مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل پایداری قطعات با هندسه ی شکل-آزاد در قید و بندها

نویسندگان
1 دانشجوی دکترا، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشیار گروه ساخت و تولید، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
آزمایش پایداری قطعه کار یکی از مراحل اصلی در صحت سنجی سیستم جاسازی و بست در مراحل اولیه طراحی قید و بند است. پایداری قطعات شکل-آزاد در قید و بند متأثر از نیرو-ممانهای وارده از وزن قطعه کار، جاسازها، بست ها و ماشینکاری است. در این مقاله، مدلی تحلیلی برای آنالیز پایداری این قطعات در قید و بندها بر مبنای اصل کمترین اندازه نیروها ارائه می شود. اصل کمترین اندازه نیروها برای قطعات با هندسه شکل-آزاد در قالب یک مسأله بهینه سازی غیرخطی در می آید که حل آن، پایداری قطعه کار را تعیین می کند. بررسی پایداری قطعه کار در هنگام بارگذاری در سیستم جاسازی، محاسبه محدوده پایداری و تحلیل تأثیر فاصله جاسازهای پایه از هم بر روی پایداری قطعه کار شاکله این پژوهش را تشکیل می دهد. نمونه ای از مدل پره توربین به عنوان مطالعه موردی برای آنالیز عملکرد مدل ارائه شده استفاده گردید. بارگذاری این قطعه کار در سیستم جاسازی در قالب مراحل مشخصی طراحی و پایداری قطعه کار تحت اثر نیرو-ممان های وزن و جاسازی در هریک از مراحل بررسی شد. نتایج بدست آمده شامل تعیین محدوده پایداری مدل در محدوده زاویه ای [38-22] درجه بر روی جاسازهای پایه، افزایش پایداری قطعه کار با افزایش فاصله جاسازهای پایه از هم و تأیید طرح جاسازی اصلی با تأیید پایداری قطعه کار در مراحل بارگذاری بود. نتایج، بیانگر توانایی بالای اصل کمترین اندازه ی نیروها برای آنالیز پایداری قطعات شکل-آزاد در ماژول صحت سنجیِ مجموعه فعالیت های طراحی قید و بند به کمک رایانه است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Stability analysis of free-form workpieces in fixtures

نویسندگان English

Hadi Parvaz 1
Mohammad Javad Nategh 2
1 PhD student, manufacturing and production group, Faculty of mechanical engineering, Tarbiat Modares University
2 Assoc. Prof, Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Tarbiat Modares University
چکیده English

The stability analysis of workpiece in fixtures is considered as one of the stages of the fixture verification system. The stability of free-form workpieces in fixtures is affected by different agents including weight, locators, clamps and machining wrenches. In this study, a mathematical model has been presented for part stability analysis based on the minimum norm principle that led to a non-linear quadratic optimization problem. The solution to this problem is the reaction forces at the contact points between workpiece and locators. The study includes the workpiece stability analysis at the loading stages, determination of stability span for workpiece and the investigating the effect of the base locators distances on the workpiece stability through examples. A turbine blade model was incorporated as the case study to evaluate the suggested model capabilities in stability analysis. The loading procedure of this part into the fixture was categorized into sequential stages and its stability was investigated in contact with the locators. The results included the stability span of [15°-58°] for the workpiece on base locators, increased stability by the distanced base locators and the confirmation of the main locating plan through the stability verification at the loading stages. The results showed the model efficiency and accuracy in analyzing the free-form part stability in contact with the fixture elements. The proposed dexterous model can be integrated into the CAFD platform to be used at the early stages of locating and clamping system design applications.

کلیدواژه‌ها English

Fixture Design
Free-form Geometry
Minimum Norm Principle
Rigid Body Dynamics
Stability analysis