مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

بررسی عددی و تجربی توزیع ضخامت و دقت هندسی در شکل‌دهی تدریجی تک‌نقطه‌ای ورق آلومینیومی نازک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مواد، ساخت و تولید، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مواد، ساخت و تولید، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
10.22034/ijme.2026.599259.2233
چکیده
شکل‌دهی تدریجی تک نقطه‌ای روشی انعطاف‌پذیر و کم‌هزینه برای تولید نمونه‌های اولیه است. این پژوهش، تأثیر زاویه دیواره، گام عمودی و سرعت ابزار را بر دو معیار حیاتی توزیع ضخامت و دقت ابعادی، در شکل‌دهی ورق آلومینیوم نازک 0.1 میلی‌متر بررسی می‌کند. با توجه به ضخامت کم ورق، پدیده نازک‌شدگی به یک چالش جدی تبدیل می‌شود که می‌تواند منجر به پارگی زودرس گردد. لذا هدف، بهینه‌سازی پارامترها برای دستیابی به حداکثر ضخامت باقی‌مانده و کمترین خطای ابعادی است. برای بهینه‌سازی کارآمد، طراحی آزمایش‌ها با روش آماری تاگوچی و آرایه متعامد L9انجام شد. آزمایش‌های عملی روی یک مینی سی‌ان‌سی انجام و داده‌های پاسخ با تحلیل آنالیز واریانس بررسی شدند. نتایج نشان داد که زاویه دیواره بیشترین تأثیر معنی‌دار را بر ضخامت دارد، و گام عمودی در رده دوم است. ترکیب بهینه پارامترها برای تولید قطعات نازک مشخص گردید. علاوه بر این، فرآیند با مدل‌سازی عددی المان محدود در آباکوس شبیه‌سازی و با داده‌های تجربی اعتبارسنجی شد که تطابق بسیار خوبی را برای پیش‌بینی توزیع ضخامت نشان داد. این تحقیق یک رویکرد جامع آماری-عددی برای بهینه‌سازی شکل‌دهی تدریجی تک نقطه‌ای‌ مواد نازک ارائه می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical and Experimental Investigation of Thickness Distribution and Dimensional Accuracy in Single-Point Incremental Forming of Thin Aluminum Sheet

نویسندگان English

Ali Gholipour 1
Ali Zahedi Dizajyekan 2
1 Department of Materials and Manufacturing Engineering, Faculty of Engineering,, University of Mohaghegh Ardabili
2 Material and Manufacturing Engineering,, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده English

The Single-Point Incremental Forming (SPIF) is a flexible and low-cost method for manufacturing prototypes. This research investigates the influence of wall angle, vertical step size, and tool speed on two critical criteria: thickness distribution and dimensional accuracy, during the forming of thin aluminum sheets (0.1 mm). Given the minimal sheet thickness, severe thinning poses a significant challenge that can lead to premature tearing. Therefore, the goal is to optimize parameters to achieve maximum residual thickness and minimum dimensional error. For efficient optimization, the Design of Experiments (DOE) was conducted using the Taguchi statistical method and an L9 orthogonal array. Practical experiments were performed on a mini CNC machine, and the response data was analyzed using Analysis of Variance (ANOVA). ANOVA results showed that the wall angle has the most significant effect on thickness, with the vertical step size ranking second. The optimal parameter combination for the production of thin parts was determined. Furthermore, the process was simulated using a Finite Element (FE) numerical model in abaqus and validated against experimental data, which showed very good agreement for predicting thickness distribution. This study provides a comprehensive statistical-numerical approach to optimizing SPIF for ultra-thin materials.

کلیدواژه‌ها English

Single Point Incremental Forming
Thin Aluminum Sheet
Taguchi
Thickness Distribution
Abaqus

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 27 شهریور 1405