از روش شبیه‌سازی اجزای محدود و مراحل تجربی استفاده گردیده است. با بدست آمدن چگونگی تاثیر این پارامتر‌ها و نوآوری حاصل از رساله، امکان شکل‌دهی قطعه مخروطی با نسبت زیاد میسر گردید. نتایج نشان داده‌است که با روش ارایه شده قطعه مخروطی با نوک‌تیز و با حداکثر کاهش ضخامت 12% شکل داده شد. برای بررسی قابلیت تعمیم روش ارائه شده، دو قطعه مخروطی با مقیاس کوچکتر و بزرگتر مورد آزمایش قرار گرفت و نشان داده شده است که نتایج قابل توسعه می‌باشد.واژگان کلیدی: هیدروفرمینگ ورق، قطعات مخروطی، کشش عمیق هیدرودینامیکی، شبیه‌سازی اجزای محدود فهرست مطالب قدردانی  ث‌چکیده ج‌کلیات  11-1- مقدمه.. 21-2- معرفی روش‌های اصلی هیدروفرمینگ ورق.. 41-2-1- روش‌های ماتریس - سیال.. 51-2-1-1- هیدروفرمینگ استاندارد (هیدروفرمینگ با دیافراگم لاستیکی) 51-2-1-2- کشش عمیق هیدرومکانیکی -هیدرواستاتیکی... 61-2-1-3- روش کشش عمیق هیدرومکانیکی- هیدرودینامیکی... 71-2-1-4- کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی... 81-2-1-5- کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار یکنواخت روی ورق... 91-2-1-6- کشش عمیق هیدروریم.. 101-2-2- روش‌های هیدروفرمینگ سنبه - سیال.. 111-2-3- روش ترکیبی هیدروفرمینگ.... 121-3- مروری بر پژوهشهای انجام شده در زمینه هیدروفرمینگ ورق.. 121-4- مروری بر پژوهش‌های انجام شده در زمنیه شکل‌دهی قطعات مخروطی... 321-5- تعریف مساله و اهداف پایان نامه.. 481-6- مراحل انجام رساله.. 50فصل 2- فصل2  52مراحل آزمایشگاهی  522-1- مقدمه.. 532-2- انتخاب نوع روش هیدروفرمینگ برای شکل‌دهی قطعات مخروطی... 532-3- معرفی دستگاه و تجهیزات... 542-3-1- ماشین شکل‌دهی.. 542-3-2- مجموعه قالب... 552-3-3- قطعات مجموعه قالب... 572-3-4- سیستم تولید فشار. 582-4- دستگاه‌های اندازه‌گیری... 612-4-1- دستگاه ضخامت سنج.. 612-4-2- دستگاه پروفیل پروژکتور. 612-5- آزمایش کشش..... 62فصل3  65فصل 3- شبیه‌سازی اجزای محدود 653-1- مقدمه.. 663-2- معرفی نرم افزار شبیه‌سازی... 663-3- مراحل شبیه‌سازی... 663-3-1- ایجاد مدل هندسی.. 673-3-2- خصوصیات ماده (ورق) 683-3-3- مونتاژ قطعات... 683-3-4- مراحل شکل‌دهی.. 693-3-5- تعیین تماس بین سطوح.. 703-3-6- شرایط مرزی و بارگذاری.. 703-3-7- شبکه بندی.. 733-3-8- تحلیل فرآیند. 753-4- ناهمسانگردی در ورق.. 76فصل 4- نتایج و بحث   784-1- مقدمه.. 794-2- انتخاب نوع فرآیند هیدروفرمینگ.... 794-3- تایید شبیه‌سازی... 814-4- بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر شکل‌دهی قطعه مخروطی... 824-4-1- مقدمه. 824-4-2- بررسی تاثیر مسیر فشار. 844-4-3- بررسی تاثیر سرعت سنبه. 1004-4-4- بررسی اثر پیش‌بشکه‌ای.. 1064-4-5- تاثیر پارامتر‌های مجموعه قالب... 1084-4-5-1- تاثیر زاویه مخروط سنبه.. 1084-4-5-2- تاثیر ضخامت ورق... 1144-4-5-3- تاثیر شعاع سر سنبه.. 1154-4-5-4- اثر شعاع ناحیه بین مخروط - استوانه.. 1184-4-5-5- اثر ضریب اصطکاک بین سنبه و ورق... 1204-4-5-6- اثر ضریب اصطکاک بین ورق و ورق‌گیر.. 1244-5- ارائه روش جدید برای شکل‌دهی قطعه مخروطی نوک‌تیز.. 1264-5-1- شکل‌دهی مرحله پیش‌فرم. 1274-5-2- روش جدید کشش عمیق مجدد برای شکل‌دهی مرحله نهایی.. 