Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Mohsen Safavi,MohammadReza Forouzan
سید محسن صفوی (استاد راهنما) محمدرضا فروزان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali reza Zare
علیرضا زارع بهرام آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Experimental Study and Developing a Neural Network Model of Effective Process Parameters in Dieless Forming and the Effect of SpringBack on Dimensional Accuracy
Recently, considerable attention has been paid for the many kinds of flexible production processes. Most concerned one is the incremental sheet metal forming (ISMF) process, which does not require any high capacity press machine and a set of dies with specified shape for the product. This process is an innovative approach to Rapid Prototyping and manufacturing of products in batch production. It is performed in room temperature (Cold Forming) and needs CNC machine, tools with hemispherical tip and fixture to clamp the blank. There are two kinds of this process: Single Point Incremental Forming (SPIF) and Two Point Incremental Forming (TPIF). This research focuses on SPIF. Although, this process is widely investigated by several researchers, it requires more practice to make it industrial. Since this process has wide usage in automotive industry, manufacturing of an automotive component (door handle) is consider ed in this research. Experimental tests have been designed and implemented based on the Taguchi design of experiment to investigate the effect of process parameters such as: Axial depth, tool diameter, feed rate and spindle speed on springback and dimensional precision. A reliable statistical analysis is carried out to extract the importance of each process parameter. In recent years, the application of neural network techniques to forming processes has been a research topic for optimizing and predicting process parameters and ISMF process has not been an exception. Neural network can be considered as a black box that a designer can use it in a very simple way without the complete knowledge of the existing relationships between input and output. The approach here addressed is based on the use of a neural network that, starting from a given process condition, supplies an effective prediction of the spring back. Actually, the purpose in this section is using of experimental data to reach a neural network model with the least springback prediction error. One of the main characteristics of a neural network is the large amount of required data during the training and testing phase to obtain a good generalization capability. This could require a very long execution time if a “standard” neural network approach is applied, but it is important that a careful neural network design is required. For this purpose, the large number of neural network configurations must be investigated. In this research, the Taguchi design of experiment is used to design experiments based on network parameters such as: Number of neuron, Initialization and parameters of Learning Rules (Error Back propagation algorithm with momentum constant and Levenberg–Marquardt algorithm) to extract the importance of each network parameter. Also, the network generalization methods (Early Stopping, K-Fold Cross–Validation) are used for improving network performance. Finally, the desired neural network model is identified and its parameters (Weight and Bias matrix) are obtained. Keywords: Incremental Forming, Taguchi Design of Experiment, Spring Back, Artificial Neural Networks.
امروزه تقاضای رو به فزونی در جهت بهبود و توسعه تکنیک های ساخت به روش سنتی به منظور سهولت در امر ساخت قطعات جدید بوجود آمده است. در این میان شکل دهی تدریجی راه حلی ابداع شده و امکان پذیر به منظور نمونه سازی سریع و ساخت در حجم تولید دسته ای از قطعات بشمار می آید. این فرآیند در دمای اتاق (شکل دهی سرد) صورت گرفته و نیاز به ماشین CNC، ابزار با سر کروی و نگهدارنده ای به منظور نگهداشتن ورق دارد. اگر چه این فرآیند به طور وسیعی توسط محققان بررسی شده است، اما همچنان تلاش زیادی به منظور کاربردی کردن فرآیند در صنعت مورد نیاز است. این پروژه از طرفی رویکردهای تجربی و آزمایشگاهی این روش شکل دهی را مورد بررسی قرار می دهد. به‌عبارت دیگر آماده‌سازی تجهیزات مورد نیاز و نیز کسب توانایی در پیاده‌سازی این روش از جمله اهداف این تحقیق می باشد، زیرا همواره در فضای عملی یک فرآیند، شرایط و پارامترهای ویژه‌ای وجود دارد که تسلط کافی بر این عوامل و نیز توانایی در انجام آزمون‌های سالم و کامل از یک روش، بسیارحائز اهمیت می‌باشد. باتوجه به کاربرد وسیع این فرآیند در صنعت خودروسازی، در این تحقیق نیز به شکل دهی قسمتی از بدنه خودرو(قسمت دستگیره درب خودرو) پرداخته شده است. همچنین ورقه ی بکاربرده شده، ورقه ی فلزی DC04 می باشد که کاربرد وسیعی در صنعت خودرو خصوصا قسمت بدنه دارد. انتخاب شکل وجنس نمونه مورد بررسی در تحقیق حاضر تلاشی در راستای کاربردی و صنعتی کردن این روش شکل دهی بشمار می رود. بررسی تاثیر پارامترهای فرآیند (قطر ابزار،گام محوری، سرعت پیشروی و سرعت چرخش ابزار) بر برگشت فنری و تاثیر آن بر دقت ابعادی قطعه خودرویی شکل گرفته از دیگر اهداف در این تحقیق می باشد. بدین منظور با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی آزمایش های تجربی براساس پارامترهای یاد شده طراحی گشته و به تحلیل نتایج حاصل از آزمایش ها در فضای نرم افزاری Minitab پرداخته شده است. نتایج حاصل از این بخش حاکی از تاثیر عمیق پارامتر اصلی گام محوری و پس از آن قطر ابزار بر برگشت فنری می باشد، در حالی که دو پارامتر سرعت پیشروی و چرخشی ابزار پارامترهایی با تاثیر کم هستند. ارائه مدلی از شبکه عصبی با حداقل خطا در پیش بینی میزان برگشت فنری در قطعات شکل گرفته هدف نهایی تحقیق پیش رو را شامل می شود. در واقع هدف دستیابی به مدل، به عنوان یک ابزار طراحی عمومی است که به کمک آن طراح با سهولت بیشتر می تواند فرآیند را در مورد شکل دهی قطعات با کیفیت بهتر اجرایی کند. در این قسمت از اطلاعات مربوط به آزمایش های تجربی در بخش اول به عنوان اطلاعات ورودی در برآورد مدل شبکه استفاده شده و تلاش در راستای معنی دار کردن این اطلاعات شده است. همچنین به منظور دستیابی به مدل مطلوب از شبکه، آزمایش هایی براساس پارامترهای مربوط به ساختار شبکه و روش های آموزش به روش تاگوچی طراحی گشته و پس از بررسی نتایج مدل مطلوب شناسایی شده است. بکارگیری روش اعتبارسنجی درکنار سایر روش های بهبود عمومیت شبکه یکی از نوآوری ها در بهبود عمومیت شبکه در این تحقیق بشمار می رود. لازم به ذکر است از نرم افزار Matlab در اجرا و پیاده سازی کلیه مدل های شبکه عصبی استفاده شده است. واژگان کلیدی : شکل دهی تدیجی تک نقطه ای، برگشت فنری، طراحی آزمایش تاگوچی، شبکه عصبی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی