دراسة تأثير عوامل التشكيل بطريقة التدويم عديمة الاسناد على نوعية المنتوجات المشكلة

الباحث

عمار مهدي صالح

المشرف

اسيل حمد عبد - عقيل صبري بدن

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة الانتاج والمعادن

الشهادة

دكتوراه

السنة

2021

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Mandrel-less spinning;Polygonal cross-section;Sheet metal forming;Process parameters

توصف عملية التدويم غير التقليدية كواحدة من عمليات تشكيل اللدن ، والتي تعمل على تشكيل اجزاء لا تقليدية دون استخدام عدة ذات شكل خاص (mandrel ), متغلبتا بذلك على قيود عملية التدويم التقليدية ، حيث كانت تقتصر على الاجزاء ذات المقطع العرضي الدائري ، والمقطع المتماثل حول محور الدوران ، وألاجزاء ذات سمك جدار المنتظم. تمثلت مشكلة البحث في صعوبة تشكيل الأجزاء التقليدية واللاتقليدية بتقنيات مرنة ومبتكرة ابتداءا من الفكرة الأساس وصولا إلى النموذج التجريبي الاولي. حيث يهدف هذا البحث إلى تصميم وبناء آلية بسيطة ومرنة من خلال استخدام ودمج الأنظمة الميكانيكية مع الإلكترونية لغرض تشكيل اجزاء تقليدية ولا تقليدية , مثل تشكيل أجزاء ذات مقطع عرضي متعدد الأضلاع دون استخدام أدوات ذات شكل معين (ماندريل) ، وبدون تداخل او تقاطع بين سرعة دوران أداة التشكيل الخاصة مع سرعة دوران الغفل (blank) عند سرعة تزامنية معينة بين الاثنين . حيث يعتمد هذا النظام على تطوير الية تزامنيبة للحركة الدورانية وآلية التغذية وتنفيذها على مكائن الخرطة التقليدية ، حيث تم القياس للسرعة والتغذية للحفاظ على التزامن مع مسار أداة التشكيل (أداة تشكيل خاصة) ، والتي تم التحكم في دورانها وتغذيتها على طول محور Z بواسطة محركات كهربائية والتحكم في سرعة المحركات الكهربائية بواسطة اجهزة تغيير التردد للتيار الكهربائي (VFD) ، وكذلك التحكم في تلك الاجهزة عن طريق التحكم في تردد الاشارة الكهربائية المربعة الموجة (الاشارة النبضية pulses ) ، واخير استخدام البرامجيات الخاصة. حيث يمكن أن تكون هذه الطريقة هية ال أكثر تنوعًا او مرونتا من حيث تشكيل مجموعة واسعة من الأشكال ذات المقطع العرضي المضلع. ولغرض اجراء اختبارات التشكيل التجريبية تم اختيار لوح من سبيكة ألمنيوم (1050) ، وتم تقطيعها باشكال دائرية بقطر 150 ملم وبسمك t = 1.5 ملم. في الجانب العملي ، تم تشكيل نوع واحد من الاشكال المخروطية ذات المقطع الدائري وثلاثة أنواع من الاشكل غير التقليدية ذات المقطع العرضي (الثلاثي الاضلاع ، الرباعي الاضلاع ، السداسي الاضلاع) لمعرفة مدى ملائمة الطريقة المبتكرة ، وتحديد تاثير متغيرات التشكيل ذات الصلة. تناولت هذه الدراسة التجريبية تأثيرات متغيرات التشكيل وهي سرعة دوران الغفل او سرعة محور الدوران ونسبة التغذية وقطرالكرة على أداة التشكيل ، حيث تم اعتماد ثلاث قيم لاختبار تلك المتغيرات الثلاثة ، وهية سرعة الدوران للغفل (48 ، 68 ، 135 دورة في الدقيقة) ، نسبة التغذية (0.16 ، 0.22 ، 0.32 ملم \ دورة) ، وقطر الكرة على اداة التشكيل (16 ، 22 و 25 ملم). أظهرت النتائج أن الحد الاعلى لمعدل ​​التخصرفي سمك الجدار حوالي 38.12٪ ، 29.53 ٪ ، 27.44 ٪ ، 25.22٪ للأجزاء المخروطية ، المثلثية ، المربعة والسداسية المقطع العرضي ، على التوالي ، حيث لوحظ الانخفاض في معدل تخصر السمك من الأجزاء المخروطية إلى الأجزاء السداسية المقطع العرضي ، والتي تحسنت من المخروطي إلى السداسي بزيادة عدد الاضلاع من ناحية أخرى ، كان الحد الاعلى لمعدل ​​الخطأ في دقة الأبعاد 9.152 ملم و 6.47 ملم و 3.782 ملم للمثلث والمربع والسداسي على التوالي ، حيث لوحظ أيضًا انخفاض معدل الخطأ في ​​دقة الأبعاد من الاجزاء المثلثة إلى الأجزاء السداسية ذات المقطع العرضي المشكلة وعلى التوالى. أيضًا ، تم اعتماد نهج جديد في هذه الدراسة وهو الانحراف الزاوي ، بعد ملاحظة التواء الأجزاء المشكلة بسبب قوة التأثيرلكرة أداة التشكيل. حيث يعتمد هذا النهج على اختلاف الزاوية بين المتجهات العامودية على السطح لكل نقطة من نقاط سطح الجزء المصمم والمشكل ، وأوضحت النتائج أن الحد الأعلى لمعدل ​​الخطأ في الانحراف الزاوي كان 12.216 درجة و 9.7445 درجة و 11.408 درجةلاجزاء للمثلثة والمربعة و السداسية المقطع العرضي وعلى التوالي. وأخيرًا ، شرط النجاح في هذه العملية هو أن سرعة ادات التشكيل يجب أن تكون متزامنة مع سرعة الغفل بشكل ثابت ، بحيث أي اختلافات صغيرة في السرعة سوف تسبب خطأ في الانحراف الزاوي للجزء المشكل ، حيث سينحرف السطح المستقيم بزاوية معينة.

