Skip to main content
SUPERVISOR
Peiman Mosaddegh,Abbas Ghaei
پیمان مصدق (استاد راهنما) عباس قائی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehrdad Azadipour
مهرداد آزادی پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Experimental Investigation of Fabricating AA7075 Curved Blade by means of Hybrid Forming-Machining Technology
Hybrid forming-machining technology is a combination of two emerging manufacturing technologies: thin structural machining and incremental forming. Products like blades can be manufactured by means of this technology without the need for 5-axis CNC machines. Parts that are fabricated by this technology require less raw material compared to the ones that are created by means of CNC machining. A few studies have been done on this manufacturing process. Also, no complex geometry curved part has been fabricated by means of this technology. In this study, first, the effective process parameters on the dimensional accuracy of a simple part fabricated by this technology have been identified. It was observed that the forming tool diameter and the forming temperature are the effective parameters on the springback while the tool feedrate and the forming tool path pitch do not have a significant effect on the springback. After that, a full factorial experimental design has been conducted to establish the effect of each parameter. The material used in this research was AA7075 which is a popular aluminium alloy in the aerospace industry due to its high strength to weight ratio. Moreover, the forming process of the simple part in the room temperature has been simulated using ABAQUS software. It was observed the maximum stress occurs in the side regions of the bent wall’s root and consequently these regions are prone to crack initiation. In order to validate the simulation results, forming forces was measured in one of the experiments by dynamometer and compared with the forces obtained from simulation. It was observed the forces in experiment and simulation have the same trend and order of magnitude, but the peak forces in the simulation were less than that in the experiment. It was assumed to be due to ignorance of machining residual stresses in simulation. A curved blade was also fabricated by means of hybrid forming-machining technology with the help of experimental results from the simple part. The feature-based algorithm was used to design the tool path for forming process that has some advantages compared to other algorithms. Some techniques were utilized to reduce the amount of spring back such as using a die and warm forming. It was observed that these techniques have a significant effect on reducing the spring back. It was observed that the uniformity of temperature on the surface of the blade is very important in terms of reducing the springback Dimensional accuracy of the blade was measured by means of an optical 3D scanner. It was seen that by increasing the height, dimensional accuracy decreases because of the lack of constraint on the upper edge of the blade. At the end it was found that the hybrid forming-machining technology is capable of fabricating the products with complex curved geometry. Keywords: Hybrid forming-machining technology, Incremental forming, Thin structural machining, Curved blade
فرایند شکل‌دهی- ماشین‌کاری ترکیبی از دو فرایند ماشین‌کاری سازه‌های نازک و شکل‌دهی تدریجی می‌باشد. با استفاده از این فرایند می‌توان قطعاتی همانند پره‌ها را بدون نیاز به ماشین کنترل عددی پنج محور تولید کرد. همچنین قطعات تولیدی با این روش به ماده خام کمتری نسبت به روش ماشین‌کاری نیاز دارند. تحقیقاتی که تاکنون بر روی این فرایند انجام‌شده است اندک بوده است. همچنین تاکنون هندسه ی پیچیده با سطح انحنادار با این روش تولید نشده است.در پژوهش حاضر ابتدا عوامل تأثیرگذار بر دقت ابعادی قطعات تولیدشده به این روش استخراج‌شده‌اند.مشاهده شد که قطر ابزار شکل دهی و دمای شکل دهی پارامترهای تأثیرگذار بر دقت ابعادی قطعه تولیدشده با این روش هستند درحالی‌که نرخ پیشروی ابزار و گام شکل دهی تأثیر ناچیزی بر دقت ابعادی قطعه دارند.سپس با انجام یک طراحی آزمایش کامل به بررسی میزان تأثیر هرکدام از این عوامل بر دقت ابعادی یک هندسه ساده تولیدشده به این روش پرداخته‌شده است. جنس ماده مورداستفاده در این پژوهش آلیاژ آلومینیم AA7075 است که به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا یک آلیاژ پرمصرف در صنایع هوافضا است. هم‌چنین تولید یک هندسه ساده با روش شکل دهی-ماشین کاری ترکیبی در نرم افزار آباکوس شبیه‌سازی‌شده است. مشاهده شد که بیشترین میزان تنش در قطعه تولیدی در گوشه های کناری ریشه دیواره اتفاق می‌افتد. بنابراین این مناطق مستعد شروع ترک در حین شکل‌دهی می‌باشند.برای صحت سنجی شبیه سازی انجام‌شده، نیروهای شکل‌دهی در یکی از آزمایش‌ها با استفاده از دینامومتر اندازه گیری شد و با نیروهای به دست آمده از شبیه‌سازی مقایسه شد. مشاهده شد که نیروهای آزمایش و شبیه سازی دارای روند و مرتبه مشابه اند اما حداکثر نیرو در شبیه‌سازی کمتر از آزمایش است. فرض شد که این مورد به دلیل صرف‌نظر کردن از تنش‌های پسماند ماشین‌کاری در شبیه‌سازی است. در مرحله آخر با استفاده از اطلاعات و تجربیات به‌دست‌آمده از طراحی آزمایش و شبیه سازی، یک پره انحنادار با هندسه پیچیده با این روش تولیدشده است. طراحی مسیر ابزار شکل‌دهی برای تولید این هندسه با روش هندسه محور انجام‌شده است که مزایایی نسبت به روش‌های دیگر دارد. برای کاهش میزان بازگشت فنری در تولید این هندسه استفاده از قالب و گرم کردن یکنواخت ماده مورد استفاده پیشنهاد شده اند که بازگشت فنری را به میزان قابل‌توجهی کاهش داده‌اند. هم‌چنین مشاهده شد که یکنواختی دما در سطح قطعه کار تأثیر به سزایی در دقت ابعادی قطعه کار دارد. دقت ابعادی قطعه تولید با استفاده از یک اسکنر سه‌بعدی اندازه‌گیری شد. مشاهده شد که با افزایش ارتفاع دیواره، دقت ابعادی کاهش می‌یابد. این مورد به دلیل مقید نبودن لبه بالایی دیواره است. در نهایت مشخص شد که امکان تولید هندسه های پیچیده با روش شکل دهی-ماشین کاری ترکیبی وجود دارد. کلمات کلیدی: شکل دهی-ماشین کاری ترکیبی، ماشین‌کاری سازه‌های نازک، شکل‌دهی تدریجی، پره انحنادار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی