Search

It is well known that defining process parameters prior to the metal spinning process is very important due to obtaining accurate results and manufacturing with low cost. In this study, feed rate, material thickness and spindle speed in a spin forming process were investigated both numerically and experimentally. Material thickness results from the FEM analysis and from experimental studies were compared. The geometries and materials used in the experiments were numerically modeled and analyzed by simufact forming (R) software according to three different spindle speeds and feed rates processing conditions. The relation of stress, strain and wall thickness variation results of the analyses to the process parameters of feed rate and spindle speed were examined. The effect of feed rate was more prominent on wall thickness of workpieces rather than spindle speed. Furthermore, the variation of the axial and radial components of the spinning force over time has been investigated. Results of experiments and analyses were found in good agreement. Therefore, it was clearly shown that numerical analyses can be employed for the prediction of required initial parameters and final shape of workpiece.

Bu çalışmada, plastik malzemelere ilave edilen katkı maddelerinin ve enjeksiyon parametrelerinin plastik ürünün mekanik özelliklerine etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar için plastik malzeme olarak Pa66 mühendislik malzemesi seçilmiştir. Üç farklı oranda Cam elyaf, boyar madde (Masterbatch) ve Uv stabilizatör katkı maddeleri ilave edilerek dokuz farklı Pa66 malzeme karışımı hazırlanmıştır. Deneylerde katkısız Pa66 malzemeyle birlikte toplam on farklı plastik malzeme kullanılmıştır. Farklı karışımlarda hazırlanan plastik malzemelerin imalatı esnasında, her bir karışım için 40, 60, 80 bar enjeksiyon basıncı, 260, 270, 280 °C enjeksiyon sıcaklığı ve %60, %80, %100 enjeksiyon hızı olmak üzere üç farklı enjeksiyon parametresi kullanılmıştır. Enjeksiyon yöntemiyle üretilen standart deney ürünlerine, yoğunluk, erime akış indeksi, sertlik, çekme, üç nokta eğilme, charpy darbe, UV yaşlandırma öncesi ve sonrası renk deneyleri yapılmıştır. Pa66 mühendislik malzemeden üretilmiş plastik parçanın mekanik özelliklerinde, cam elyaf oranın (%10, %20, %30) artmasıyla %14 ile %386 arasında iyileşmeler görülmüştür. Enjeksiyon parametrelerindeki değişimlerin ise bu özellikleri %0.6 ile %6 arasında etkilediği tespit edilmiştir. Masterbatch katkılı Pa66 malzemede, oranın (%1, %2, %3) artmasıyla mekanik özelliklerin, %2.5 seviyesine kadar olumsuz etkilendiği sonucuna varılmıştır. Enjeksiyon parametrelerindeki değişimlerin de mekanik özellikleri %2 civarında etkilediği görülmüştür. UV Stabilizatör katkısının mekanik özellikleri çok fazla etkilemediği tespit edilmiştir. Ayrıca UV stabilizatör katkılı plastik parçalara uygulanan yaşlandırma testinin öncesi ve sonrasında yapılan renk analizlerinde en az renk değişimlerinin %0,5 UV katkılı plastik parçalarda olduğu görülmüştür. In this study, the effects of additives which can be added into plastic material and the effects of injection parameters on mechanical properties and UV resistance of plastic products were experimentally investigated. Pa 66 engineering material was selected as plastic material for experimental studies. The mixtures of nine different Pa 66 materials were prepared by adding the additives of glass-fiber master batch and UV stabilizer at three different ratios. In the experiments, ten different plastic materials along with pure Pa 66 material were used. During the manufacturing of plastic materials prepared in different mixtures, three different injection parameters were used for each mixture, namely 40, 60 and 80 bar injection pressures, 260, 270 and 280 °C injection temperatures and 60%, 80% and 100% injection rates. For standard experimental specimens produced by injection method, density, melting flow index, hardness, tensile, three point bending, Charpy impact tests, color test before and after UV aging were performed. The mechanical properties of plastic parts produced from Pa66 engineering material improved from 14% to 386% with the increasing glass-fiber ratio (10%, 20%, and 30%). It was found that the changes in the injection parameters affected the mechanical properties in the proportion of 0.6%-6%. It was observed that the mechanical properties were negatively affected up to the level of 2.5% with the increase of ratio (%1, %2, and %3) in PA66 material added master batch. The changes in injection parameters affected the mechanical properties by approximately 2%. It was found that the UV stabilizer did not affect the mechanical properties. In addition, in color analyses conducted before and after the aging tests applied to plastic parts added UV stabilizer, minimum color changes were observed to be on plastic parts added %0.5 UV stabilizers.

Metal sıvama, günümüzde sıklıkla kullanılan bir yöntem olmasına rağmen sıvama işleminin tahmin modeli henüz oluşturulmamıştır. Sıvama operasyonlarının ekonomik ve verimli şekilde gerçekleştirilebilmesi için, parametrelerin önceden tayininin hazırlık zamanı, ayar zamanı ve ilk ürün elde etme maliyetinin düşürülmesi açısından önemli olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada, ilerleme hızı, sac malzeme et kalınlığı, malzeme türü ve devir gibi parametreler güvenilirliği ispatlanmış bir sonlu elemanlar yazılımıyla incelenmiştir. Bunun için öncelikle sıvama parçalarının modelleri bilgisayar ortamında tasarlanmıştır. SolidWorks programında tasarlanan model önceki çalışmalardan farklı olarak Simufact Forming analiz programına aktarılarak veri girişleri gerçekleştirilmiştir. Her parametre için üç farklı değer belirlenerek en az üç analiz gerçekleştirilmiştir. Bunlara göre parça üzerindeki gerilme ve gerinmeler, kalınlık dağılımı, malzeme akışı, elastik deformasyon, sıvama kuvvet diyagramları incelenmiştir. Farklı parametre durumlarına göre elde edilen sonuçlar, birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Sıvama işlemlerinde işlem kalitesinin ve ölçüsel tamlığın kullanılan parametre değerlerine bağlı olarak değişim gösterdiği anlaşılmıştır. Çalışmanın başlangıç parametrelerinin belirlenmesinde önemli bir rehber olması beklenmektedir. Although metal spinning, which is often used today, is a method of forming processes, the prediction model has not yet been established. Predetermination of parameters in an economic and efficient way to perform the spinning process, the preparation time, setting time and cost of first product is known to be important in terms of lowering. Parameters such as, the feedrate, the thickness of metal, material type and revolutions per minutes were investigated in this work. The reliability of a proven finite element software was examined. To do this, model of the spinning parts in a computer environment is used first. In contrast to previous studies, the model was desgined in SolidWorks software and it was transferred to the Simufact-Forming analysis program to implement the data inputs. For each parameter, three different values were determined and at least three analysis were performed. On the component were values such as stress, strain, the thickness distribution of the flow of materials, elastic deformation region, the forming force diagrams, investigated. Different parameters according to the obtained results were compared to each other. In the spinning process, the process quality and dimensional completeness, it is understood that changed depending on the value of the parameter that is used. In the determination of the initial parameters of the study is expected to be an important guide.

Metacarpophalangeal (MCP) eklemi el fonksiyonları için hayati önem taşımaktadır. Bu eklem sıklıkla romatoid artrit veya osteoartrit gibi endikasyonlardan etkilenir ve bazı durumlarda hastalıklı eklemlerin implant ile değişimi ile sonuçlanabilir. Bu çalışmanın amacı, MCP eklemleri için kişiye özel implant üretilmesi ve üretilen implantlarla vucudun anatomisinin birebir uygunluğunu sağlamaktır. Sektörde bulunan parmak implantları genellikle beş ölçüde ve standart olmaktadır. Bu standart implantlar hastalara birebir uymamaktadır. Bu sorunu çözebilmek ve kişiye özel implantlar üretebilmek amacı ile el kemiklerinin katı modelleri Sawbone firmasının gerçek kemiklerinden taranarak oluşturulmuştur. Doktor tarafından hastanın herhangi bir sağlam el kemiği röntgenine göre ölçüler belirlenerek kişinin deformite olmuş kemikleri PEEK (polyetheretherketone) ve titanyum malzemeden üretebilecek prosedür oluşturulmuştur. Eklem hareketlerine silikonlu bir parça tasarlanarak füzyon oluşumu engellenmiştir. Kemik sabitleme vidası olarak ϕ4x12-15-18 ve 20 mm ölçülerinde vidalar tasarlanmıştır. Bu vidaların testleri ASTM 543'e göre yapılarak testlerle uyumluluğu gösterilmiştir. Ayrıca standart olarakta kullanılabilecek yedi farklı ölçüde implant tasarlanmış bunlardan bir serisinden beş adedine aşınma deneyleri yapılmıştır. The metacarpophalangeal joint is vital for hand function. This joint is often affected by rheumatoid arthritis or osteoarthritis and in some cases the diseased joint is replaced with an implant. The purpose of this study is to ensure that personel implants for MCP joints are produced and they are fit to anotomy of body. Finger implants in industry are genarally five range in size and standart. These implants do not fit to paitents. To solve this problem and produce personal implants, 3D model of hand bones are scaned from real bones of Sawbone company. Damaged bones come to the situation that can be produced from PEEK (polyetheretherketone) and titanium materials, considering the size is measured in reference to x-rayed patient's sturdy hand bone by a doctor. Formation of fusion is prevented by a slicon part desinged for movement of joint. ϕ4x12-15-18 and 20 screws are designed as bone fixation screws. Compatibility of these screws has been tested according to ASTM 543. Furthermore, as a standart, abrasion of seven implants in different sizes have been tested.

In this study, a user-interactive computer program was developed for computer-aided pneumatic circuit design. The pneumatic circuit elements were selected and designed by the determination of the main principles that are in accordance with the aim the user is going to specify. A database was established by forming IGES files for pneumatic circuit elements. In addition to this database, lists displaying the connection nodes of each element were prepared. The coordinates will be connected during the circuit drawing by using these lists. The developed program uses Delphi 3.0.

In a manufacturing process which requires a fixture as clamping device, the determination of clamping forces to be applied on the part that will be manufactured is important. In this work, the effective cutting and clamping forces in fixtures were calculated automatically using computers. In the developed system, clamping orders are mainly reduced to three types For these three clamping types, statical equilibrium equations based on the superposition rule were prepared. In the program many operations, from cutting tool selection, to insert selection are carried out automatically by interactively receiving little information from the user. By a using detailed database concerning the part material and cutting tool, first cutting forces during machining are determined and then, by choosing a clamping method, clamping forces are calculated automatically. The program is written in Delphi 3.0 and it has a modular structure that can be adapted to many systems which will be developed for fixture design.

Bu çalışmada Ansys programın explicit modülü yardımıyla sac metal kesme işlemindeki sac malzemenin kesilme yüzey bölgesinin tahminleri yapılmıştır. Kesme yüzeyine etki eden malzeme, kalınlık ve kesme boşluğu değişken alınarak sonlu elemanlar analizi yöntemiyle analizler yapılmıştır. Sac metal malzeme olarak 2, 3, 4 mm kalınlıklarında paslanmaz çelik, DKP sac ve alüminyum 1100 malzemeler kullanılmıştır. Kesme boşluğu değeri olarak malzeme kalınlıklarının % 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 değerleri kullanılmıştır. Kesme boşluğunun yuvarlanma değerine, kesme düzlüğüne, kopma düzlüğüne ve çapak değerlerine etkisi araştırılmıştır. Yapılan deney sonuçları literatüre ve teorik hesaplamalarla uyum göstermiştir. Analiz sonuçlarına göre kesme boşluğu arttıkça yuvarlanma değeri genişlik ve derinliği artmaktadır, kesme düzlüğü ve kopma düzlüğü değerleri azalmaktadır ve çapak değeri artmaktadır. Sonuçlar literatürdeki çalışmalarla kıyaslanmıştır. In this study, using the Ansys-Expilicit Module the cutting surface of sheet metal were performed. Material, material thickness and clearance were used different. The materials were 2, 3, 4 mm Stainless Steel, DKP and Aluminum 1100. The clearance value was % 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 thickness. The effect of die clearance on roll over width, roll over depth, burnish zone, fracture zone and burr zone has been investigated in a finite element analysis by a rigid-plastic FEM code. The experimental results, in agreement with theoretical calculations and the literature. From the analysis, it was found that roll over width, depth and burr increase with increasing die clearance. Burnish zone and fracture zone decrease with increasing die clearance. The results were compared with literature studies.

Bu tez çalışmasında, delme kalıplarındaki kesme boşluğunun ve zımba sertliğinin zımba aşınmasına ve bu aşınmanın sac malzeme kalitesine etkisi araştırılmıştır. Bu çalışma için sac malzeme olarak 2mm kalınlığında ST37 sac malzeme, zımba malzemesi olarak 50 RC, 55 RC, 60 RC sertliğindeki 1.2379 çelik kullanılmıştır. 3 farklı sertlikteki zımba malzemesi için 0,03 - 0,05 ve 0,08 oranlarında 3 farklı kesme boşluğu belirlenmiştir. Modüler bir delme kalıbı hazırlanıp, 3 farklı sertlikteki zımbalarla 3 farklı kesme boşluğunda pres tezgahında 2000-4000-600-8000 adet baskı yapılmıştır. Zımbalarda oluşan aşınma miktarları baskı sayısına göre belirlenmiştir. Aşınma miktarlarının sac malzemedeki çatlak oluşumuna etkisi araştırılmıştır. Zımba aşınmasının çatlak oluşumunu hızlandırdığını ve sac malzemelerde kesme düzlüğünü azalttığı görülmüştür.

Bükme kalıplarında sac malzemelerin büküldükten sonra elastik sekil değistirmeye bağlı olarak bir miktar geri esnedikleri bilinmektedir. Kalıp tasarımının kısa sürede yapılabilmesi ve istenilen ölçü tamlığının yapılabilmesi için geri esneme miktarının gerekli bir parametre olduğu bilinmektedir. Bu çalısmada, serbest bükme kalıplarında geri esnemenin deneysel olarak tespiti ve sonlu elemanlar yöntemi ile tahmini yapılmıstır. Geri esneme miktarlarının belirlenebilmesi için modüler serbest V bükme kalıbı tasarlanarak, deney malzemesi olarak Dkp ve paslanmaz çelik (AISI/SAE 304) malzemesi kullanılmıstır. Numuneler 1, 2, 3 ve 4 mm kalınlıklarda olup her kalınlık için 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105 ve 120 derecedeki açılarda, her açı da 3 farklı radyüs değerinde bükülerek her bir numuneden en az 3 tane bükme gerçeklestirilmistir. Üretilen parçaların ölçü tamlığı optik projeksiyon cihazı ile elde edilerek geri esneme miktarlarının tespit edilmesi ve bu değerlerin bilgisayar destekli sonlu elemanlar analizlerinde kullanılan Marc-Mentat programında yapılan çözümlemelerle karsılastırması yapılmıstır. Yapay sinir ağlarında sigmoid fonksiyon kullanılarak 2 gizli ara katman ve her katmanda 4 hücre ile tahmin edilerek, deney yapılmayan sonuçlar tablolar halinde verilmistir. It is known that the sheet metals in the bending moulds are subject to some amount of spring-back depending on the shape deformation after bending. It is also a fact that the the mentioned spring-back amount is a parameter necessary for making the mould design in a short duration and reaching the desired dimensional fineness. In this project, a study is conducted upon the determination of the amount of the spring-back in the bending moulds both experimentally and using finite element method. Designing a modular free V bending mould to determine the spring-back amount, Dkp and stainless steel which are extensively used in the automotive industry, defence industries, and several industrial applications are selected as the materials for the experiments. As the thickness values of the specimens are chosen to be 1, 2, 3, and 4 mm, for each different thickness value, at least three bending operations are carried out for each specimen regarding the bending angles of 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105 and 120 degrees with three different radius values corresponding to each angle. After checking the dimensional fineness of the produced specimens using an optical projection device and determination of the of the relevant spring-back quantities, these values are compared to the results of the analyses performed in the Marc-Mentat software used in the computer-aided finite element studies. Furthermore, the results of the constructed artificial neural network structures are also obtained and the yielded results are discussed. This way, the experimental and estimation results are contributed to the literature by means of this publication.

Bu çalışmada; derin çekme kalıplarında çekmeyi etkileyen parametreler deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda, değişik çekme parametreleri kullanılarak, silindirik ve kare olmak üzere iki farklı geometride derin çekme işlemleri gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalar, alüminyum, DKP ve pirinç sac malzemelerde uygulanmıştır. Derin çekme sırasında oluşan çekme kuvvetleri, çekme ekseni üzerine yerleştirilen Baykon yük hücresi yardımıyla ölçülmüştür. Kalıp kavisi, zımba kavisi, çekme hızı, çekme boşluğu ve sac malzeme kalınlığı parametrelerinin çekme işlemine etkileri incelenmiştir. Bu parametrelere bağlı olarak deney numunelerinde oluşan kırışıklık, yırtılma,sac kalınlığı incelmesi ve çekme kuvvetleri incelenmiştir. Sac malzemesinin ve çekme parametrelerinin, sac malzemelerdeki kırışıklığı, yırtılmayı ve miktarını,sac kalınlığında incelmeyi ve çekilebilirlik oranlarını doğrudan etkilediği görülmüştür. Deneysel numuneler aynı çekme parametreleri kullanarak, sonlu elemanlar metoduna dayalı çözüm yapan DYNAFORM ve AUTOFORM paket programları kullanılarak da analiz edilmiştir. Deneysel çalışma sonuçları ile analiz sonuçlarının çok yakın değerlerde olduğu görülmüştür. Deneysel çalışmalardan elde edilen verilerden yararlanılarak, deney yapılmayan parametre değerlerinin çekilebilirlik değerlerine etkilerini tahmin etmek amacıyla bir bulanık mantık modeli geliştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar pratik kullanımlar için literatüre kazandırılmıştır. In this study, drawing parameters in the deep drawing dies were experimentally examined. In the experimental studies, deep drawing process has been carried out on the different drawing parameters and on the different profiles as cylindrical and square. Experiments were carried out using Brass, DKP and Aluminium sheet metal materials. The drawing forces occurred during sheet metal deep drawing were measured by Baykon Load Cell. Effects of drawing parameters as die radius, punch radius, drawing speed, die clearance and sheet metal thickness on the drawing process were experimentally researched. Wrinkling, splitting, thinning of sheet metal thickness and the drawing force occurred during sheet metal deep drawing was investigated on the samples. It was show that the drawing parameters directly affected wrinkling, splitting, lower of sheet metal thickness and drawability rate. The samples with same drawing parameters were analysed on the finite element method by means of DYNAFORM and AUTOFORM software. It was seen that the results of the experimental study and the result of analysis are very close. According to the experimental results a fuzzy logic model was improved to estimate for effect of drawing parameters. Results introduce to literature for practically use.

Kesme islemlerinden dolayı sac metal ürünlerin kesilen yüzeylerinde kesme düzlüğü, yuvarlanma, kopma ve çapak bölgeleri olusmaktadır. Olusan bu bölgelerin mesafesi, kullanılan malzemeye, sac kalınlığına, kesme bosluğuna ve zımbanın keskinliğine göre değismektedir. Bu faktörlerden en büyük etkiyi seçilecek olan kesme bosluğu yapmaktadır. Bu çalısmada farklı sertlik değerlerine sahip dört adet malzeme, kesme kalıbında farklı kesme bosluğu değerlerinde kesilerek numuneler alınmıstır. Bu numunelerin yuvarlanma değerleri, kesme düzlüğü değeri, kopma derinliği ve çapak yüksekliği ölçülerek veriler hazırlanmıstır. Bu deneysel veriler yapay sinir ağları kullanılarak eğitilmis ve deney yapılmayan malzeme ve kalınlık değerleri için ideal kesme bosluğu değerleri tahmin edilmistir. Hata oranı 9x10-5 olarak alınmıs ve eğitim sonrasındaki test performansı iyi sonuçlar vermistir. Deneysel veriler ve tahmin verileri sac metal kalıpçılığında kullanılmak üzere tablolara dönüstürülmüstür. During the sheet metal, burr, cutting smoothness, the rolling and the rupture sections are formed on the cutting plane. The sizes of these sections are defended on the material type, the sheet metal thickness, the clearance and the sharpness of the punch. The most important parameter is the cutting clearance. In this study, the samples are taken from four materials with different hardness by using alternative clearance values. Rolling values, cutting smoothness, rupture depth, and the height of the burrs are measured on the samples. Experimental data are used for improvement of the virtual nevro mesh system and ideal cutting clearances are predicted for different thickness and materials. The error is calculated as 9x10-5 and the test performance gives satisfactory results after the improvements on the mesh. The experimental results and the predicted values are tabulated to use in the die making industry.

In this study, a user-interactive computer program was developed for computer-aided pneumatic circuit design. The pneumatic circuit elements were selected and designed by the determination of the main principles that are in accordance with the aim the user is going to specify. A database was established by forming IGES files for pneumatic circuit elements. In addition to this database, lists displaying the connection nodes of each element were prepared. The coordinates will be connected during the circuit drawing by using these lists. The developed program uses Delphi 3.0.

GRUP TEKNOLOJİSİ TABANLI BİLGİSAYAR DESTEKLİ İŞLEM PLANLAMASI (DOKTORA TEZİ) Zafer TEKİNER GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ EYLÜL 1998 ÖZET Modern üretim sistemlerinin pek çok aşamasında, bilgisayar oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmanın temel amacı tasarımdan üretime kadar olan süreçte bilgisayar kullanarak işlem planlamasının otomasyonunu gerçekleştirmektir. Bu amaçla, Delphi ve C++ dilleri kullanılarak bir `Bilgisayar Destekli İşlem Planlaması (BDİP)` yazılımı geliştirilmiştir. İlk olarak, bir CAD yazılımıyla katı model olarak tasarlanmış iş parçasına ait, DXF dosyasından parçanın işlenecek kısımlarının belirlenmesi için bir unsur tanıma metodu geliştirilmiştir. Tanımlanan bu özelliklere göre parçanın üretimi için kesici takım ve uç seçimi, kesme parametrelerinin optimizasyonu yapılmakta ve parça kartları oluşturulmaktadır. Daha sonra, Grup Teknolojisi (GT) yaklaşımıyla parça aileleri oluşturulmaktadır. Her bir parça için işlem planlaması elde edilmekte ve her bir bağlama için ayrı ayrı CNC parça programı oluşturulmaktadır. Bütün bu işlemlere ilaveten parça ailelerine ait esnek imalat hücreleri için gerekli olan takım tezgahları da belirlenebilmektedir. Yazılım, prizmatik parçaların işlem planlamasında etkin olarak kullanılabilecek özelliktedir. Bilim Kodu Anahtar Kelimeler Sayfa Adedi Tez Yöneticisi 626.12.01 Grup Teknolojisi, İşlem Planlaması, Unsur Tanıma. 164 Prof. Dr. Muammer NALBANT 11 COMPUTER AIDED PROCESS PLANNING BASED ON GROUP TECHNOLOGY (Ph. D. Thesis) Zafer TEKİNER GAZİ UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SEPTEMBER 1998 ABSTRACT The computers are used very commonly in the several steps of modern manufacturing system. The main aim of this study is using computers to construct the automation of Process Planning from design to production. For this reason 'A Computer Aided Process Planning (CAPP)' software has been developed by using Delphi and C++ languages. Firstly, a Feature Recognition method for defining machinable segments of a part from DXF files of the work piece has been designed as a solid model by a CAD software. Secondly, to produce of the part according to these feature defined, the selection of cutting tool and insert and the optimisation of machining parameters have been done and the part charts have been created. After then, the part families have been created by using the approach of Group Technology (GT). Finally, the Process Planning has been obtained for each part and the part programme has been created for CNC machining separately for every clamping. In addition to all these processes, tool machines that are needed for flexible manufacturing cells belong to part families have also been determined. The software can be used efficiently for the process planning of prismatic parts. Science Code : 626.12.01 Key Words : Computer Aided Process Planning, Group Technology, Feature Recognition Page Number : 164 Adviser : Prof. Dr. Muammer NALBANT 164

BA?LAMA KALIPLARINDA BİLGİSAYAR DESTEKLİ KUVVET ANALİZİ VE KALIPLAMA ELEMANLARINDA KUVVET KONTROLÜ (Yüksek Lisans Tezi) Zafer TEKİNER GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ EYLÜL 1995 ÖZ Bağlama kalıbı tasarımı imalatta önemli bir yer tutmaktadır. Ancak günümüzde bağlama kalıbı tasarımı ve kalıp elemanlarının seçimi çoğunlukla elle yapıldığı için büyük ölçüde zaman kaybma neden olmaktadır. Bu çalışma ile, bir bilgisayar programı geliştirilerek AutoCAD ortamında çizilen prizmatik bir parçanın geometrik bilgilerinin DXF formatı analiz edilip parçaya ait geometrik ve teknolojik bilgileri çıkartılmaktadır. Daha sonra freze tezgahında kesme esnasmda oluşan kesme kuvvetleri hesaplan maktadır. Ayrıca bulunan bu kuvvetlere göre bağlama kalıp elemanlarında papuç, civata, alt tabla seçimi, çakı seçimi ve tezgah seçimi yapılmıştır. Kesme kuvveti hesaplamasında kullanılan veriler formül haline getirilerek bilgisayar programına girilmiştir. Program TURBO PASCAL dilinde olup 1268,8 Kb. yer kaplamaktadır. Bilim Kodu : 625.02.07/225.05.01 Anahtar Kelimeler : Kuvvet Analizi, Kesici Seçimi, Tezgah Seçimi, Modüler Kalıp Elemanları Seçimi, Bağlama Kalıplarında Bilgisayar Destekli Kuvvet Analizi ve Kalıplama Elemanlarında Kuvvet Kontrolü. Sayfa Adedi : 120 Tez Yöneticisi : Yrd. Doç. Dr. Mahmut Gülesin COMPUTER AIDED FORCE ANAL YSIS IN FIXTURES AND SELECTION OF FEATURING COMPONENTS (M. Sc Thesis) Zafer TEKİNER GAZİ UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SEPTEMBER 1995 ABSTRACT Fixture design plays an important role in manufacturing. However, since today, fixture design and selection of flxturing components are performed manually, it takes plenty of time. In this work, through the use of the program developed, the DXF format of geometric data of a prizmatic part driven in AutoCAD environment is analysed and geometric and technological data of the part are extracted then, cutting forces generated during cutting on a milling machine are calculated. In addition, according to these forces, selection of frxturing components such as bolts, clamping strips, and base plate, cutters and machine tools are perfomed. The data used at the calculation of cutting force have been structured in formulas and programmed in the computer. The software developed has been written in Turbo PASCAL and is 128.8 kb. Scientific Code : 625.02.07/225.05.01 Key Words : Computer Aided Force Analysis In Fixtures and Selection Of Fixturing Components Number of Pages : 1 2 1 Supervisor : Assoc. Prof. Mahmut GÜLESÎN 120

Bu tez çalışmasında mikro işleme yöntemindeki kesme parametrelerinin belirlenmesi ve takım aşınması ile yüzey pürüzlülüğü deneysel olarak çalışılmıştır. Deneylerde 0,4, 0,5, 0,7 mm çaplarında kaplamasız tungusten karbür yekpare gövdeli parmak frezeler kullanılmıştır. Kesme parametreleri ise sırasıyla 0,05 mm, 0,075 mm ve 0,1 mm eksenel kesme derinliğinde, devir başına ilerlemesi 0,002 mm/dev, 0,006 mm/dev ve 0,01 mm/dev ve yanal kayma mesafesi ise takım çapının %30, %40 ve %50 oranında belirlenmiştir. Mikro işleme yöntemi ile Ti-6Al-4V iş parçasının işlenmesi sonucunda uygun kesme parametrelerini belirleyebilmek için takım aşınması ve iş parçasının yüzey pürüzlülüğü ölçülmüştür. Mikro işleme yöntemindeki takım ömrünü bulabilmek için, takımlar ile yaklaşık 70, 140 ve 200 saniye mikro işleme yapılarak, takımların her deney sonundaki aşınma miktarları Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri ile belirlenmiştir. Deneylerin sonunda, devir başına ilerleme değeri sabit tutulduğunda, eksenel kesme derinliğinin artması ile serbest yüzey aşınması ve maksimum yüzey pürüzlülük değerlerinde artış meydana geldiği görülmüştür. Eksenel kesme derinliği sabit iken, devir başına ilerleme değeri arttıkça serbest yüzey aşınma değerinin belirli bir devir başına ilerleme değerine kadar arttığı fakat söz konusu devir başına ilerleme değerinden sonra serbest yüzey aşınma değerlerinde azalma olduğu görülmüştür. Yanal kayma mesafesi sabit iken, maksimum yüzey pürüzlülüğü ve serbest yüzey aşınma değerinin değişiminde, devir başına ilerleme değerinin etkisinin, eksenel kesme derinliği etkisinden daha fazla olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Takım ömrü için yapılan deneylerin sonunda, işleme mesafesi arttıkça daha yüksek kesme hızlı olan 0,7 mm çaplı takımların daha düşük kesme hızlı olan 0,5 mm çaplı takımlardan daha fazla aşındığı sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca, yapılan deneylerde 0,4 mm çaplı takımlarda kırılma gözlenmiş olup, 0,5 mm çaptan daha düşük çaplı takımlar ile yapılan işlemelerde kırılma riskinin arttığı sonucuna ulaşılmıştır. Buna ilaveten, bu çalışmada takımlarda meydana gelen aşınmalar ve yüzey pürüzlülüğünün analizi doğrultusunda, en uygun kesme parametreleri belirlenmiş ve kesme parametrelerinin aşınma, yüzey pürüzlülüğüne etkilerinin ortaya çıkarılması amacıyla varyans (ANOVA) analizi gerçekleştirilmiştir. Determination of cutting parameters in micro processing method, tool wear and surface roughness are studied as experimentally in this thesis. The uncoated tungsten carbide solid shank end mills having the diameter of 0,4, 0,5 and 0,7 are used in the experiments. The cutting parameters were determined as 0,05 mm, 0,075 mm and 0,1 mm for the depth of cut, 0,002 mm/dev, 0,006 mm/dev and 0,01 mm/dev for the feed per revolution and 30%, 40% and 50% of the cutting tool diameter for step-over rate respectively. As a result of milling the Ti-6Al-4V workpiece with micro manufacturing method, the tool wear and surface roughness of workpiece were measured in order to determine suitable cutting parameters. In order to determine the tool life in the micro processing method, the wear of the tools at the end of each experiment were determined by Scanning Electron Microscope (SEM) images by micro milling with the tools for approxiametly 70, 140 and 200 seconds. As a result of the experiments made for the tool life, it was concluded that as the milling distance increases, 0,7 mm diameter tools with higher cutting speed wear more than the tools having 0,5 mm diameter and lower cutting speed. At the end of the experiments, it was observed that when the feed rate per revolution is kept constant, the increase in axial cutting depth increases the flank wear and maximum surface roughness values. While the axial cutting depth is constant, it was found that as the feed rate per revolution increases, the flank wear value increases to a certain feed rate per revolution, but the flank wear values decrease after that feed rate. It was concluded that the effect of feed rate per revolution is greater than the effect of axial depth of cut in the change of maximum surface roughness and flank wear values while the step-over rate is constant. Besides, it was observed that, the tools having the diameter of 0,4 mm were broken at the experiments, therefore, it was concluded that the risk of breakage increases in machining with tools less than 0,5 mm in diameter. In addition, in this study, the optimum cutting parameters were determined in accordance with the wear and surface roughness analysis and variance (ANOVA) analysis was performed to determine the effects of cutting parameters on wear and surface roughness. 142

Bu çalışmada, plastik malzemelere ilave edilen katkı maddelerinin ve enjeksiyon parametrelerinin plastik ürünün mekanik özelliklerine etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar için plastik malzeme olarak Pa66 mühendislik malzemesi seçilmiştir. Üç farklı oranda Cam elyaf, boyar madde (Masterbatch) ve Uv stabilizatör katkı maddeleri ilave edilerek dokuz farklı Pa66 malzeme karışımı hazırlanmıştır. Deneylerde katkısız Pa66 malzemeyle birlikte toplam on farklı plastik malzeme kullanılmıştır. Farklı karışımlarda hazırlanan plastik malzemelerin imalatı esnasında, her bir karışım için 40, 60, 80 bar enjeksiyon basıncı, 260, 270, 280 °C enjeksiyon sıcaklığı ve %60, %80, %100 enjeksiyon hızı olmak üzere üç farklı enjeksiyon parametresi kullanılmıştır. Enjeksiyon yöntemiyle üretilen standart deney ürünlerine, yoğunluk, erime akış indeksi, sertlik, çekme, üç nokta eğilme, charpy darbe, UV yaşlandırma öncesi ve sonrası renk deneyleri yapılmıştır. Pa66 mühendislik malzemeden üretilmiş plastik parçanın mekanik özelliklerinde, cam elyaf oranın (%10, %20, %30) artmasıyla %14 ile %386 arasında iyileşmeler görülmüştür. Enjeksiyon parametrelerindeki değişimlerin ise bu özellikleri %0.6 ile %6 arasında etkilediği tespit edilmiştir. Masterbatch katkılı Pa66 malzemede, oranın (%1, %2, %3) artmasıyla mekanik özelliklerin, %2.5 seviyesine kadar olumsuz etkilendiği sonucuna varılmıştır. Enjeksiyon parametrelerindeki değişimlerin de mekanik özellikleri %2 civarında etkilediği görülmüştür. UV Stabilizatör katkısının mekanik özellikleri çok fazla etkilemediği tespit edilmiştir. Ayrıca UV stabilizatör katkılı plastik parçalara uygulanan yaşlandırma testinin öncesi ve sonrasında yapılan renk analizlerinde en az renk değişimlerinin %0,5 UV katkılı plastik parçalarda olduğu görülmüştür. In this study, the effects of additives which can be added into plastic material and the effects of injection parameters on mechanical properties and UV resistance of plastic products were experimentally investigated. Pa 66 engineering material was selected as plastic material for experimental studies. The mixtures of nine different Pa 66 materials were prepared by adding the additives of glass-fiber master batch and UV stabilizer at three different ratios. In the experiments, ten different plastic materials along with pure Pa 66 material were used. During the manufacturing of plastic materials prepared in different mixtures, three different injection parameters were used for each mixture, namely 40, 60 and 80 bar injection pressures, 260, 270 and 280 °C injection temperatures and 60%, 80% and 100% injection rates. For standard experimental specimens produced by injection method, density, melting flow index, hardness, tensile, three point bending, Charpy impact tests, color test before and after UV aging were performed. The mechanical properties of plastic parts produced from Pa66 engineering material improved from 14% to 386% with the increasing glass-fiber ratio (10%, 20%, and 30%). It was found that the changes in the injection parameters affected the mechanical properties in the proportion of 0.6%-6%. It was observed that the mechanical properties were negatively affected up to the level of 2.5% with the increase of ratio (%1, %2, and %3) in PA66 material added master batch. The changes in injection parameters affected the mechanical properties by approximately 2%. It was found that the UV stabilizer did not affect the mechanical properties. In addition, in color analyses conducted before and after the aging tests applied to plastic parts added UV stabilizer, minimum color changes were observed to be on plastic parts added %0.5 UV stabilizers. 141

Metal sıvama, günümüzde sıklıkla kullanılan bir yöntem olmasına rağmen sıvama işleminin tahmin modeli henüz oluşturulmamıştır. Sıvama operasyonlarının ekonomik ve verimli şekilde gerçekleştirilebilmesi için, parametrelerin önceden tayininin hazırlık zamanı, ayar zamanı ve ilk ürün elde etme maliyetinin düşürülmesi açısından önemli olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada, ilerleme hızı, sac malzeme et kalınlığı, malzeme türü ve devir gibi parametreler güvenilirliği ispatlanmış bir sonlu elemanlar yazılımıyla incelenmiştir. Bunun için öncelikle sıvama parçalarının modelleri bilgisayar ortamında tasarlanmıştır. SolidWorks programında tasarlanan model önceki çalışmalardan farklı olarak Simufact Forming analiz programına aktarılarak veri girişleri gerçekleştirilmiştir. Her parametre için üç farklı değer belirlenerek en az üç analiz gerçekleştirilmiştir. Bunlara göre parça üzerindeki gerilme ve gerinmeler, kalınlık dağılımı, malzeme akışı, elastik deformasyon, sıvama kuvvet diyagramları incelenmiştir. Farklı parametre durumlarına göre elde edilen sonuçlar, birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Sıvama işlemlerinde işlem kalitesinin ve ölçüsel tamlığın kullanılan parametre değerlerine bağlı olarak değişim gösterdiği anlaşılmıştır. Çalışmanın başlangıç parametrelerinin belirlenmesinde önemli bir rehber olması beklenmektedir. Although metal spinning, which is often used today, is a method of forming processes, the prediction model has not yet been established. Predetermination of parameters in an economic and efficient way to perform the spinning process, the preparation time, setting time and cost of first product is known to be important in terms of lowering. Parameters such as, the feedrate, the thickness of metal, material type and revolutions per minutes were investigated in this work. The reliability of a proven finite element software was examined. To do this, model of the spinning parts in a computer environment is used first. In contrast to previous studies, the model was desgined in SolidWorks software and it was transferred to the Simufact-Forming analysis program to implement the data inputs. For each parameter, three different values were determined and at least three analysis were performed. On the component were values such as stress, strain, the thickness distribution of the flow of materials, elastic deformation region, the forming force diagrams, investigated. Different parameters according to the obtained results were compared to each other. In the spinning process, the process quality and dimensional completeness, it is understood that changed depending on the value of the parameter that is used. In the determination of the initial parameters of the study is expected to be an important guide. 95

Bu çalışmada Ansys programın explicit modülü yardımıyla sac metal kesme işlemindeki sac malzemenin kesilme yüzey bölgesinin tahminleri yapılmıştır. Kesme yüzeyine etki eden malzeme, kalınlık ve kesme boşluğu değişken alınarak sonlu elemanlar analizi yöntemiyle analizler yapılmıştır. Sac metal malzeme olarak 2, 3, 4 mm kalınlıklarında paslanmaz çelik, DKP sac ve alüminyum 1100 malzemeler kullanılmıştır. Kesme boşluğu değeri olarak malzeme kalınlıklarının % 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 değerleri kullanılmıştır. Kesme boşluğunun yuvarlanma değerine, kesme düzlüğüne, kopma düzlüğüne ve çapak değerlerine etkisi araştırılmıştır. Yapılan deney sonuçları literatüre ve teorik hesaplamalarla uyum göstermiştir. Analiz sonuçlarına göre kesme boşluğu arttıkça yuvarlanma değeri genişlik ve derinliği artmaktadır, kesme düzlüğü ve kopma düzlüğü değerleri azalmaktadır ve çapak değeri artmaktadır. Sonuçlar literatürdeki çalışmalarla kıyaslanmıştır.Anahtar Kelimeler : Sac metal, kesme yüzeyi tahmini, kesme analizi In this study, using the Ansys-Expilicit Module the cutting surface of sheet metal were performed. Material, material thickness and clearance were used different. The materials were 2, 3, 4 mm Stainless Steel, DKP and Aluminum 1100. The clearance value was % 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 thickness. The effect of die clearance on roll over width, roll over depth, burnish zone, fracture zone and burr zone has been investigated in a finite element analysis by a rigid-plastic FEM code. The experimental results, in agreement with theoretical calculations and the literature. From the analysis, it was found that roll over width, depth and burr increase with increasing die clearance. Burnish zone and fracture zone decrease with increasing die clearance. The results were compared with literature studies.Key Words : Sheet metal, cutting surface prediction, cutting analysis 113