The non-conventional spinning process is regarded as one of the plastics forming processes, which can create a non-traditional shape without using a dedicated mandrel overcoming the limitation of the conventional spinning process, which is limited to a circular cross-section, axisymmetric, and uniform wall-thickness parts. The problem of the research was the difficulty of forming traditional and non-traditional parts by flexible and innovative techniques, starting from the basic idea to the experimental prototype. Where, this work aims to design and build a simple and flexible mechanism by a combination of mechanical and electronic systems to achieve the forming of a non-traditional product such as forming a polygonal shape spun parts without using a specific tool (mandrel), where this process allows polygons cross-section forms to be formed without interrupting the rotation of special forming tool with the rotation of the blank at a certain synchronous speed. The adopted system is based on the developing synchronization of the rotary movement and feeding mechanism of the traditional lathe machine, where those movements were measured to maintain the synchronization with the trajectory of the forming tool (special forming tool), where the latter is controlled by electrical motors. The speed of the electric motors is controlled by VFD (variable frequency drive) or AC drive, pulse-controlled, and software. Where this method can be more versatile, creates a broader variety of polygon cross-section forms. An aluminum alloy sheet (1050) was chosen to perform forming experimental tests, where a circular blank of thickness t = 1.5 mm, and diameter 150 mm were cut off from the sheet. In this work, one type of axisymmetric model (Conical shape) and three types of asymmetric (triangular, square, and hexagonal shape) were spun to examine the design validity proposed, and identify the scope of the relevant process parameter. The experimental study covered the effects of process parameters, which are spindle speed, feed ratio, and forming tool diameter of the spinning process, where three values were adopted for testing those three parameters, including the spindle speed (48, 68, and 135 RPM), feed ratio (0.16, 0.22, and 0.32 mm/rev), and the ball diameter of forming tool (16, 22 and 25 mm). The results manifested that the maximum average in the wall thickness reduction is about 38.12 %, 29.53%, 27.44 %, and 25.22 % for the conical, triangle, rectangular and hexagonal shape of spun parts, respectively, where the decrease in the average of thickness reduction was observed from conical to hexagonal spun parts, which improved from conical to hexagonal by increasing the number of sides. On the other hand, the maximum average error in the dimensional accuracy is 9.152 mm, 6.47 mm, and 3.782 mm for triangular, rectangular, and hexagonal, respectively, which also observed the decrease of the average dimensional accuracy from triangular to hexagonal spun parts, respectively. Also in this work, a new approach of angular deviation has been adopted, after observing the twisting of spun parts due to the impact force from the ball of forming tool. Where, this approach depends on the angle difference between the normal vectors for each point on the spun part, and the output results elucidated that the maximum average error in the angular deviation was 12.216 degree, 9.7445 degree and 11.408 degree for triangular, rectangular and hexagonal spun part, respectively. Finally, the condition for succeeding in this process is that the speed of the tool should be synchronized with the speed of blank at a constant, any small differences in the angular deflection error will occur in spun part, where the straight surface deflects at an angle.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب