| Popis: |
Tez çalışması; Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı Sanayi Tezleri Programı (SAN-TEZ) kapsamında proje ortağı bir firma ile yapılmıştır. Gizli, özel bilgi içeriği olabilir. In this thesis study; it aims at broaching cutting tool design and manufacturing, which simulate of gear cutting with ANSYS and LS-DYNA software (with Finite Element Analysis) used broaching method. Broaching, is the serial production technology, which is used for shaping the pieces by removing shavings from their internal and external surface, this technology has maximum impact on cost reduction, provides high production rate and also can keep the surface quality at same level. In broaching process; broach tools, which are designed according to the properties of the pieces, is pulled or pushed from inside of the pieces by using vertical or horizontal broaching machines. Benefits of the broaching; The production by using broaching technology has a lot of benefits compared to the other techniques. Some of them; • Processing time is very short, • Provide high surface quality, • There is no need a second operation, • Provides measurement accuracy, • Allows for complex profiles, • Requires easy and cheap labor, • The investment cost is very low compared with the other technology, • Does not require qualified personnel. Usage area of the broaching technology; • A large number of the parts and gears production in automotive industry, • Manufacturing many parts in aircraft and aerospace technology, • The production of the weapon component in the weapon industry, • The production of the electric motors and turbine parts, • From the production of rack gears to the production of the lock, widely using in manufacturing. The main aim of this is R&D for the manufacturing of the broaching tools that are used for the internal gears manufacturing are used for the production of construction machinery such as tractor, loader, excavator and the cars with automatic transmission, and in this way meeting the increasing demands of internal and external market. In our country, these broaching tools have not been produced yet, in the world, just a few company produce and they become monopoly. Tez çalışması; Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı Sanayi Tezleri Programı (SAN-TEZ) ÖZET i ABSTRACT iv TEŞEKKÜR vi İÇİNDEKİLER vii TABLOLAR ix ŞEKİLLER x SİMGELER VE KISALTMALAR xiv 1. GİRİŞ 1 2. LİTERATÜR ÖZETİ 3 2.1. Genel 3 2.2. Dişliler 5 2.2.1. Dişli Çeşitleri 6 2.2.2. Dişli Ana Kanunu 10 2.2.3. Dişli Çark Mekanizmaları 12 2.3. Dişli Çark Üretim Metotları 15 2.3.1. Döküm Metodu 15 2.3.2. Modül Frezeleri İle Dişli Üretim Metodu 16 2.3.3. Zımbalama (Punch) Metodu 16 2.3.4. Sinterleme Metodu 16 2.3.5. Lazer Kesim Metodu 17 2.3.6. Enjeksiyon (Püskürtme) Metodu 17 2.3.7. Haddeleme veya Ovalama Metodu 17 2.3.8. Şablona Göre Dişli Üretim Metodu 17 2.3.9. Yuvarlama Metodu 17 2.3.9.1. MAAG Sistemi 18 2.3.9.2. FELLOW Sistemi 20 2.3.9.3. Azdırma Metodu 22 2.3.10. Broşlama Metodu İle Dişli Üretimi 23 2.3.10.1. Broşlama Tekniği 24 2.3.10.2. Broş Tezgâhları 26 2.3.10.3. Broşlanan Malzemeler 30 2.3.10.4. Broşlar (Tığlar) 31 2.3.10.5. Broş Malzemeler 32 2.3.10.6. Broşların Tasarımı 33 2.3.10.7. Broş Tasarımında Kullanılan Teknik Hesaplamalar 40 2.3.10.8. Broşlamada Dikkat Edilecek Konular 43 2.3.10.9. Broşlamada Kesme Sıvıları 44 2.3.10.10. Broşların Çeşitleri 44 2.3.10.11. Broşlama Ve Broşlama Tekniğinin Avantajları Ve Dezavantajları 46 3. TALAŞLI İMALATTA TALAŞ KALDIRMA MEKANİĞİ 48 3.1. Talaşlı İmalatın Tarihçesi 48 3.2. Malzemelerin Karakteristik Mekanik Özellikleri 49 3.2.1. Gerilme ve Gerinim Kavramı 49 3.2.2. Elastisite Modülü 50 3.2.3. Poisson Oranı 51 3.2.4. Akma, Nihai Ve Kopma (Kırılma) Gerilmeleri Kavramları ve Diyagramı 52 3.3. Talaş Kaldırma Operasyonun Mekaniği 53 3.3.1. Talaş