1304-5-3- ارائه روش جدیدی برای شکل سنبه پیش‌فرم. 1364-5-4- روند کلی شکل‌دهی قطعات مخروطی نوک‌تیز با روش جدید. 1494-6- مقایسه روش شکل‌دهی مخروط در کشش مجدد سنتی و روش ارائه شده. 153فصل 5- نتیجه‌گیری  155فصل 6- و 155فصل 7- پیشنهادات  1557-1- مقدمه.. 1567-2- نتیجه گیری... 1567-3- پیشنهادات... 159مراجع  160فصل 8- پیوست   1658-1- بررسی شکل‌دهی قطعه مخروطی در اندازه‌های بزرگترو کوچکتر از نمونه بررسی شده. 166  فهرست شکل‌هاشکل (1-1) شماتیک فرآیند کشش عمیق برای شکل‌دهی یک قطعه مخروطی، طراحی و ساخته شده توسط نگارنده. 3شکل (1-2) عیوب ایجاد شده در قطعه مخروطی، کشیده شده توسط نگارنده در فرآیند کشش عمیق سنتی.. 3شکل (1-3) (الف)- شماتیک روش هیدروفرمینگ استاندارد (ب)- قطعه تولید شده با این روش ]8[. 6شکل (1-4) شماتیک فرآیند کشش عمیق هیدرومکانیکی-هیدرواستاتیکی ]6[. 7شکل (1-5) شماتیک فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی ]10[. 8شکل (1-6) شماتیک کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی ]10[. 9شکل (1-7) شماتیک فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار یکنواخت]11[. 10شکل (1-8) شماتیک فرآیندکشش عمیق هیدروریم ]8[. 11شکل (1-9) شماتیک فرآیند هیدروفرمینگ سنبه – سیال ]12[. 11شکل (1-10) شماتیک روش ترکیبی هیدروفرمینگ ]12[. 12شکل (1-11) اثر فشار اولیه بر نسبت کشش در هیدروفرمینگ قطعات آلومینیومی و مسی ]7[. 13شکل (1-12) منحنی تغییرات کرنش ضخامتی بر حسب نسبت کشش، t0  ضخامتت اولیه ورق، D0  قطر اولیه بلانک، d قطر سنبه  ]7[. 13شکل (1-13) نتایج تجربی و نتایج شبیه‌سازی (الف)- شبیه‌سازی با استفاده از معیار هیل (ب)- شبیه‌سازی با استفاده از معیار بارلات (ج) تجربی ]13[. 14شکل (1-14) انواع پارگیها در قطعه کشیده شده با روش کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی]10[. 15شکل (1-15) پارگی اولیه در قطعه ، سمت چپ پارگی بدون چروک در فلنج، سمت راست پارگی با چروک در فلنج]10[. 15شکل (1-16) انواع پارگی میانی به ترتیب از چپ نوع اول، دوم و سوم]10[. 16شکل (1-17) پارگی نهایی، سمت راست، پارگی کل فلنج، سمت چپ، پارگی چند کنگره]10[. 16شکل (1-18) انواع چروکیدگی در قالب هیدرودینامیکی با فشار شعاعی، سمت چپ چروک در ناحیه فلنج، سمت راست چروک در ناحیه بدنه]10[. 17شکل (1-19) تصویر شماتیک روشهای مختلف پیش- بشکه‌ای (الف)- مثبت (ب)- منفی ]14[. 18شکل (1-20) تاثیر فشار و ارتفاع پیش بشکه‌ای بر نسبت کشش، الف) Al1050-H0 ب) Al 6016-T4 ]14[. 19شکل (1-21) منحنی‌ توزیع ضخامت بر حسب لقی در فرآیند کشش عمیق هیدرومکانیکی با فشار یکنواخت ]15[. 20شکل (1-22) منحنی‌ توزیع ضخامت بر حسب شعاع‌ ماتریس در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار یکنواخت]15[. 20شکل (1-23) تصویر شماتیک طراحی جدید قالب متحرک ]8[. 21شکل (1-24) تصویر شماتیک یک مجموعه قالب متحرک ]16[. 22شکل (1-25) تاثیر روانکار بر مسیر فشار]16[. 23شکل (1-26) مراحل شکل‌دهی قطعه پله‌دار ]17[. 24شکل (1-27) قطعه پله‌ای تولید شده با روش هیدروفرمینگ در یک مرحله، الف- شبیه‌سازی، ب- تجربی ]17[. 