بهينه‌سازي طرح‌بندي كلمپ فيكسچر ورق با انحراف اوليه بر اساس الگوريتم مورچگان

Fixture's clamp layout optimization for sheet metal with initial variation based on ant colony algorithm

فيكسچر‌ها نقش قابل ملاحظه‌اي را در مهار ورق‌هاي فلزي در مرحله مونتاژ ايفا مي‌كنند. انعطاف بالاي ورق‌هاي فلزي و تعامل‌ آن‌ها با فيكسچر، بعلاوه وجود انحراف اوليه در ورق‌هاي پرسكاري شده سبب ايجاد انحراف در محصول نهايي مي‌شوند. طرح بندي بهينه نقاط كلمپ در فيكسچر تاثير قابل ملاحظه‌اي بر كاهش اين انحراف و افزايش كيفيت محصول نهايي دارد. از طرف ديگر تعداد كلمپ‌هاي بكار رفته در فيكسچر بشدت در هزينه‌ي ساخت و نگهداري فيكسچر تاثير گذار است، افزايش بيش از حد تعداد كلمپ‌ها موجب افزايش هزينه‌ي ساخت و كاهش آن باعث افزايش انحراف در محصول نهايي مي‌شود. بنابراين تعداد كلمپ‌ها بايد در طراحي بهينه‌ي فيكسچر مورد توجه قرار بگيرد. دستيابي به طرح بهينه براي فيكسچرها به دليل دشواري در پيش‌بيني رفتار ورق و محدوديت محاسباتي امري چالش برانگيز است. در اين مقاله ارتباط ميان انحراف اوليه‌ي ورق با انحراف مجموعه‌ي پس از مونتاژ بررسي مي‌شود و با تركيب الگوريتم مورچگان و روش المان محدود به ارائه روشي پرداخته مي‌شود كه قابليت بهينه‌سازي موقعيت نقاط كلمپ، با هدف كاهش انحراف مجموعه ي پس از مونتاژ و در عين حال كمينه كردن تعداد نقاط كلمپ را دارا مي‌باشد. روش ارائه شده براي يك ورق مربعي همراه با انحراف اوليه بكار برده مي‌شود و بر اساس تابع هزينه تعريف شده، تعداد و موقعيت بهينه كلمپ ها تعيين مي‌گردد. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهد كه كاهش ميزان انحراف ورق در فيكسچر منجر به كاهش انحراف مجموعه‌ي پس از مونتاژ مي‌شود.

The fixtures play a significant role in harnessing the metal sheets in the assembly stage. The high flexibility of the metal sheets and the initial deviation in the pressed sheets cause deviation in the final product. Using the optimal layout of the clamping points in the fixture can reduce the deviation effectively and raising the final product quality. On the other hand, the cost of construction is intensively influence by the number of clamps, rising the number of clamps causes the cost of construction to increase and reducing it cause the deviation in the final product to increase. Therefore, the number of clamps should be considered in the optimal design of the fixture. It is challenging to achieve optimal design for fixture due to the difficulty in predicting sheet behavior and computational constraints. In this paper the relationship between the initial deviation of sheet and the deviation of final product is investigated and a method is proposed by using ant colony algorithm and finite element method for optimizing the position of the clamping points to reducing the deviation of the product after assembly with considering the minimizing the number of clamping points. Finally the proposed method is applied to a simple square sheet with initial deviation and based on the cost function, the number of clamping points and their position are optimized. The results show that reducing the amount of sheet deviation in the fixture causes reduce the deviation of final product.