Kaldırma Teorileri 54 3.3.1.1. Ernst, Merchant ve Pispaen Yaklaşımı 54 3.3.1.2. Lee ve Shaffer Yaklaşımı 59 3.3.1.3. Oxley Yaklaşımı 62 3.4. Talaş Oluşumuna Etki Eden Faktörler 63 3.5. Ortogonal (Dik) ve Meyilli (Eğik) Kesme İşlemi 64 3.6. Kayma Düzlemi ve Kayma Açısı 66 3.7. Takım-Talaş Temas Boyu 67 3.8. Kesme Kuvvetleri ve Gerilmeler 68 3.8.1. Talaş Kaldırmada Oluşan Kesme Kuvvetleri 68 3.8.2. Talaş Kaldırmada Gerilme Dağılımı 70 3.8.2.1. İş Parçasında Gerilme 70 3.8.2.2. Takım-Talaş Ara Yüzeyindeki Gerilme 71 3.9. Takım-Talaş Ara Yüzeyindeki Sürtünme 72 3.10. Talaş Kaldırmada Isı Oluşumu 74 3.10.1. Kesme Sıcaklığı 75 4. SONLU ELEMANLAR METODU İLE ANALİZ 78 4.1. Giriş 78 4.2. Sonlu Elemanlar Metodunda Kullanılan Elemanlar 82 4.3. Sonlu Elemanlar Metodu ile Problem Çözümü 84 4.3.1. İki Boyutlu (2D) Modelleme 84 4.3.2. Üç Boyutlu (3D) Modelleme 86 4.4. Sonlu Elemanlar Metodu ile Analizde Malzeme Özellikleri Tayini 87 4.4.1. Johnson & Cook Malzeme Modeli 87 4.5. Eksplisit (Explicit) (Açık) Dinamik Analiz Teorisi 90 4.6. Eşdeğer (von-Mises) Gerilme 91 4.7. Hourglass Modları ve Hourglass Enerji 92 4.8. Sonlu Elemanlar Metodunun Avantajları ve Dezavantajları 95 5. ANALİZLER, SİMÜLASYONLAR VE DEĞERLENDİRMELER 97 5.1. Temas – Çarpışma Analizi ve Simülasyonu 101 5.2. Parça Koparma Analizi ve Simülasyonu 106 5.3. Talaş Kaldırma Analizi ve Simülasyonu 109 5.4. İç Yüzey Broşlama ile Çember Dişli Açma Analizi ve Simülasyonu 116 5.5. Dış Yüzey Broşlama ile Güneş Dişli Açma Analizi ve Simülasyonu 129 6. SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ VE ÖNERİLER 140 KAYNAKLAR 143 EKLER 147 ÖZGEÇMİŞ 151 Bu tez çalışmasında; broşlama yöntemi ile dişli açma simülasyonlarını ANSYS ve LS-DYNA yazılımları (Sonlu Elemanlar Analizi ile) kullanılarak yapılmış, böylelikle broş kesici takımların tasarlanması ve imalatı hedeflenmiştir. Broşlama; parçaların iç ve dış yüzeylerinden talaş kaldırarak şekillendirmede kullanılan talaşlı imalatta ucuz, hızlı, ölçü hassasiyeti ve yüzey değerlerini sürekli aynı tutabilen seri üretim teknolojilerinden bir tanesidir. Broşlama işlemi; işin özelliğine göre dizayn edilerek yapılmış broş tığlarının, yatay veya dikey broş tezgâhlarında malzemenin içerisinden çekilmesi veya itilmesi ile gerçekleşir. Broşlamanın faydaları: Broşlama teknolojisi ile yapılan üretimlerin, diğer üretim tekniklerine göre üstünlükler aşağıdaki gibi sıralanabilir; • İşleme zamanı oldukça kısadır, • Yüksek yüzey kalitesi sağlar, • İkinci bir operasyona gerek kalmaz, • Ölçü standardı sağlar, • Karmaşık profillerin yapılabilmesini sağlar, • Kolay ve ucuz işçilik sağlar, • Diğer tekniklere göre yatırım maliyeti düşüktür, • Kalifiye eleman ihtiyacı gerektirmez. Broşlama teknolojisinin kullanım alanları ise; • Otomotiv endüstrisinde çok sayıda dişli ve parçanın imalatında, • Uçak ve uzay endüstrisindeki pek çok parçanın imalatında, • Silah sanayinde silah parçalarının üretiminde, • Elektrik motoru ve türbin parçaları imalatında, • Kremayer dişlilerden kilit imalatına kadar çok geniş bir alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Tezin ana hedefi; henüz ülkemizde üretilmeyen ve dünyada birkaç firmanın tekelinde bulunan özellikteki broşlama işlemini yapabilecek tezgâhın tasarlanması ve prototipinin üretilmesi için gerekli Ar-Ge faaliyetini sağlamaktır. Bu tezin çıktıları sayesinde otomotiv sanayinde üretilen traktör, yükleyici, ekskavatör gibi iş makinaları ile otomatik şanzımanlı otomobillerde kullanılmakta olan dâhili çember dişlilerin seri üretimleri ülkemizde yerli tezgâh ve tığları ile gerçekleşecektir. Ülkemizde üretimde kullanılmayan bir teknoloji ile daha verimli şekilde dişli üretim yapan bir sektör oluşturulacaktır. Bu üretim teknolojisi ile ülkemizin iç ve dış pazarlarda büyük ihtiyaç duyulan dişli üretiminde söz sahibi olması mümkün olacaktır. |
