Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Salmani tehrani,Reza Gafari nadooshan
مهدی سلمانی تهرانی (استاد راهنما) رضا جعفری ندوشن (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ehsan Akafzadeh
احسان عکاف زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Experimental and Numerical Investigation of Deep Drawing of a Thin Hemisphere Cup Using a Die without Blank-Holder
Deep drawing is one of the most important sheet metal forming processes in which a sheet metal blank is drawn into the die, to deform it into a hollow seamless part. In this process, the blank should be deformed without occurring fracture or any other kind of defects, such as wrinkling, while a very small change of sheet thickness is expected. Hemispherical cups are of the most important product types of this process which have many applications in buoys, submarines, pressure vessels and the cans containing gas-liquid mixture. The main goal of this thesis is to study, numerically and experimentally, deep drawing of a thin hemispherical cup, in room temperature, using a die without blank-holder, to produce a sound product with no excess rim. As we know, eliminating the blank-holder is desirable due to reduction of friction, forming force and final cost, facility of die assembling and also the process would be achievable using a single-action die. Nevertheless this may result in a defective part because of wrinkling or puckering, especially in hemispherical deep drawing. In this, to resolve this problem, a new die has been proposed, based on the tractrix curve. All parts of the die were created using CATIA V5 and ABAQUS 6.13 was employed to conduct finite element simulations. In order to evaluate practically the proposed design, the die was manufactured and experimental tests of deep drawing were conducted, using St13 and Al1050-O blanks. To evaluate the FE simulations, energy criteria and mesh independency were studied. It has been shown that all these criteria are satisfied. Then numerical and experimental results of force-displacement curves were compared and a very good agreement was observed. This clearly shows that simulations are accurate enough to predict the process characteristics. Moreover the results show that a die without blank-holder can be utilized to deep draw a thin blank into hemispherical cup, if a proper curve for the die is designed Key Words: Deep Drawing, Hemispherical Cup, Die without Blank-Holder, Experimental Tests, FE Simulation.
فرایند کشش عمیق یکی از مهم‌ترین فرایندهای شکل‌دهی ورق است که برای شکل‌دهی ورق‌های فلزی به قطعه‌های تو‌خالی و بدون درز به‌کار می‌رود. تغییر‌شکل در این فرایند به‌گونه‌ای است که تغییر قابل توجهی در ضخامت ورق روی نداده و شکست در قطعه ایجاد نمی‌شود. یکی از انواع محصولات کشش عمیق، به‌صورت نیم‌کره است که کاربردهای فراوانی در ساخت شناورها، زیردریایی‌ها، مخزن‌های تحت فشار و قوطی‌های حاوی مخلوط گاز و مایع دارد. هدف از این پایان‌نامه مطالعه‌ی تجربی و عددی شکل‌دهی محصول سالم و بدون لبه‌ی اضافه، به‌شکل فنجان نیم‌کروی، از ورق نازک با فرایند کشش عمیق در قالب بدون ورق‌گیر و در دمای محیط است. حذف ورق‌گیر موجب کاهش اصطکاک، نیرو و هزینه‌ی نهایی، همچنین سهولت در تنظیمات و تولید قطعه با به‌کارگیری قالب تک‌کاره می‌شود. با این حال این موضوع می‌تواند سبب خراب شدن محصول به‌دلیل ایجاد چروک‌هایی در لبه یا سطح میانی محصول، به‌ویژه در کشش عمیق نیم‌کره، گردد. برای رفع این مشکل، در این پایان‌نامه یک ماتریس جدید پیشنهاد شده که ایده‌ی اصلی آن برگرفته از منحنی تراتریکس است. طراحی قطعات قالب در نرم‌افزار CATIA انجام شده و سپس شبیه‌سازی‌های عددی اجزای محدود با استفاده از نسخه‌ی 13/6 نرم‌افزار ABAQUS انجام شده‌اند. به‌منظور بررسی عملی طرح پیشنهای، قالب پیشنهادی ساخته شده، آزمایش‌های تجربی کشش عمیق نیم‌کره با استفاده از ورق‌های St13 و Al1050-O انجام شده‌اند. آن‌گاه اثر استفاده از ماتریس جدید بر نیروی کشش، بررسی شده است. به‌منظور اعتبارسنجی و صحت‌سنجی نتایج شبیه‌سازی‌های عددی، پس از بررسی و ارزیابی نمودارهای انرژی و تأیید شبیه‌سازی‌ها از این جهت، ناوابستگی نتایج شبیه‌سازی‌ها به شبکه‌بندی به‌کار گرفته شده نشان داده شده است. سپس نمودار نیرو-جابه‌جایی به‌دست آمده از شبیه‌سازی عددی و آزمایش‌های تجربی مقایسه شده است. مقایسه‌ها نشان می‌دهند شبیه‌سازی‌ها دقت لازم برای پیش‌بینی نتایج فرایند را دارند. به‌علاوه نتایج نشان می دهند با طراحی ماتریس مناسب، تولید محصول سالم از ورق نازک به‌شکل نیم‌کره با فرایند کشش عمیق در قالب بدون ورق‌گیر، امکان‌پذیر است. به‌گونه‌ای‌که نیروی کششِ کمتری نسبت به ماتریس لبه-گرد معمولی با ورق‌گیر نیاز است. همچنین پیشروی سنبه نسبت به حالتی‌که از قالب تراتریکس استفاده شود کمتر خواهد بود. واژه‌های کلیدی کشش عمیق، فنجان نیم‌کروی، قالب بدون ورق‌گیر، آزمایش تجربی، شبیه‌سازی اجزای محدود

ارتقاء امنیت وب با وف بومی