طراحی بندها به کمک رایانه (cafd) می تواند واسطی برای برنامه های طراحی به کمک رایانه (cad) و ساخت به کمک رایانه (cam) باشد. تولید مدولهای برنامه طراحی بند، شامل طراحی برنامه هوش مصنوعی سیستم خبره، برنامه تعیین نقاط جاسازی به کمک تئوری پیچ ها، برنامه تحلیل بند و جایگذاری تکیه گاه ها به کمک المان محدود و نیز ایجاد خروجی، پایه ای برای تولید سیستم جامع طراحی بندها به کمک رایانه است. پس از تولید مدول ها، به کمک برنامه ای دیگر به یکپارچه سازی آنها پرداخته می شود. این برنامه در محیط نرم افزار mechanical desktop و با استفاده از المان های کمکی آن، مدولهای برنامه را یکپارچه می سازد. در نرم افزار سیستم جامع طراحی بندها به کمک رایانه، ورودی، مدل سه بعدی قطعه کار است و پس از طرح ریزی بند، انتخاب و جایگذاری المان، تحلیل المان محدود برای جایگذاری تکیه گاه و مونتاژ المان ها و قطعه کار، خروجی را به صورت نقشه سه نمای استاندارد ترسیم می نماید.

پرهزینه و سخت بودن ماشینکاری مواد کامپوزیتی و سوپر آلیاژهای جدید، محققان را برآن می دارد، تا برای کاهش سایش ابزار، نیروهای ماشینکاری، صافی سطح و غیره، از روشی بهره گیرند که با کاهش سرعت برشی توانایی، ماشینکاری را نیز حفظ نماید. این مهم با بکارگیری ابزار مرتعش با فرکانس های بالای فراصوت میسر گردید. از آنجائیکه افزایش دمای ابزار، یکی از مهمترین عوامل در افزایش سایش آن است، بدین خاطر پایان نامه حاضر بررسی دقیق تغییرات دما، بالاخص تأثیر پارامترهای ارتعاشی روی میزان دمای ابزار در فرآیند تراشکاری به کمک ارتعاشات آلتراسونیک(uat) را پوشش می دهد. برای نیل به این مقصود ابتدا اشاراتی به تاریخچه ای از کابرد ارتعاشات آلتراسونیک در ماشینکاری، ویژگی های امواج آلتراسونیک، مزایا و محدودیت های فرآیند تراشکاری به کمک ارتعاشات آلتراسونیک و بررسی دما در ماشینکاری معمولی(ct) شده است. با انجام آزمایش های تجربی اندازه گیری نیرو، علاوه بر تعیین ضریب اصطکاک برای شبیه سازی، با مقایسه نیروهای استخراج شده از شبیه سازی به سبب نزدیکی نتایج با یکدیگر، صحه گذاری روی درستی شبیه سازی انجام گردید و در ادامه، مراحل شبیه سازی اجزای محدود فرآیندهای تراشکاری معمولی و ارتعاشی با تحلیل کوپل دما- جابجایی برای قطعه کار با آلیاژ al7075-t6 و ابزار کاربیدی، ذکر شده است. علاوه بر این، نتایج شبیه-سازی دمایی با نتایج تجربی و شبیه سازی دمایی ماشینکاری معمولی سایر محققین، مورد مقایسه قرار گرفت و با نزدیک بودن نتایج با یکدیگر، صحه گذاری مجدد روی شبیه سازی دمایی ماشینکاری صورت پذیرفت. نتایج حاصل عبارتند از اینکه، در uat به مانند تراشکاری معمولی میزان تأثیر سرعت برشی بر دما، بیشتر از نرخ پیشروی است و هنگام درگیری ابزار با قطعه کار، میزان افزایش دما نسبت به حالت ct بیشتر از کاهش آن در هنگام جدایی ابزار از قطعه کار است. همچنین با افزایش دامنه و فرکانس ارتعاش، دمای ماکزیمم ابزار نیز افزایش یافته و در سرعت ارتعاشی ثابت، تأثیر میزان افزایش دامنه ارتعاشی روی افزایش دما بیشتر از افزایش فرکانس ارتعاشی است.

مزایای استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک در ماشین کاری ( کاهش نیرو، افزایش صافی سطح، کاهش سایش ابزار و غیره) توسط محققین زیادی گزارش شده است که اغلب به صورت تجربی و در نتایج حاصل از آزمایش ها به دست آمده است. کمبود مدل تئوری در این فرایند به نحوی که توجیه کننده نتایج حاصل از آزمایش ها باشد احساس می شود. در این پایان نامه مدل مکانیکی تحلیلی اصطکاکی جهت پیدا کردن روابطی برای ضریب اصطکاک ، تنش ها و نیروی اصطکاک ونرمال، بر اساس این ایده که در ماشین کاری آلتراسونیک سرعت برشی متغیر است، ارائه شده است. برای یافتن اثر تغییرات سرعت بر پارامترهای فوق الذکر از توابع زمانی خاصی استفاده شده است که در آنها خواص ماده مورد نظر برای ماشین کاری در نظر گرفته شده است. طبق مدل ارائه شده و نتایج حاصل از آزمایش ها اعمال ارتعاشات آلتراسونیک باعث کاهش نیروهای اصطکاک و نرمال و افزایش ضریب اصطکاک می گردد.با افزایش پارامترهای ارتعاشی (دامنه و فرکانس) میزان کاهش نیروها و افزایش ضریب اصطکاک، افزایش می یابد.

ماشین ابزارهای هگزاپاد نسل جدیدی از ماشین های ابزار می باشند که محققین به خاطر نیاز به دقت ها و سرعت های بالای ماشین کاری به آنها روی آورده اند. ایجاد نرم افزار cnc و تولید حرکت برای این ماشین ابزارها به دلیل تفاوتی که با ماشین ابزارهای سنتی دارد از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در این تحقیق نرم افزار cnc برای تولید مسیر حرکت ماشین ابزار هگزاپاد ایجاد شده است. این نرم افزار با استفاده از زبان برنامه نویسی c# .net نوشته شده است. ورودی نرم افزار کدهای استاندارد ماشینکاری می باشد که می تواند به صورت دستی یا فایل متنی وارد شود. نرم افزار ارائه شده از سه جزء نرم افزاری تشکیل شده که شامل واحد مفسر، واحد میانیاب و واحد سینماتیک معکوس می باشد. واحد مفسر کدهای ماشینکاری را تفسیر کرده و اطلاعات آنرا به واحد میانیاب می فرستد.واحد میانیاب نیز اطلاعات مسیر را گرفته و با توجه به دقت ماشینکاری مسیر را به قطعه خط هایی تقسیم می کند و سپس اطلاعات مختصات ابتدا و انتها و سرعت مسیر را به واحد سینماتیک معکوس می فرستد. واحد سینماتیک معکوس آنها را به موقعیت و سرعت پایه ها تبدیل می کند. با توجه به اینکه در ماشین های cnc دقت میانیابی تاثیر مستقیم روی دقت ماشین دارد از این رو در این تحقیق روش جدیدی برای میانیابی ماشین ابزار هگزاپاد ارائه شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی درستی خروجی نرم افزار را تایید می کند.

تاکنون جهت توسعه ی تکنیک ها و روش های طراحی بند به کمک کامپیوتر، تلاش های زیادی شده است، ولی سیستم های موجود تمامی مراحل طراحی بند را بصورت کامل و یکپارچه پوشش نمی دهند. بنابراین توسعه ی بستری که تمام مراحل طراحی بند بصورت یکپارچه اجرا شود، لازم است. از مهم ترین چالش های موجود در ایجاد بستر یکپارچه، پیچیدگی فرآیند طراحی و وابستگی ورودی ها و خروجی های مراحل مختلف به یکدیگر می باشد. بنابراین بایستی روشی جهت کاهش پیچیدگی ها و انتقال اطلاعات بین مراحل مختلف طراحی اتخاذ شود. در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از مفهوم بلوک های عملیاتی و مطابق با استاندارد iec 61499، مدل اطلاعاتی مربوط به یک سیستم جامع طراحی بند به کمک کامپیوتر ارائه شود. در این مدل اطلاعات مورد نیاز در هر مرحله، ترتیب اجرای هر مرحله و کنش و واکنش مراحل روی یکدیگر نشان داده می شود. سپس مطابق با مدل ارائه شده، بستری جهت ایجاد محیط یکپارچه ی طراحی بند به کمک کامپیوتر ایجاد شده است، بطوریکه پس از معرفی مدل قطعه کار به سیستم، نقاط جاساز پایه، نقاط جاساز جانبی، موقعیت بست فوقانی و موقعیت گیره های جانبی بطور اتوماتیک تعیین شده و پس از انتخاب اجزای مناسب توسط سیستم و تشکیل واحد عملیاتی متناظر، واحدهای عملیاتی در موقعیت مشخص شده، نسبت به یکدیگر و قطعه کار جانمایی شده و درنتیجه پیکره ی بند بطور اتوماتیک بدست می آید و در نهایت مدل cad بند در اختیار کاربر قرار می گیرد.

فرآیند خمش دوار ورق نازک فلزی بر روی بستر لاستیکی یکی از روش های جدیدی است که استفاده از آن در دو ده? اخیر توسع? سریعی یافته است. در این فرآیند، عملیات خم کاری ورق به دو روش"دو غلطکی" و "خمش بر روی بستر لاستیکی تخت" انجام می شود که روش اخیرجدیدتر بوده و در طی چند سال اخیر ابداع شده است. در تحقیق حاضر، برای اولین بار، فرآیند خمش بر روی بستر لاستیکی تخت مورد تحلیل ریاضی قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا فرآیند خمش دو غلطکی برای کار در وضعیت قطر ثابت و سپس فرآیند خمش بر روی بستر لاستیکی تخت برای کار در وضعیت قطر متغیر مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. برای تحلیل روش دوم، دو مدل ریاضی به منظور پیش بینی مقدار عکس العمل بستر لاستیکی تخت، استخراج شده است.با استفاده از مدل های استخراج شده، معادل? دیفرانسیل حاکم بر خمش الاستیک و پلاستیک ورق به دست آمده است. با به کار بردن یک روش کاملاً ابتکاری، معادل? دیفرانسیل حاکم بر خمش الاستیک ورق به روش مستقیم حل گردیده و جواب صریح و دقیقی برای آن استخراج شده است. با قرار دادن مقادیر حدی در این جواب، رابطه ای برای عمق نفوذ آستان? خمش پلاستیک ورق استخراج گردیده است. معادلات دیفرانسیل حاکم بر خمش پلاستیک ورق به روش عددی حل شده ورابط? بین عمق نفوذ غلطک و شعاع خمش ورق به دست آمده است. در نهایت، نتایج تحلیل ریاضی با انجام تعدادی آزمایش تجربی (خمش ورق بر روی بستر لاستیکی تخت) مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته است. مقایسه نتایج نشان می دهد که معادلات حاصل از تحلیل ریاضی، پارامترهای فرآیند از جمله رابط? بین عمق نفوذ و شعاع خمش ورق را با دقت خوبی پیش بینی می کند.

به کمک مدل های ریاضی می توان به بررسی ارتباطات مختلف بین قیدوبند و قطعه کار پرداخت. واضح است که پیشرفته ترین نرم افزارهای cafd ناگزیر از پیاده سازی یک سری قوانین دقیق در فرایند طراحی قیدوبند هستند؛ که این قوانین نیز بر پایه اصول ایجاد شده طبق مدل های ریاضی که مرتبط کننده اجزای قیدوبند و قطعه کار هستند بنا نهاده شده است. هدف از این تحقیق ارائه راه کاری برای طرح ریزی آسانتر قیدوبند و اعمال موقعیت دهی مناسب به یک قطعه کار در قیدوبند است. در این کار به مطالعه مقید سازی پیشنهادی برای یک قطعه کار پرداخته و با استفاده از مدل هندسی قطعه کار قیدوبند و ماتریس ژاکوبی و خواص آن، محل جاسازها مورد مطالعه و کیفیت سنجی قرار می گیرد. انتخاب های مختلف برای جاسازهای موقعیت دهی بر اساس شاخص موقعیت دهی یا همانlpi تحت ارزیابی کمی قرار داده می شود تا بتوان حتی قبل از انجام عملیات ساخت قیدوبند به انتخاب مناسب ترین چینش جاسازها برای قیدوبند دست یافت. برای انجام این مطالعه یک محیط کمک کاربری در نرم افزار vb ایجاد گردیده است که با دریافت داده های لازم به محاسبه ماتریس ژاکوبی قیدوبند و قطعه کار می پردازد؛ و سپس به بررسی کامل بودن چینش مدنظر برای جاسازها پرداخته وکامل بودن موقعیت دهی انجام شده را بررسی می کند. در ادامه کار، یک مجموعه انجام آزمایش های عملی برای بررسی کارکرد عملی جاسازها طراحی و ساخته شده است؛ که بعد از انجام آزمایشات عملی در قیدوبند ساخته شده هماهنگی و تطبیق خوبی بین نتایج تئوری و نتایج عملی مشاهده گردیده است. این پایان نامه به دنبال ارائه راه کاری برای تسهیل مرحله طرح ریزی و موقعیت دهی به قطعه-کار در قیدوبند بوده است؛ که با توجه به نتایج حاصله و بسط مفهوم شاخص عملکرد جاساز و نرم-افزار معرفی شده و انجام آزمایش های عملی می توان از این نتایج در جهت هدف فوق بهره گیری نمود.

برای دست یابی به حرکت های دقیق در مکانیزم ها و ماشین آلات صنعتی، دقت در مراحل ساخت و مونتاژ آن دستگاهها و همچنین کالیبراسیون دستگاه پس از ساخت از نکات بسیار کلیدی می باشد. ولی بروز خطا در این مراحل غیر قابل اجتناب است. از این رو پیدا کردن مقادیر این خطاها و جبران سخت افزاری یا نرم افزاری آنها می تواند تنها راه حل ممکن برای افزایش دقت مکانیزم ها و ماشین آلات باشد. بدین منظور، تحقیقات بسیاری در زمینه آنالیز خطا و انجام عمل جبران خطا در ماشین ها صورت گرفته است. بنابراین بدلیل وجود دانش و شناخت کافی از نوع و نحوه ایجاد خطاها و چگونگی تشخیص آنها در ماشین های متداول، روش های کالیبراسیون جامع و استانداردی برای این نوع ماشین ها به صورت استانداردهایی بوجود آمده و استفاده می شود. با افزایش کاربردهای صنعتی رباتیک، بازوهای سینماتیکی موازی و به خصوص مکانیزم استوارت، تحقیق و مطالعه روی زمینه های مختلف عملکردی این مکانیزم ها به یک نیاز ضروری تبدیل شده است. این مکانیزم ها بدلیل وجود خواصی مانند صلبیت، دقت و ظرفیت تحمل نیرو و گشتاور بالاتر نسبت به مکانیزم های سری اهمیت بیشتری یافته اند. اما در این نوع مکانیزم ها بدلیل ساختار مکانیکی پیچیده زنجیره های حرکتی ناپیوسته ایجاد شده و در نتیجه موجب افزایش منابع خطایی و پراکندگی نامشخص این منابع در فضای کاری دستگاه می شود. تا به امروز عدم وجود کاربردهای صنعتی کافی مکانیزم های موازی و به خصوص مکانیزم استوارت موجب گردیده است که نوع و نحوه ایجاد و توزیع منابع خطایی موجود در این مکانیزم ها به خوبی شناخته نشده و در نتیجه روش کالیبراسیون استاندارد و کاملی برای مکانیزم استوارت وجود نداشته باشد. در مکانیزم استوارت یا هگزاپاد با تغییر طول هر یک از پایه ها به میزان مورد نظر، سکوی متحرک آن به موقعیت مورد نظر انتقال داده می شود. از سکوی متحرک این مکانیزم در عمل می توان به عنوان میز ماشین ابزار استفاده کرد. موقعیت دهی صحیح زمانی به درستی انجام می گیرد که هیچ خطایی در سیستم وجود نداشته باشد. اما معمولاً خطاهایی در اجزاء مکانیزم وجود دارند که باعث می شوند میز ماشین ابزار در مسیر دلخواه و پیش بینی شده حرکت نکند. بدین منظور در این پایانامه مدل سینماتیکی ایده آل و واقعی مکانیزم استوارت با در نظر گرفتن تمام منابع خطایی محتمل شامل خطاهای سینماتیکی و خطاهای ساخت و مونتاژ قطعات میز هگزاپاد و خطاهای حرکتی مربوط به آنها، با استفاده از روش جدیدی بر اساس انتقال مراکز مختصات و روند جدیدی مطابق قانون دناویت- هارتنبرگ مورد مدل سازی قرار گرفته شده است. در مرحله اول با در نظر گرفتن مدل خطای ایده آل و واقعی مکانیزم مورد مطالعه، معادلات مربوطه به صورت تئوری بدست خواهند آمد. سپس برنامه محاسبه خطاها در نرم افزار matlab برنامه نویسی خواهد شد. خطای موقعیتی نهایی سکوی متحرک با استفاده از دو روش حل سینماتیک مستقیم با حل نیوتن- رافسون و روش دیفرانسیلی سینماتیکی مستقیم بدست خواهد آمد. این دو روش با استفاده از نتایج بدست آمده از شبیه سازی مورد مقایسه قرار خواهد گرفت و سریع ترین و دقیق ترین روش از میان آنها در حالات مختلف مورد بررسی قرار گرفته خواهد شد. همچنین تأثیر هر یک از منابع خطایی در موقعیت پذیری سکوی متحرک بررسی خواهد شد. در این قسمت نحوه تاثیر نواحی مختلف فضای کاری هگزاپاد روی دقت موقعیت پذیری نهایی نیز مورد بررسی قرار می گیرد. سپس به منظور تهیه یک ابزار مناسب برای بررسی خطاها و صحه گذاری بر برنامه نوشته شده شبیه سازی کامل مکانیزم در نرم افزار catia انجام خواهد شد.

تراشکاری ارتعاشی، نوعی ماشینکاری است که ابزار به طور متناوب از منطقه برش جدا شده و دوباره با آن برخورد می کند بنابراین نیروی ابزار به صورت متناوب وارد شده و موجب ارتعاش قطعه‏کار می‏شود. در فاصله ی زمانی جداشدن ابزار از قطعه کار و درگیری مجدد آن، قطعه کار برگشت فنری خواهد داشت. این پدیده بر خطاهای ابعادی و هندسی قطعه کار تاثیر می گذارد. بدست آوردن رابطه ارتعاش قطعه کار و ابزار ارتعاشی، ترکیب آن و اثر این ارتعاشات روی خطای قطری قطعه کار تراشکاری هدف اصلی این رساله است. در این بررسی تراشکاری قطعه کار در حالی که توسط سه نظام گرفته شده، لحاظ می شود. تحلیل های انجام گرفته برای فرکانس های مختلف ارتعاش ابزار قابل استفاده هستند. اما در این رساله کاربردی ترین حالت یعنی فرکانس های بالای حد آلتراسونیک، هم از نظر تحلیلی و هم تجربی مورد بررسی قرار می گیرد. در پژوهش حاضر نشان داده شد که برگشت فنری میانگین تراشکاری به کمک ارتعاشات آلتراسونیک تقریبا نصف تراشکاری معمولی است. تفاوت میان نتایج تحلیلی و تجربی در طول قطعه کار مقادیر متفاوتی را نشان داد ولی میانگین اختلاف در حدود پانزده درصد برآورد شد. این اختلاف می تواند ناشی از فرضیات ایده آل و ساده کننده مدل تحلیلی یا مکانیستیکی باشد. البته خطا به اندازه ای کوچک است که بتوان از این مدل برای شناسایی، تعقیب و پیش بینی فرآیند استفاده کرد. ممان اینرسی دورانی و تغییرشکل برشی به مدل ارتعاش قطعه کار اضافه شد و نشان داده شد که نتایج مدلی که پارامتر تغییرشکل برشی را در نظر می گیرد به آزمایش نزدیک تر از دو مدل دیگر است که این پارامتر را در نظر نمی گیرند. همچنین افزایش سرعت پیشروی، موجب کاهش برگشت فنری می شود.

این پایان نامه به بررسی فضای کاری و نقاط تکین هگزاپاد که یکی از انواع مشهور مکانیزم های موازی است می پردازد. طبیعت حلقه بسته مکانیزمهای موازی ، حرکت این نوع مکانیزمها را محدود می کند و باعث به وجود آمدن سینماتیک تکین پیچیده در داخل فضای کاری می شود. بنابر این جهت طراحی بهینه این مکانیزمها باید به تحلیل و بررسی فضای کاری و نقاط تکین دقت ویژه ای شود. در این پایان نامه ضمن معرفی هگزاپاد مورد نظر و ارائه مشخصات هندسی آن به بیان روش های تحلیل فضای کاری و معرفی نرم افزار تهیه شده جهت تحلیل فضای کاری پرداخته و در انتها نحوه تحلیل فضای کاری توسط این نرم افزار تشریح شده است. سپس روشهای مختلف تحلیل نقاط تکین مکانیزمهای موازی تشریح شده و در ادامه نرم افزار تهیه شده جهت تحلیل نقاط تکین معرفی .....