Geri Dön

Design and implementation of process control for deep drawing using flange draw-in

Sac akışını kullanarak derin çekme için proses kontrol tasarımı ve uygulaması

PDF İndir

  1. Tez No: 753833
  2. Yazar: BERKAY DEMİRYÜLEK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Sac işleme, Sonlu elemanlar analizi, Süreç kontrol, Şekil verme yöntemleri, Sheet working, Finite element analysis, Process control, Shaping methods
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Sac şekillendirme proseslerinde, yüksek mukavemetli ve düşük şekillendirilebilirliğe sahip yeni malzemelerin kullanılması ve parça tasarım karmaşıklığının artması, yüksek kaliteli parçaların hatasız şekillendirilebileceği proses pencerelerinin daralmasına yol açmaktadır. Ayrıca proses limitlerindeki bu azalmalar, malzeme özelliklerindeki ve yağlama koşullarındaki değişiklikler gibi proses varyasyonlarına duyarlılığı artırarak, hurda oranlarının artmasına ve seri üretimde verimliliğin düşmesine neden oldu. Son yıllarda, parça şekillendirilebilirliği ve verimliliği artırmak için derin çekmede proses kontrol stratejileri ve farklı alt yastık sistemleri geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Bu tez esas olarak, süreç varyasyonlarının varlığında parça kalitesini ve tekrarlanabilirliği iyileştirmek için hat içi orantılı artı integral (PI) süreç kontrolü için tasarım metodolojileri geliştirmeye odaklanmıştır. Ayrıca, çoklu hidrolik aktüatörlere ve hat içi izleme için proses sensörlerine sahip segment elastik bir pot çemberi içeren akıllı-kompakt bir yastık sistemi, deneyler yapmak için bir servo milli preste tasarlanmış ve uyarlanmıştır. Sonlu eleman analizi (FEA) yazılım araçları, yüksek kaliteli parçalar üretmek için gerekli olan alt yastık kuvveti ve malzeme akışı gibi optimal süreç parametrelerini belirlemek için kullanılır. Ek olarak, flanş akışı ve pres kuvveti gibi proses değişkenleri, yırtılma ve buruşma gibi arızalar ile ilişkilerini belirlemek için sayısal ve deneysel olarak değerlendirilmiştir. Bu çalışma, PI proses kontrolörü yardımıyla bir referans flanş akışının izlenmesine dayalı olarak boş tutucu kuvvet ayarlamaları tarafından manipüle edilen bir kontrol değişkeni olarak flanş akışına odaklanmaktadır. Sunulan kritik yenilik, daha önce literatürde araştırılmamış bir kombinasyon olan PI tabanlı proses kontrolü ve flanş akışı referans parametresinin kullanılmasıdır. Yarı karmaşık dikdörtgen sac parça ile derin çekme için bir proses kontrolörünün sistematik tasarımı ve uygulaması sunulmaktadır. İlk olarak, FEA simülasyon aracı ve deneysel çalışmaya göre, derin çizim süreci model yapısı ayrık zamanlı transfer fonksiyonları şeklinde türetilmiştir. İkinci olarak, kalıp geometrisine göre değişebilen dinamik model parametreleri, deneylere dayalı sistem tanımlama teknikleri ile tahmin edilmektedir. Daha sonra, dinamik süreç modeline dayalı bir süreç kontrolörü geliştirmek için sayısal simülasyon araçları kullanılır. Proses kontrolörü, kök-yer ve frekans-tepki analizi kullanılarak ince ayarlanmıştır. Son olarak, simülasyon ortamında oluşturulan önerilen hat içi proses kontrolörü, PLC aracılığıyla servo milli preste uygulanır. Deneyler, levha çevresine yerleştirilmiş yer değiştirme sensörleri aracılığıyla ölçülen flanş akışını kontrol etmek için 16 hidrolik aktüatör içeren akıllı-kompakt alt yastık sistemi ile bir servo milli preste gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, önerilen proses kontrol tasarımının, referans flanş akışını izlemede ve proses varyasyonlarının varlığında parça kalitesini ve tekrarlanabilirliği iyileştirmede mükemmel bir performansa sahip olduğunu göstermektedir.

Özet (Çeviri)

In sheet metal forming processes, using new materials with high strength and low formability and an increase in part design complexity leads to narrowing the process windows where high-quality parts can be formed without any defects. Moreover, these reductions in process limits increased the sensitivity to process variations such as changes in material properties and lubrication conditions, resulting in increased scrap rates and decreased productivity in mass production. In recent years, process control strategies and different blank holder systems have been developed and utilized in deep drawing to increase part formability and productivity. This thesis mainly focused on developing design methodologies for inline proportional plus integral (PI) process control to improve part quality and reproducibility in the existence of process variations. Moreover, a smart-compact cushion system containing a segment-elastic blank holder with multiple hydraulic actuators and process sensors for inline monitoring is designed and adapted in a servo-spindle press to conduct experiments. Finite element analysis (FEA) software tools are utilized to determine optimal process parameters such as blank holder force and material flow which are necessary for producing high-quality parts. Additionally, process variables such as flange draw-in and punch force are evaluated numerically and experimentally to determine their relationship with the failure, such as tearing and wrinkling. This work focuses on flange draw-in as a control variable that is manipulated by the blank holder force adjustments based on tracking a reference flange draw-in with the help of the PI process controller. The critical novelty presented is the use of draw-in as the reference parameter for PI-based process control, a combination that has not been previously investigated in the literature. Systematic design and implementation of a process controller for deep drawing with a semi-complex rectangular sheet metal part are presented. First, according to the FEA simulation tool and experimental work, the deep drawing process model structure is derived in the form of discrete-time transfer functions. Second, the dynamic model parameters, which can vary with the die geometry, are estimated via system identification techniques based on experiments. Later, numerical simulation tools are utilized to develop a process controller based on the dynamic process model. The process controller is fine-tuned by using root-locus and frequency-response analysis. Eventually, the proposed inline process controller constructed in the simulation environment is implemented in the servo-spindle press via PLC. The experiments were performed in a servo-spindle press with the smart-compact cushion system that includes 16 hydraulic actuators to control draw-in outputs measured via displacement sensors placed around the sheet periphery. The results show that the proposed process control design has an excellent performance in tracking the reference flange draw-in and significantly improving the part quality and reproducibility in the presence of process variations.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    863693

    Design and implementation of peak current controlled active clamp forward converter for railway applications

    Raylı ulaşım uygulamaları için tepe akım kontrollü aktif-kıskaçileri dönüştürücü devresi tasarımı ve uygulanması

    ÖNDER ERCAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MURAT YILMAZ

  2. Tez No

    625953

    Depreme dayanıklı mimari tasarım aşamasında derin öğrenme ve görüntü sınıflama yöntemi ile burulma düzensizliği tespiti

    Torsional irregularity detection with deep learning and image classification method in earthquake resistant architectural design process

    KAAN BİNGÖL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Bilim ve TeknolojiÇankaya Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ASLI ER AKAN

  3. Tez No

    875200

    SERU ÜRETİM KONTROLÜ İÇİN GERÇEK ZAMANLI GÖRÜNTÜ İŞLEME SİSTEMİ TASARIMI MODEL ÖNERİSİ

    A PROPOSAL OF REAL TIME IMAGE PROCESSING SYSTEM DESIGN MODEL FOR SERU PRODUCTION CONTROL

    MERVE ŞİŞCİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Profesör Doktor. ORHAN TORKUL

    Doç. Dr. İHSAN HAKAN SELVİ

  4. Tez No

    507605

    A single board computer design for flight control systems

    Uçuş kontrol sistemleri için tek kart bilgisayar tasarımı

    SONER IŞIKSAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN

  5. Tez No

    856604

    Web portallarında kullanıcı davranışlarının yerinde tespiti ve web madenciliğinde kullanımı için yenilikçi bir yaklaşım

    An innovative approach for on-premises detection of user behaviors on web portals and its use in web mining

    ÖZKAN CANAY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÜMİT KOCABIÇAK

Geri Dön