مطالعه‌ي عددي اثر ورق‌گير جانبي و روش پيش‌روي در آزمون شيار فرآيند شكل‌دهي نموي بر كاهش نيروهاي وارد بر كلگي دستگاه

Numerical study of side fixture and feed rate method for decrease of force imposed by spindle of machine on the incremental forming groove test

در اين مطالعه روش‌هاي متداول آزمون شيار در شكل‌دهي نموي با رويكرد تحليل نيروهاي وارد شده به كلگي ماشينCNC، به كمك شبيه سازي اجزاي محدود بررسي شده است. در ابتدا تحليل اجزاي محدود به كمك نرم‌افزار آباكوس مطابق با پژوهشي عملي، انجام و اعتبارسنجي شد. در تحليل، ابزار و ورق‌گير اجسامي صلب و ورق، انعطاف‌پذير فرض گرديدند. سپس استفاده از ورق‌گير جانبي به كمك مقيد كردن لبه‌هاي جانبي ورق مورد بررسي قرار گرفت. مشخص شد كه استفاده از ورق‌گير جانبي سبب افزايش نيرو مي‌گردد هرچند تعداد رفت و برگشت‌ ابزار به نصف كاهش مي‌يابد و با يكبار رفت و برگشت ابزار آزمون شيار كامل مي‌گردد. همچنين به كمك روش باردهي شيب‌دار، براي جلوگيري از رخداد قله‌هاي نيرويي آسيب زا به دستگاه، مي‌توان اين آزمون را با هزينه كمتر انجام داد. مثلا براي ورق AA 7075-O با طول شكل‌دهي mm80 بين دو گام متفاوت mm25/0 با دوبار رفت و برگشت و mm50/0 با يكبار رفت و برگشت، وضعيت باردهي با شيب كمتر همراه با دوبار رفت و برگشت، نيروي عمودي قله بيشينه كمتر مي‌باشد و براي ماشين CNC با ظرفيت نيرويي كمتر بسيار مناسب‌تر مي‌باشد.

In this study, conventional methods of the groove test on an incremental forming process by finite element method have been investigated in order to analyze the forces imposed by the spindle of CNC machine. Initially, the finite element method analysis using ABAQUS software was validated by empirical research in the published paper. In this analysis, tool and clamping are supposed rigid body and the sheet is deformable body. When using the side fixture for constraining of side edge of sheet was investigated, it was found that the use of the side fixture increase force between 2 to 2.5 times. However the number of tool sweeps would be halved and groove test would be completed with 1 tool sweep. Also by smoothly graded loading for prevention of traumatic force peaks to the machine, this test can be done at a lower cost. For example, for AA7075-0 sheet with 80mm forming path between two different steps 0.25 with 2 sweeps and 0.5mm with 1 sweep, using lower slope and 2 tool sweeps, the maximum vertical force peaks decrease and process is very proper for low load capacity CNC machine.