Derin çekme işleminde kalıp tasarımının sonlu elemanlar yöntemi ile optimizasyonu
The optimization of die design in deep drawing process with finite element method
Yazar: BAVER YILDIZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SEDAT BINGOL
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Derin çekme = Deep drawing ; FEM kuralları = FEM rules ; Kalıp tasarımı = Mold design ; Tasarım optimizasyonu = Design optimization

Özet:
Derin çekme;bir tarafı dolu içi boş kap şeklinde parçalar üretmek için kullanılan bir sac metal şekillendirme işlemidir. Derin çekme işlemi hızlı, birçok farklı geometriye sahip parçaların üretiminde kullanılan, ekonomik bir üretim metodu olduğu için endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.Bu yüzden birçok araştırmanın konusu olan derin çekme işlemi, içerdiği birçok parametreden dolayı sonuçlarının incelenmesi bakımından karmaşık bir işlemdir.Çekme derinliği, zımba hızı, pot çemberi kuvveti, kalıp ağzı yarıçapı, zımba ucu yarıçapı, çekme boşluğu, çekme oranı gibi birçok etken derin çekme yönteminde ürün kalitesine direkt etkide bulunur.Ayrıca işlem sırasında parçada oluşan kuvvetlerin ve gerilmelerinhesaplanması oldukça zor olduğundan detaylı işlem analizi için bilgisayar destekli hesaplama programlarına gerek duyulmaktadır.Bu yüzden bu çalışmada sonlu elemanlar yöntemi ile çözüm yapan ANSYS programı kullanılmıştır.Yapılan simülasyonlarda incelenen parametreler, zımba hızı, pot çemberi kuvveti, zımba ucu yarıçapı ve kalıp ağzı yarıçapı uzunluklarıdır.Seçilen parametrelerin sayısı fazla olduğu için Taguchi deney tasarımı metodu ile 81 olan simülasyon sayısı 9'a düşürülmüştür. Çalışmada yer alan işlem parametrelerinin minimum parça kalınlığı, maksimum parça kalınlığı ve maksimum gerilme değeri üzerine etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre optimum parametre değerleri belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Derin Çekme, Kalıp Tasarımı, Optimizasyon, FEM, Taguchi

Abstract:
Deep drawing is a sheet metal forming process that is used to produce the container shaped parts. Deep drawing process is very popular in industry because its high production rate, low cost andwide product range. Deep drawing that is the subject of many studies is very complex process due to high number of parameters. There are a lot of parameters which affect the quality of finished product such as punch stroke, punch speed, blank holder force, die radius, punch radius, clearance and drawing rate.In addition, the computer aided calculation software are essential for detailed results since the determination of the forces and stressesare very difficult. Therefore, the simulations are generated with ANSYSsoftware which solves the problems with the finite element method in this study.The examined parameters are punch speed, blank holder force, die radii and punch radii in the conducted research. The number of simulation is reduced from 81 to 9 with Taguchi experiment design method because of the high number of simulations. In this study, the effects of those parameters on the minimum thickness, maximum thickness and maximum stress of the finished product are observed. The optimum parameter values are determined according to obtained results.
Key Words: Deep Drawing, Die Design, Optimization, FEM, Taguchi