24شکل (1-28) سطح مقطع‌های متفاوت برای انجام آزمایش ]18[. 25شکل (1-29) شبکه بندی اجزای محدود برای مجموعه قالب مربوط به قطعه سر کروی]19[. 26شکل (1-30) (الف)، مسیر فشار محفظه قالب (ب)، فشار شعاعی مستقل روی لبه فلنج ]19[. 27شکل (1-31) پارگی ایجاد شده در مرحله اولیه برای مسیر فشار 1 با فشار شعاعیMPa20 [19]. 27شکل (1-32) ایجاد چروک درفلنج در مرحله اولیه برای مسیر فشار 7 با فشار شعاعی MPa65 ]19[. 27شکل (1-33) اثر مسیر فشار شعاعی بر کمترین ضخامت دیواره]19[. 28شکل (1-34) ناحیه بندی و ابعاد پارامتری قالب هیدروفرمینگ ]20[. 28شکل (1-35) الف- اثر ضریب اصطکاک، ب- اثر نمای کار- سختی( (n ، ج- اثر نسبت حد کشش(b/a) بر مقدار حد فشار شکل‌دهی ]20[. 31شکل (1-36) الف- مقایسه فشار برشکل‌دهی قطعه نیم کروی تحت شرایط کشیدگی ب- توزیع ضخامت مرکز قطعه نیم کروی تحت شرایط کشیدگی ج- اثر ضریب اصطکاک بر فشار سیال د- اثر نمای کار سختی بر فشار سیال‌]21[. 32شکل (1-37) از چپ به راست، مراحل تولید قطعه مخروطی با روش کشش عمیق چند مرحله‌ای [1]. 33شکل (1-38) مراحل تولید قطعه مخروطی با نوک‌تیز با روش کشش چند مرحله‌ای توام با پیش‌فرم. 34شکل (1-39) شماتیک مجموعه قالب کشش عمیق برای قطعه مخروطی، 1- ماتریس 2- ورق‌گیر 3- سنبه 4- موقعیت دهنده نسبت به مرکز، 5 و6 تکیه گاه حلقوی7- کوبه اصلی 8- کوبه ورق‌گیر 9- ورق 10- فاصله انداز 11- گیره 12- میز پرس]23[. 34شکل (1-40)چروک ایجاد شده در قطعه مربوط به قالب شکل(1-39)] 23[. 35شکل (1-41) شبکه اولیه (تعداد اجزا4364) ورق و شکل‌های نهایی فنجان‌های مخروطی بدست‌آمده شده از ITAS3D و ABAQUS، جنس SPCE ، قطر ورق اولیه mm170 ، سنبه A، کورس mm 1/54 ]23[. 35شکل (1-42) شماتیک مجموعه قالب شکل‌دهی فنجان مخروطی با استفاده از لایه اورتان ]24[. 36شکل (1-43) الف- مراحل میانی شکل‌دهی فنجان مخروطی در قالب با لایه اورتان، ب- فنجان مخروطی شکل داده شده از گرده مسی به قطر mm 100 [24]. 37شکل (1-44) کرنش اندازه‌گیری شده در جهات مختلف مربوط به فنجان مخروطی مسی (قطر اولیه گرده mm112) [24]. 38شکل (1-45) شماتیک مجموعه قالب شکل‌دهی قطعه مخروطی با سنبه فلزی و حلقه اورتانی ]25[. 39شکل (1-46) قطعه مسی شکل داده شده در مجموعه قالب با سنبه اورتانی ]25[. 39شکل (1-47) به ترتیب از چپ، مراحل شکل‌دهی قطعه در قالب با سنبه اورتانی ]25[. 40شکل (1-48) کرنشهای ایجاد شده بر روی قطعه، (الف) کرنش نصف النهاری (ب) کرنش محیطی (ج) کرنش ضخامتی ]25[. 40شکل (1-49) شکل‌دهی قطعه مخروطی، (الف) قالب سنتی (ب) قالب هیدرومکانیکی با ایجاد فشار کمکی] 26 [. 41شکل (1-50) توزیع ضخامت قطعه شکل‌داده شده در مجموعه قالب هیدرومکانیکی، به دست آمده از شبیه‌سازی] 26 [. 42شکل (1-51) نمودار فشار- عمق کشش در قالب هیدرومکانیکی] 26 [. 42شکل (1-52) منحنی‌های توزیع ضخامت بر حسب عمق کشش در قطعه استوانه‌ای- مخروطی] 26 [. 43شکل (1-53) قطعه شکل داده شده با استفاده از کالیبره کردن با ابزار همسان] 27 [. 44شکل (1-54) شکل‌دهی با استفاده از کالیبره کردن با ابزار متفاوت، الف- قطعه شکل داده شده، ب- مشخصات ابعادی قطعه] 27 [. 