Üç etkili, yüksek hızlı hidrolik pres tasarımı ve analizi

Abstract

Pres teknolojileri, günümüzde endüstrinin birçok farklı alanında kullanılmaktadır. Bu alanlardan birisi de otomotiv sektörüdür. Otomotiv sektöründe kullanılan presleri genel olarak, plastik parçaların üretildiği enjeksiyon presleri ve metal parçaların üretildiği sac şekillendirme presleri şeklinde, iki ana gruba ayırmak mümkündür. Sac şekillendirmede kullanılan presler, gelişen malzeme teknolojisi ve üretim yöntemlerine bağlı olarak sürekli gelişmektedir. Teknolojik gelişime ek olarak, artan üretim adetleri ve esnek üretim modelleri düşünüldüğünde, bu makinelerinde tüm bu talepleri karşılayacak şekilde üretilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada sac şekillendirmede kullanılan ve hat başı presi olarak tanımlanan hidrolik presler incelenmiştir. Pres hatlarında kullanılan konvansiyonel hidrolik presler 4-6 vuruş/dk hızda çalışmakta olup arkasında çalışan mekanik presler 16-20 vuruş/dk hızla çalışmaktadır. Tez konusu olan hızlı hidrolik pres için vuruş sayısı 15 vuruş/dk olarak belirlenmiş ve tasarım hesaplamaları bu parametreye göre yapılmıştır. Bu hesaplamalara göre pres piston hızı 750 mm/s olarak belirlenmiş olup bu değer bilinen yüksek hızlı preslerde erişilen değerden % 50 daha yüksektir. Tasarım ve boyutlandırması gerçekleştirilen hidrolik presin dinamik davranışı ve kontrolüne ışık tutmak amacıyla matematiksel denklemleri çıkarılmıştır. Bu denklemlerin MATLAB/Simscape ortamında bir modeli kurularak sayısal çözümleri; yani benzetimi elde edilmiştir. Elde edilen benzetim sonuçlarının, imalatı gerçekleştirilen sistemden elde edilen sonuçlarla uyum gösterdiği anlaşılmıştır. Tasarım ve imalat sonrası elde edilen sonuçlar dinamik analiz, performans analizi ve maliyet analizi yönünden irdelenmiş ve değerlendirilmiştir. Bu çalışmanın, otomotiv sektöründe pres sistemleri için yapılacak yatırımlarda yol gösterici olacağı düşünülmektedir.

Recently, press technologies are used in different areas of industry. One of these areas is the automotive sector. The presses used in the area of the automotive are generally divided two categories such as: injection presses which are used to produce plastic parts and sheet forming presses which are used to produce metal parts. Presses used to form sheet are being continuously developed depending on the development in materiel technology and production methods. Addition to technological development, considering to increase in the number of production and models of flexible production, press system must be manufactured such as to meet demands. In this study, hydraulic presses which are used to form sheet and are defined as a press of the head of the production line are investigated. Conventional hydraulic press used in the production line works with the speed of 4-6 strokes/min., whereas mechanical presses placed behind the hydraulic presses works the speed of 16-20 strokes/min. Stroke number of a hydraulic pres which is subject of the thesis is determined as 15 strokes/min. and design calculations are made according to this speed. According the calculations, speed of the piston of the press is determined as 750 mm/s and this speed is % 50 more than present known high speed presses. To give an idea for the dynamic behavior and the control of the hydraulic press, mathematical equations of hydraulic cylinder are derived. MATLAB/SimScape model is set up according to the mathematical equations and simulation results are obtained. The simulation results show good agreement with the experimental results. The results obtained from the designed system are investigated and evaluated from the standpoint of the dynamic analysis, performance analysis and cost analysis. It is considered that this study guidance for investment of press systems in the automotive industry