یکی از مسائل مهم و پیچیده در طراحی قطعات و محصولات به خصوص در صنایع حساس و دقیق (مانند صنایع هوایی، فضایی و ...) انتخاب مقدار بهینه تلرانس برای اجزای تشکیل دهنده است. عموما مهندسان طراحی تمایل دارند تلرانس ها را بسته در نظر گیرند تا محصول از لحاظ عملکردی و قابلیت اطمینان در سطح بالایی قرار گیرد و این در حالی است که مهندسان ساخت و تولید تمایل دارند تا از تلرانس های باز استفاده کنند تا فرایند تولید راحت تر، ارزان تر و عملیاتی تر باشد. در این مواقع مهم ترین مساله، مطالعه توازن بین دو مقوله تلرانس و سایر عوامل متاثر از آن از قبیل کیفیت، هزینه، تولید و غیره است. در این زمینه، مقالات و روش های متعددی وجود دارد. در این مقاله سعی داریم با استفاده از یکی از ابزارهای آمار و ریاضی تحت عنوان «روش رویه پاسخ(RSM) » ابتدا طریقه تشخیص تلرانس های بحرانی را تشریح کرده و در ادامه طریقه تخصیص بهینه تلرانس – در حالتی که هزینه تولید یا مشخصه کیفی بهینه می شود – مورد بررسی قرار گیرد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

پره های توربین همواره در معرض تلرانس ها و خطا های اجتناب ناپذیری قرار دارند که باعث فاصله گرفتن هندسه نهایی پره از هندسه طراحی شده، می شود. از طرفی، تاثیر به سزایی که هندسه پره بر عملکرد توربین دارد، منجر می شود تا خطا های ابعادی پره، ویژگی های اصلی توربین، همچون بازده، را تحت تاثیر قرار دهد که این مورد نیز سبب فاصله گرفتن عملکرد توربین از عملکرد بهینه خود می شود. از این رو، به دست آوردن تلرانس های ابعادی مجاز که بر بازده توربین موثر هستند، لازم به نظر می رسد. از تاثیرگذارترین عوامل که منجر به این خطا ها می شود، می توان به خطاهای ناشی از روش های گوناگون ساخت پره و نیز تغییرات هندسی به وجود آمده در حین کار توربین اشاره نمود. از مهمترین این خطاها می توان به تلرانس های ضخامت بیشینه، طول وتر و ارتفاع پره اشاره نمود. در این پژوهش، به کمک مدل سازی یک بعدی، به بررسی عددی تغییرات بازده توربین جریان محوری هانوفر از مقادیر طراحی شده خود به دلیل تلرانس های ابعادی فوق پرداخته شده است . در این مدل سازی از مدل افت های اینلی– ماتیسون، دونهام– کیم و انگیر استفاده شده است.

توانایی ساخت یک محصول بر اساس فاکتورهایی همچون تلرانس های ابعادی و هندسی مورد ارزشیابی قرار می گیرد. در واقع مهم ترین عنصر در نقشه ساخت یک قطعه صنعتی، مشخصه های تلرانسی آن است. هدف از تحقیق حاضر، مطالعه تجربی دقت سوراخ تولید شده به کمک فرآیند نوین فرزکاری مارپیچ، بر روی فولاد آلیاژی AISI4340 می باشد. در این فرآیند، سوراخ توسط ابزار فرزکاری متحرک بر روی یک مسیر مارپیچ تولید می شود. با استفاده از این روش، سوراخی با کیفیت بالا تولید شده و دیگر نیازی به پرداخت کاری (بورینگ) آن نخواهد بود. روش طراحی آزمایش تاگوچی به منظور بررسی اثر پارامترهای فرآیند فرزکاری شامل؛ سرعت برشی، نرخ پیشروی، عمق برش محوری و سختی قطعه کار بر روی تلرانس های ابعادی و هندسی سوراخ به کار گرفته شد. همچنین اثر استفاده از دو روش روان کاری با حداقل سیال برشی و فرزکاری خشک نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش فرزکاری مارپیچ می تواند جایگزین مناسبی برای سوراخ کاری سنتی باشد. همچنین سرعت برشی به عنوان اصلی ترین پارامتر، نقش موثری بر بهبود کیفیت سوراخ تولیدی داشت. از سوی دیگر روش روان کاری با حداقل سیال برشی و روغن پایه گیاهی بهترین عملکرد روانکاری را در مقایسه با استفاده از روغن معدنی و ماشینکاری خشک از خود نشان داد.

در حال حاضر در فرآیندهای ساخت و مونتاژ مجموعه های صنعتی چندلایه (ساندویچی) با جنسهای مختلف، مانند قالب سازی و یا فیکسچرسازی، ابتدا باید قطعات مونتاژ و سپس سوراخکاری هم زمان شوند، در غیر این صورت دقت مورد نظر ابعادی یا هندسی حاصل نمی گردد. برای ایجاد این سوراخ ها عمدتا از فرآیندهای سوارخکاری متداول استفاده می شود که به علت شکل هندسی و صفر بودن سرعت برشی در نوک مته، موجب تغییر شکل پلاستیک شدید در موضع برش می شود. استفاده از روش سوراخکاری متداول ممکن است باعث تنزل دقتهای ابعادی، هندسی و همچنین یکپارچگی سطح دیواره داخلی سوراخ ها شود. جهت کاهش مشکلات ذکر شده یکی از راهکارهای نسبتاً نوینی که برای سوراخکاری پیشنهاد می شود، روش فرزکاری مارپیچ می باشد. در پژوهش جاری، جهت مقایسه قابلیتها، مزایا و معایب این دو روش مختلف سوراخکاری، مجموعا 18 آزمایش سوراخکاری با استفاده از تکنیکهای سوراخکاری متداول و فرزکاری مارپیچ و با در نظر گرفتن 2 پارامتر متغیر سرعت برشی و سرعت پیشروی (هر کدام در 3 سطح) بر روی قطعه کار ساندویچی چندلایه فلزی که دارای 3 لایه مختلف فولادی MO40، 304L و CK45 است، انجام گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده، می توان بیان داشت جهت حصول به تلرانسهای ابعادی (اندازه قطر سوراخ) و هندسی (گردی مقطع سوراخ) مطلوب، فرآیند سوراخکاری متداول عملکرد بهتری نسبت به روش فرزکاری مارپیچ داشته است ولی از نظر رسیدن به زبری سطح کمتر و یکپارچگی سطح مطلوب تر (عیوب سطحی کمتر)، روش فرزکاری مارپیچ، عملکرد بهتری نسبت به سوراخکاری متداول داشته است.

عدم قطعیت در پارامترها سبب می گردد تا سازه های با شرایط نامی یکسان دارای مقادیر متفاوت فرکانس های طبیعی و پاسخ ارتعاشی باشند. علی رغم اهمیت مساله ارتعاشات در توربوماشین ها به دلیل ماهیت دورانی آن ها و لزوم تعیین دقیق سرعت های بحرانی در این سیستم ها، تاکنون در زمینه بررسی حساسیت رفتار ارتعاشی سیستم های دوار به عدم قطعیت پارامترها مطالعه و بررسی کافی انجام نشده است. در این مقاله حساسیت کلی سرعت های بحرانی یک کمپرسور صنعتی نسبت به پارامترهای طراحی آن محاسبه شده است. همچنین نشان داده شده است که استفاده از روش مشتق گیری به عنوان روشی متداول در مراجع، تنها حساسیت محلی پارامتر را نشان می دهد و جهت درنظرگرفتن درجه اهمیت یک پارامتر بر روی خروجی مدل، باید حساسیت کلی پارامتر مورد بررسی قرار گیرد. در این بررسی، یک چهارچوب کلی جهت بررسی حساسیت سیستم های دوار صنعتی بر اساس روش تحلیل حساسیت کلی و تجزیه وردایی سوبول با به کارگیری روش مونت کارلو، ارائه شده است. در این روش عدم قطعیت موجود در پاسخ سیستم به عدم قطعیت پارامترهای آن به صورت کمی نسبت داده شده است و تحلیلی کمی را در کنار پیش بینی های کیفی در اختیار قرار می دهد. روش ارائه شده در طراحی ماشین دوار می تواند برای تدوین دستورالعمل های تلرانس گذاری اجزا سیستم مورد نظر مفید می باشد.

در این تحقیق با استفاده از فرآیند ماشینکاری با جت آب و ساینده، قابلیت ماشینکاری فولاد هاردوکس 400 به عنوان یکی از پرمصرف ترین مواد مورد استفاده در صنعت ورق سازی، مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا زبری سطح و تلرانس های هندسی (تختی، توازی و تعامد) به عنوان خروجی های فرآیند و فشار جت آب، درصد وزنی ذرات ساینده، فاصله نازل تا سطح قطعه کار و سرعت پیشروی نازل نیز به عنوان ورودی های فرآیند در نظر گرفته شدند. پس از انجام آزمون های ماشینکاری، تلرانس های هندسی توسط ماشین اندازه گیری مختصات و زبری سطح توسط دستگاه زبری سنج تماسی اندازه گیری شد. براساس نتایج به دست آمده مشاهده شد که با افزایش فشار، کاهش سرعت پیشروی، کاهش فاصله نازل تا سطح قطعه کار و افزایش درصد وزنی ذرات ساینده، کیفیت سطح بهتر شده و میزان خطاهای هندسی کاهش می یابد. اندازه گیری های صورت پذیرفته نشان داد که بهترین کیفیت سطح و تلرانس های هندسی به ازای فشار 300مگاپاسکال، سرعت پیشروی 10میلی متر بر دقیقه، درصد وزنی ساینده 30% و فاصله نازل 1میلی متر حاصل شده است. همچنین تکرار آزمون های تجربی نشان داد که محدوده خطای نسبی آزمون ها در اکثر حالات کمتر از 10% بوده که بیانگر تکرارپذیری بالای نتایج به دست آمده است.