44شکل (1-55) قطعه شکل داده شده با کیفیت خوب با سنبه پیش فرم سر کروی] 27 [. 45شکل (1-56) قطعه شکل داده شده بعد از پیش بشکه‌ای و کالیبره شدن قطعه، فشار پیش بشکه‌ایMpa18 [27]. 46شکل (1-57) نیروی ورق‌گیر متغیر بر حسب جابجایی سنبه، پیش بینی شده توسط شبیه‌سازی تطبیقی [28]. 47شکل (1-58) فنجان‌های مخروطی تولید شده از فرآیند کشش عمیق، الف- BHF ثابت بهینه، ب- BHF متغیر بهینه[28]. 47شکل (1-59) نمودار‌های توزیع نازک شدگی الف- نیروی ورق‌گیر ثابت، ب- نیروی ورق‌گیر متغیر [28]. 48شکل (2-1) ماشین‌های شکل‌دهی، سمت راست، دستگاه آزمایش اونیورسال (DMG)، سمت چپ، پرس هیدرولیک KN400 خاور پرس.... 54شکل (2-2) تصویر شماتیک مجموعه قالب کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی مورد استفاده در این پژوهش. 55شکل (2-3) الف- اجزای مجموعه قالب ، ب- مجموعه قالب در حالت نصب شده بر روی دستگاه آزمایش. 56شکل (2-4) مسیر نمونه فشار اعمالی در تحقیق حاضر. 57شکل (2-5) واحد هیدرولیکی استفاده شده. 59شکل (2-6) مدار هیدرولیکی استفاده شده در قالب هیدرودینامیکی با فشار شعاعی.. 59شکل (2-7) تجهیزات سیتم هیدرولیکی کنترل فشار. 60شکل (2-8) تجهیزات اندازه‌گیری ضخامت ورق، الف- ضخامت سنج اولتراسونیک، ب- ضخامت سنج مکانیکی، ج- کولیس دیجیتالی. 61شکل (2-9) دستگاه پروفیل پروژکتور نوری Baty R14.. 62شکل (2-10) ابعاد نمونه کشش مطابق استاندارد ASTM-A370. 62شکل (2-11) نمونه‌هایی از قطعات کشیده شده طبق استاندارد ASTM-A370. 63شکل (2-12) نمودار تنش – کرنش حقیقی حاصل از آزمایش کشش الف- فولاد St14 ب- مس 9/99%. 64شکل (3-1) مدل اجزای قالب و ورق در نرم افزار شبیه‌سازی.. 68شکل (3-2) مونتاژ اجزای قالب و ورق در شبیه‌سازی. 69شکل (3-3) شرایط مرزی اعمال شده در شبیه‌سازی. 71شکل (3-4) شرایط مرزی فشار،PR فشار محفظه، PS فشار در ناحیه فلنج ورق]22[. 72شکل (3-5) شرط مرزی فشار اعمالی بر ورق، الف- مدل ورق در شبیه‌سازی، ب- شماتیک ورق در مجموعه قالب. 72شکل (3-6) المان بندی ورق اولیه و اجزای قالب... 74شکل (4-1) نتیجه شبیه‌سازی برای شکل‌دهی قطعه مخروطی با روش سنبه – سیال.. 80شکل (4-2) قطعه مخروطی شکل داده شده با روش سنبه – سیال.. 80شکل (4-3) نتایج شبیه‌سازی و تجربی برای نمونه مسی، الف- منحنی نیرو- جابجایی، ب- منحنی توزیع ضخامت... 82شکل (4-4) هندسه پارامتر‌ی قطعه مخروطی برای بررسی تاثیر پارامترهای موثر در فرآیند. 83شکل (4-5) هندسه پارامتری مجموعه قالب هیدرومکانیکی بصورت... 85شکل (4-6) مسیر فشار نمونه اعمالی در آزمایش.... 87شکل (4-7) 88شکل (4-8) مسیر فشار برای چهار قطعه مخروطی، الف- قطعه A، ب- قطعه‌های B  و C ، ج- قطعه D... 88شکل (4-9) الف- مسیر مشخص شده برای تعیین منحنی‌های توزیع ضخامت، ب- ناحیه‌های مورد مطالعه در قطعه. 88شکل (4-10) شکل‌دهی قطعه A در فشار بیشینه MPa10 و ایجاد پارگی در ناحیه II، (الف) تجربی (ب) شبیه‌سازی.. 89شکل (4-11) پارگی در ناحیه II  قطعه‌های B، C وD به ترتیب از (الف) تا (ج) در فشار بیشینه کمتر از MPa5/7، 5/17و 6. 90شکل (4-12) شکل‌دهی قطعه A در فشار بیشینه MPa5/12 و ایجاد گلویی در ناحیه II (الف) تجربی (ب) شبیه‌سازی.. 90شکل (4-13) عیب نازک شدگی در ناحیه II  به ترتیب برای قطعه‌های B، C وD، در فشار بیشینه MPa5/7، 5/17و6. 91شکل (4-14) قطعه شکل داده شده A در فشار بیشینه MPa25 (الف) تجربی (ب) شبیه‌سازی.. 91شکل (4-15) قطعه‌های B، C وD شکل داده شده به ترتیب از (الف) تا (ج) در فشار‌های نهاییMPa5/17، 35 و 20. 92شکل (4-16) منحنی توزیع ضخامت قطعه مخروطی A در فشار بیشینه MPa25. 93شکل (4-17) منحنی‌های توزیع ضخامت حاصل از شبیه‌سازی در امتداد I-V شکل (4- 8 )، واحد فشار MPa. 94شکل (4-18) منحنی‌های توزیع ضخامت قطعه A تا D در ناحیه II در فشار‌های بیشینه مختلف... 95شکل (4-19) تاثیر سطح فشار بیشینه بر چگونگی تماس ورق با سنبه برای قطعه A، واحد فشار MPa. 96شکل (4-20) منحنی نیرو – جابجایی قطعه A در فشار بیشینه MPa30. 97شکل (4-21) تاثیرفشار بیشینه بر نیروی بیشینه سنبه برای قطعات A تا D... 98شکل (4-22) تغییرات نسبت کشش بر حسب فشار بیشینه، به دست آمده از شبیه‌سازی، D : قطر ورق اولیه. 100شکل (4-23) مسیر‌های فشار تجربی بر حسب سرعت‌های مختلف سنبه، (الف) فشار- زمان، (ب) فشار- جابجایی.. 101شکل (4-24) منحنی جابجایی رسیدن به فشار بیشینه بر حسب سرعت سنبه، بدست آمده از آزمایش.... 102شکل (4-25) قطعه شکل داده شده در سرعت سنبه mm/min 40 (الف) تجربی، (ب) شبیه‌سازی.. 103شکل (4-26) قطعه شکل داده شده مربوط به سرعت سنبه mm/min 50 (الف) تجربی، (ب) شبیه‌سازی. 103شکل (4-27) قطعه مخروطی شکل داده شده مربوط به سرعت سنبه mm/min 850. (الف) تجربی، (ب) شبیه‌سازی.. 104شکل (4-28) تاثیر سرعت سنبه برمنحنی توزیع ضخامت قطعه مخروطی، به دست آمده از تست تجربی، فشار بیشینه MPa30. 104شکل (4-29) تاثیر سرعت سنبه بر درصد کاهش ضخامت در ناحیه II  برای قطعهA  و فشار بیشینه MPa30. 105شکل (4-30) اثر فشار پیش‌بشکه‌ای بر منحنی توزیع ضخامت قطعه مخروطی A، به دست آمده از شبیه‌سازی، فشار بیشینه MPa30. 106شکل (4-31) تغییرات درصد کاهش ضخامت در ناحیه I قطعه مخروطی A بر حسب فشار پیش‌بشکه‌ای، به دست آمده از شبیه‌سازی، فشار بیشینه MPa30. 107شکل (4-32) پیش‌بشکه‌ای شدن قطعه مخروطی A در فشار MPa8. 108شکل (4-33) هندسه قطعه مخروطی جهت بررسی تاثیر زاویه مخروطی سنبه، ابعاد به میلیمتر. 109شکل (4-34) منحنی‌های توزیع ضخامت قطعه در ناحیه  II در فشار‌های بیشینه مختلف نهایی.. 110شکل (4-35) منحنی‌های تجربی تغییرات درصدکاهش ضخامت در ناحیه  II بر حسب فشار بیشینه نهایی، به دست آمده از شبیه‌سازی.. 110شکل (4-36) پنجره شکل‌دهی قطعه مخروطی برای زوایای مختلف، بدست آمده با روش شبیه‌سازی.. 112شکل (4-37) توزیع کرنش در قطعه مخروطی در فشار بیشینهMPa30، (الف) زاویه 450، (ب) زاویه 600 ، (ج)زاویه 750. 113شکل (4-38) قطعه مخروطی تولید شده، به ترتیب از چپ زاویه مخروطی سنبه 450 ، 600 و750، فشار بیشینه MPa30. 114شکل (4-39) منحنی‌های تجربی توزیع ضخامت ورق بر حسب فشار بیشینه قطعه D برای ورق‌های به ضخامت مختلف، به دست آمده از شبیه‌سازی.. 115شکل (4-40) اثر شعاع سر سنبه بر توزیع ضخامت قطعه مخروطی، زاویه مخروطی سنبه، 600، به دست آمده از شبیه‌سازی.. 116شکل (4-41) تغییرات درصدکاهش ضخامت ناحیه  II برحسب نسبت شعاع سر سنبه به ضخامت ورق برای قطعه D، به دست آمده از شبیه‌سازی.. 117شکل (4-42) تغییرات درصدکاهش ضخامت ناحیه II  بر حسب نسبت شعاع سر سنبه به ضخامت ورق در زاویه‌های مخروطی سنبه مختلف برای قطعه D، به دست آمده از شبیه‌سازی.. 117شکل (4-43) اثر شعاع ناحیه بین مخروط- استوانه بر توزیع ضخامت برای قطعه D، به دست آمده از شبیه‌سازی.. 118شکل (4-44) تغییرات درصد کاهش ضخامت ناحیه IV  بر حسب نسبت شعاع ناحیه بین مخروط- استوانه به ضخامت در زاویه‌های مخروطی سنبه مختلف برای قطعه D، به دست آمده از شبیه‌سازی.. 119شکل (4-45) تاثیر ضریب اصطکاک بین سنبه و ورق بر میزان کاهش ضخامت قطعه، به دست آمده از شبیه‌سازی.. 121شکل (4-46) اثر ضریب اصطکاک بین ورق و سنبه بر روی مقدار کرنش قطعه مخروطی، (الف) ضریب اصطکاک 01/0، (ب) ضریب اصطکاک 2/0. 122شکل (4-47) تاثیر ضریب اصطکاک بین سنبه و ورق بر بیشترین کاهش ضخامت ناحیه I، به دست آمده از شبیه‌سازی.. 123شکل (4-48) تاثیر ضریب اصطکاک بین سنبه و ورق بر بیشترین کاهش ضخامت ناحیه II، به دست آمده از شبیه‌سازی.. 123شکل (4-49) تاثیر ضریب اصطکاک بین ورق و ورق‌گیر بر میزان کاهش ضخامت قطعه مخروطی، به دست آمده از شبیه‌سازی.. 125شکل (4-50) اثر ضریب اصطکاک بین ورق و ورق‌گیر بر روی مقدار کرنش قطعه مخروطی، (الف) ضریب اصطکاک 01/0، (ب) ضریب اصطکاک 2/0. 125شکل (4-51) تاثیر ضریب اصطکاک بین ورق و ورق‌گیر بر کاهش ضخامت در ناحیه II به دست آمده از شبیه‌سازی.. 126شکل (4-52) هندسه قطعه مخروطی نوک‌تیز برای شکل‌دهی با روش هیدروفرمینگ، ابعاد به میلیمتر. 128شکل (4-53) هندسه پیش‌فرم طراحی شده برای مرحله هیدروفرمینگ قطعه شکل(4-51) 128شکل (4-54) قطعه پیش‌فرم شکل داده شده در قالب هیدرودینامیکی با فشار شعاعی، فشار بیشینه MPa30. 129شکل (4-55) منحنی تغییرات ضخامت قطعه پیش‌فرم در مسیر I-V شکل(4-8) برای فشار بیشینه MPa30، به دست آمده از تست تجربی.. 130شکل (4-56) قطعه شکل داده شده در مرحله دوم در قالب کشش عمیق مجدد سنتی- بدون آنیل.. 131شکل (4-57) قطعه مخروطی شکل داده شده در مرحله دوم در قالب کشش عمیق مجدد سنتی- آنیل شده. 131شکل (4-58) مجموعه قالب جدید کشش عمیق مجدد برای مرحله نهایی قطعه مخروطی.. 132شکل (4-59) تنش‌های ایجاد شده در: الف) قالب کشش عمیق مجدد جدید ب) قالب کشش عمیق مجدد سنتی.. 133شکل (4-60) قطعه مخروطی شکل داده شده در قالب کشش عمیق مجدد جدید- بدون آنیل.. 134شکل (4-61) قطعه مخروطی سالم شکل داده شده در قالب کشش مجدد جدید – آنیل شده. 134شکل (4-62) به ترتیب از سمت چپ، ورق اولیه، قطعه پیش‌فرم (هیدروفرمینگ)، قطعه نهایی.. 135شکل (4-63) منحنی توزیع ضخامت قطعه نهایی در قالب کشش عمیق مجدد جدید، به دست آمده از تست تجربی.. 135شکل (4-64) مرحله خم و واخم در قطعه پیش‌فرم. 136شکل (4-65) هندسه پیش‌فرم دو مخروطی پیشنهادی.. 137شکل (4-66) اثر زاویه سر مخروط بر منحنی توزیع ضخامت قطعه پیش‌فرم شکل(4-64)، به دست آمده از شبیه‌سازی.. 138شکل (4-67) قطعه پیش‌فرم دو مخروطی شکل داده شده. 139شکل (4-68) منحنی توزیع ضخامت قطعه پیش‌فرم با هندسه دو مخروطی در مسیر I-V شکل(4-8)، فشار بیشینه MPa30، به دست آمده از تست تجربی.. 139شکل (4-69) مقایسه منحنی توزیع ضخامت برای پیش‌فرم مخروط ناقص و پیش‌فرم دو مخروطی، به دست آمده از تست تجربی.. 140شکل (4-70) شماتیک شکل‌دهی قطعه پیش‌فرم دو مخروطی در قالب کشش مجدد جدید. 141شکل (4-71) قطعه مخروطی شکل داده شده نهایی با پیش‌فرم دو مخروطی.. 141شکل (4-72)منحنی توزیع ضخامت قطعه شکل داده شده نهایی با پیش‌فرم دومخروطی، به دست آمده از تست تجربی.. 142شکل (4-73) منحنی‌های توزیع ضخامت قطعه مخروطی نهایی با پیش‌فرم ناقص و پیش‌فرم دو مخروطی، به دست آمده از تست تجربی.. 142شکل (4-74) شماتیک قطعه پیش‌فرم دو مخروطی با حداکثرشعاع‌های ایجاد شده بر روی شکل(4-64) 143شکل (4-75)قطعه پیش‌فرم دو مخروطی شکل‌داده شده متناظر با شکل(4-73) 143شکل (4-76) منحنی توزیع ضخامت قطعه پیش‌فرم شکل(4-74) در مسیر I-V شکل(4-8)، برای فشار بیشینه MPa30، به دست آمده از تست تجربی.. 144شکل (4-77) منحنی توزیع ضخامت برای قطعه پیش‌فرم دو مخروطی متناظر با شکل‌های(4-64) و(4-73)، به دست آمده از تست تجربی.. 144شکل (4-78) منحنی‌های مختلف برای هندسه پیش‌فرم قطعه مخروطی.. 145شکل (4-79) قطعه پیش‌فرم شکل داده شده با منحنی اسپیلاین.. 146شکل (4-80) منحنی توزیع ضخامت قطعه پیش‌فرم اسپیلاین، به دست آمده از تست تجربی.. 146شکل (4-81) منحنی‌های توزیع ضخامت قطعه مخروطی پیش‌فرم متناظر با شکل‌های(4-74) و(4-78)، به دست آمده از تست تجربی.. 147شکل (4-82)  قطعه مخروطی نهایی با پیش‌فرم اسپیلاین.. 148شکل (4-83) منحنی توزیع ضخامت قطعه شکل داده شده نهایی با پیش‌فرم اسپیلاین، به دست آمده از تست تجربی.. 148شکل (4-84) منحنی‌های توزیع ضخامت قطعه مخروطی نهایی با پیش‌فرم دو مخروطی با شعاع زیاد و پیش‌فرم اسپیلاین، به دست آمده از تست تجربی.. 149شکل (4-85) هندسه پیش‌فرم دو مخروطی با هندسه پارامتری.. 150شکل (4-86) مراحل طراحی سنبه پیش‌فرم، الف- گرده اولیه، ب- هندسه پیش فرم دو مخروطی، ج- نحوه اعمال قوس در ناحیه‌های خم در پیش‌فرم دو مخروطی، د- پیش‌فروم دو مخروطی با گذراندن منحنی مطلوب... 152شکل (6-1) قطعه مخروطی صنعتی بزرگ‌تر، ابعاد به‌ میلیمتر. 166شکل (6-2) شکل‌دهی مرحله اول قطعه مخروطی صنعتی بزرگتر با پیش‌فرم مخروط ناقص.... 167شکل (6-3) قطعه نهایی تولید شده با پیش‌فرم مخروط ناقص.... 167شکل (6-4) مرحله نهایی شکل‌دهی قطعه مخروطی بزرگتر در قالب سایزینگ.... 168شکل (6-5) از چپ به راست، مراحل شکل‌دهی قطعه مخروطی در مقیاس بزرگتر. 168شکل (6-6) هندسه پیش‌فرم دو مخروطی برای قطعه صنعتی بزرگتر. 169شکل (6-7) مجموعه قالب هیدرودینامیکی با فشار شعاعی برای قطعه مخروطی صنعتی بزرگتر. 169شکل (6-8) پرس هیدرولیکی 200 تنی.. 170شکل (6-9) قطعه پیش‌فرم دو مخروطی شکل داده شده برای قطعه صنعتی بزرگتر. 170شکل (6-10) منحنی توزیع ضخامت قطعه پیش‌فرم دو مخروطی بزای قطعه صنعتی بزرگتر در فشار‌های نهایی مختلف... 171شکل (6-11) قالب مورد استفاده کشش جدید برای قطعه صنعتی بزرگتر. 172شکل (6-12) قطعه صنعتی بزرگتر نهایی شکل داده شده با پیش‌فرم دو مخروطی.. 172شکل (6-13) قطعه مخروطی صنعتی کوچکتر، ابعاد به میلیمتر. 173شکل (6-14) قطعه پیش‌فرم دو مخروطی برای قطعه مخروطی صنعتی کوچکتر. 174شکل (6-15) مرحل تولید قطعه مخروطی صنعتی کوچکتر. 175شکل (6-1) تولید قطعه مخروطی صنعتی کوچکتر با روش (الف) اسپینینگ، (ب) جدید. 175     فهرست جدول‌ها   جدول (2-1) خصوصیات مکانیکی و فیزیکی ورق‌های مورد استفاده. 63جدول (3-1) مقدار ضریب ناهمسانگردی.. 77جدول (4-1) جزئیات قطعه نشان داده شده در شکل(4-4)، ابعاد به mm... 84جدول (4-2) جزئیات ابعاد مجموعه قالب شکل(4-5)، ابعاد به mm... 85جدول (4-3) مقایسه کلی بین روش کشش عمیق سنتی با روش جدید ارایه شده، تهیه شده توسط صنعت همکار. 154   فصل1

کلیات

  

1-1- مقدمه

قطعات مخروطی در صنعت و بطور خاص در صنایع نظامی، دارای کاربرد گسترده‌ای می‌باشند. یکی از رایج‌ترین فرآیند‌های شکل‌دهی ورق‌های فلزی، فرآیند کشش عمیق است. شکل‌دهی قطعات مخروطی با این فرآیند موضوع دشوار و پیچیده‌ای محسوب می‌گردد ]1و2[. شکل (1-1) شماتیک فرآیند مذکور را برای شکل‌دهی یک قطعه مخروطی نشان می‌دهد. همانطور که در شکل نشان داده شده است، به دلیل تماس کم سطح ورق با سنبه در مراحل اولیه شکل‌دهی، تنش‌های زیادی در ناحیه تماس با نوک سنبه، به ورق اعمال می‌شود که موجب پارگی آن می‌گردد. بعلاوه، از آنجا که بخش عمده‌ای از سطح ورق در ناحیه بین نوک سنبه و ورق‌گیر آزاد است، در صورت کشیده شدن ورق، در دیواره قطعه مخروطی چروک ایجاد می‌شود. شکل (1-2) چروکهای بوجود‌آمده در قطعه مخروطی و همچنین پارگی ایجاد شده در نوک قطعه را که با روش کشش عمیق سنتی توسط نگارنده کشیده شده است، نشان می‌دهد. از این رو، قطعات مخروطی در صنعت عموماً با کشش عمیق چند مرحله‌ای ]1[، اسپینینگ ]2[ یا با شکل‌دهی انفجاری ] 3و4 [ شکل داده می‌شوند. این روشها علیرغم دارا بودن مزیت امکان شکل‌دهی قطعات مخروطی، دارای محدودیتهایی نیز هستند. در کشش عمیق چند مرحله‌ای، به چندین مجموعه قالب نیاز است. بعلاوه، به ازای هر مجموعه قالب باید نوعا پرس و اپراتور تامین گردد. همچنین، با تغییر در شکل و اندازه قطعه باید قالب جدیدی طراحی و ساخته شود که این موضوع سبب افزایش قابل ملاحظه در قیمت محصول می‌گردد. از طرف دیگر، دستیابی به قطعه مخروطی با نوک‌تیز در این روش بسیار دشوار است]1[. در روش اسپینینگ برای تولید قطعه، نیاز به تامین دستگاههای خاص می‌باشد. دستگاهی که بتوان با آن قطعات پیچیده و دقیق را ایجاد کرد، باید خودکار باشد که در آن صورت دارای قیمت بالایی خواهد بود. بعلاوه، دستگاه اسپینینگ برای تولید قطعات خیلی کوچک یا بزرگ دارای محدودیت می‌باشد. در روش اسپینینگ برای اینکه ورق بر روی مندرل قرار گیرد نیاز به یک ابزار خاص می‌باشد. این ابزار دستیابی به نوک‌تیز را برای قطعه مخروطی با محدودیت مواجه می‌سازد]2[. روش شکل‌دهی انفجاری نیاز به تجهیزات خاصی دارد و بعلاوه، با توجه به حساسیت زیاد موضوع انفجار، این روش در موارد خاص کاربرد دارد و ایمنی در آن نقش مهمی‌ را ایفا می‌کند. در این روش سرعت تولید قطعات پایین است و تنظیم پارامتر‌ها بسیار مهم می‌باشد ] 3و4 [.(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)تعداد صفحه : 193قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید