baĞlama kaliplari tasariminda baĞlama...

5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09), 13-15 Mayıs 2009, Karabük, Türkiye

BAĞLAMA KALIPLARI TASARIMINDA BAĞLAMA ELEMANLARININ SEÇİMİ İÇİN CAD SİSTEMLERİNİ DESTEKLEYİCİ BİR BİLGİSAYAR

PROGRAMININ GELİŞTİRİLMESİ

DEVELOPMENT OF A COMPUTER PROGRAM FOR SELECTION OF CLAMPING COMPONENTS AT FIXTURE DESIGN TO AID CAD

SYSTEM

Ayşe DANIŞa ve Kerim ÇETİNKAYAb, *

a K.Ü.Teknik Eğitim Fakültesi, Karabük, Türkiye, [email protected] b, * K.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi, Karabük, Türkiye, [email protected]

Özet Bağlama kalıbı tasarımı geometrik büyüklükler, boyut, tolerans, imalat işlemleri dikkate alınmasından dolayı karmaşık işlemleri içerir. Günümüzde pek çok ticari firma bağlama kalıpları için hazır bağlama ve sıkma elemanları üretmektedir. Bu çalışma bağlama kalıpları tasarımında, bağlama elemanları seçimi için AutoLISP fonksiyonları kullanılarak geliştirilen CAD sistemlerini destekleyici bir bilgisayar programını tanımlar. Avrupa’nın en önde gelen modern sıkma ve bağlama elemanları üreticisi olan Andreas Mailer Firmasının (AMF) ve Türkiye’nin konusunda lider olan KAMA Pres Anonim Şirketinin (KAMA) kataloglarından yararlanılarak bu program hazırlanmıştır. Bağlama elemanları seçiminde dört farklı eleman çeşidi dikkate alınmıştır. Bunlar; Elle Kumandalı Bağlama Elemanları, Mekanik Bağlama Elemanları, Pnömatik Bağlama Elemanları, Çevirme Kolları ve Tutamaklardır. Anahtar kelimeler: Bağlama Elemanları, AutoLISP Abstract Design of fixture dies is very complex process due to considering geometrical parameters, sizes, tolerances, manufacturing processes. Recently, many companies produce fixturing and clamping components for fixture dies due to need of these components frequently. The main purpose of this paper is to develop a software which supports Computer Aided Design (CAD) systems with AutoLISP function that chosing fixturing and clamping components for fixture dies. The designed software is based mainly on Andreas Mailer Firm (AMF) catalogue, and KAMA Press Company catalogue. It consists of four different components: Manual Clamping Components, Mechanical Clamping Components, Pneumatic Clamping Components, Rotation and Handle Components. Keywords: Fixturing Components, AutoLISP 1. Giriş Geleneksel (freze, tel erezyon, matkap, vargel) ve CNC tezgahlarında (torna, freze, tel erezyon, elektro erezyon, hassas delik delme) iş parçalarını işlemede, ölçme ve

kontrol yöntemlerinde montaj ve kaynak işlemlerinde, seri üretim yöntemlerinde, taşıma sistemlerinde v.s. iş bağlama kalıp ve aparatları kullanılır. Bu aparatlar tornalama, frezeleme, delme kalıpları olarak da adlandırılır. Bağlama kalıbının esas fonksiyonu iş parçasının hızlı bir şekilde sabitlenip sökülmesidir. Delme kalıplarındaki kesici takımın klavuzlanması için klavuz burçlar kullanılır. Kalıp öncelikle takım tegahının yada motor, kaynak, taşlama, ölçme kontrol gibi cihazların tablasına uygun konumda bağlanır. Kalıp bağlamada genellikle bağlama elemanları (cıvata, somun) kullanılır. İş parçasının kalıba bağlanmasında destek ve sabitleme-bağlama elemanları kullanılır. Destek elemanları olarak uluslararası standartlaştırılmış bağlama elemanları kullanılabildiği halde sabitleme-bağlama elemanlarında daha yaygın, firma-işletme standartları kullanılmaktadır. Literatürde, iş parçalarının yerleşimi ve bağlanması üzerine birçok çalışma yapılmıştır. W. Lia, Peigen Lia ve Y. Rongb, çalışmalarında hareketli bağlama tasarımı üzerindeki araştırmaların genel durumunu, unsur tabanlı bağlama tasarımı alanındaki başarıları ve başarısızlıkları incelemişlerdir[1]. F. Mervyn, A. Senthil Kumar, S.H. Bok ve A.Y.C. Nee, Internet tabanlı interaktif bağlama tasarım sistemi geliştirmişlerdir. Bu sistemde XML dosyası oluşturulmaktadır. Bu dosyada iş parçasının poligonlarına ayrılmış modelinin ve bağlama elemanlarının bilgileri bulunmaktadır[2]. A. Senthil Kumar, J.Y.H. Fuh, T.S. Kow çalışmalarında, CAD tabanlı yöntem bilim kullanımı ile otomatik modüler bağlama sistemi geliştirmişlerdir. Sistem parçanın bağlama noktalarının tespitini otomatik olarak yapmaktadır[3]. İş bağlama aparatları tasarımında, litratürde AutoCAD Programı üzerinde AutoLISP Programlama Dili kullanılmıştır. Özellikle uzman sistemler üzerine yapılan çalışmalarda yaygın olarak AutoLISP Programlama Dili kullanılmaktadır. S. Kumara, R. Singh, Ardışık kalıp elemanları için malzemelerin seçilmesinde yapay zeka sistemini AutoLISP programlama dilinde yazılmışlardır [4]. S. Kumara, R. Singh, Metal şekillendirme pres takımı kalıbının seçimi için uzman bir sistemi, AutoLISP Programlama Dili kullanarak tasarlamışlardır[5]. D.H. Park, Prasad K.D.V. Yarlagadda, elips şekilli eksenel simetrik olmayan derin çekme ürünleri için yüzey alan hesaplama sistemini AutoLISP programlama dili kullanılarak oluşturmuşlardır[6]. Bu çalışmada K. Çetinkaya ve H. Başak’ın “Uygulamalı AutoLISP ve DCL ile Programlama” adlı kitabından [7] ve

© IATS’09, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye

Danış, A.ve Çetinkaya, K.

M.Ş. Demiryürek’in AutoLISP fonksiyonlarını kullanarak hazırladığı programlardan yararlanılmıştır[8]. Endüstride üretim kontrol ve taşıma işlemi sırasında iş parçalarını yerleştirmek ve uygun pozisyonda sıkıca bağlamak için kullanılan bağlama kalıplarında, sabitleme-bağlama elemanları olarak Elle Kumandalı, Mekanik, Pnömatik Bağlama Elemanları, Çevirme Kolları ve Tutamaklar olarak 4 grupta incelenmiştir. Elle Kumandalı ve Mekanik Bağlama Elemanları en az güç harcanarak azami tutma, itme ve çekme gücü sağlar. Parçayı doğru konumda sabit tutmak için kullanılırlar. Pnömatik (havalı sistem) Bağlama Elemanları ise işçilikten ve zamandan tasarruf sağladığından tercih edilen bir bağlama elemanıdır[9]. 2. CAD Programlarında Yer Alan Bağlama Elemanları Autodesk Mechanical Desktop programında, Content 3D/Fasteners menüsünden; cıvata, rondela, somun, pim, Content 3D/Shaft Components menüsenden kama, Content 3D/Springs menüsünden yay, seçimi yapılarak çizim için gerekli parametrelerin girilmesi ile bağlama elemanlarının 3 Boyutlu (3B) modelleri oluşturulabilmektedir (Şekil 1).

Şekil 1. Autodesk Mechanical Desktop Programı

Kütüphanesi

Autocad Mechanical Desktop programında, 2 Boyutlu cıvata, rondela, somun, pim, kama ve yay çizimi yapılabilmektedir. Çizimlere Content 2D menüsü kullanılarak ulaşılabilmektedir. Content 2D seçimi sonucunda, Şekil 1’de verilen ekranların aynısı gelmektedir. İstenilen bağlama elemanın seçimi için gerekli parametrelerin girilmesi sonucunda 2 Boyutlu (2B) çizimler oluşturulabilmektedir. Autodesk Inventor Programında; Design Accelerator menüsünden; cıvata, kama, yay ve pim gerekli parametrelerin girilmesi sonucu bağlama elemanlarının 3 Boyutlu modellerini oluşturulabilmektedir (Şekil 4, Şekil 5).

Şekil 4. Autodesk Inventor Programı Kütüphanesi

Solid Work Programında; cıvata, kama, somun, pim ve rondela gibi bağlama elemanları modellenebilmektedir. Desing Library / Toolbox seçimi sonucunda Şekil 6’da gösterilen menüden bağlama elemanı seçimi yapılabilir.

Şekil 7. Cıvata Modeli

Şekil 6. Solid Works Kütüphanesi Catia V5 Programında; Tools/Mechanical Standart Parts/ISO Catalog menüsü seçimi ile cıvata, kama, somun, pim ve rondela seçimi yapılacak tablo gelir. Bu tablo üzerinden seçilen bağlama elemanın çeşitleri ve boyutları tablo olarak gelmektedir. İstenilen boyutların seçimi sonucuna bağlama elmanın 3 Boyutlu modeli ekrana gelmektedir.

Yay Boyutları D =30 mm d =6 mm L=80 mm

Şekil 5. Yay Modeli

Pim Boyutları Çap =φ10 mm Uzunluk =30 mm

Kelebek Somun Boyutları M16

Şekil 3. Somun 2 Boyutlu Görünüşü

Şekil 2. Pim Modeli

Cıvata Boyutları M16x40

Kama Boyutları Mil çapı=12 mm Genişlik=5 mm Yükseklik=3 mm Uzunluk=10 mm

Şekil 8. Cıvata Modeli


Şekil 9. Catia V5 Kütüphanesi CAD programlarında bağlama elemanları cıvata, somun, pim, yay ve kama ile sınırlıdır. CAD programlarının çoğunda 3 Boyutlu olarak istenilen boyutlarda ve standartlarda bu bağlama elemanları modellenebilmektedir. Elle Kumandalı Bağlama Elemanları, Mekanik Bağlama Elemanları, Pnömatik Bağlama Elemanları, Çevirme Kolları ve Tutamak tasarımları incelenen CAD programlarda yer almamaktadır. 3. Geliştirilen Program AutoLISP programlama dili kullanılarak AutoCAD 2008 ve diğer versiyonlarını destekleyen bağlama elemanlarının çizimlerinin hazır olarak AutoCAD ortamına aktarılmasını sağlayan bir program geliştirilmiştir. Bu çalışma AMF ve KAMA kataloğu üzerinden yapılmıştır. AMF sipariş numarası kullanılarak çizimlere ulaşılabilmektedir. Komut satırına AMF yazarak program başlatılır. Gelen ekranda, Şekil 11’de gösterildiği gibi, 4 seçenek bulunmaktadır. 3.1 Elle Kumandalı Bağlama Elemanları

Şekil 11. Bağlama Elemanları Programı Seçim Tablosu Elle Kumandalı Bağlama Elemanları seçildiğinde; Şekil 12’de gösterilen menü gelmektedir. Elle Kumandalı Bağlama Elemanlarını 4 çeşidi bulunmaktadır.

Rondela Boyutları d = 10 mm D= 20 mm

Şekil 10. Rondela Modeli

Şekil 12. Elle Kumandalı Bağlama Elemanları Çeşitleri Seçim Ekranı

Gelen menüden istenilen bağlama elemanı çeşidi seçilir. Şekil 12’de, Dik Bağlama Elemanlarının seçimi yapılmıştır. Diğer seçeneklerin seçiminde de benzer ekranlar gelmektedir. Gelen ekranda 6800’den 6806 serisi seçenekleri görülmektedir.

Şekil 13. Dik Bağlama Elemanları 6800-6806 Serisi Seçim Ekranı

Örneğin 6800 serisinin seçimi yapılmıştır. Gelen Ekranda Boyutlar ve Özellikler görülebilmektedir. Bağlama elemanı; özellikleri, boyutları veya sipariş numarasına göre seçilebilir (Şekil 14).

Şekil 14. Dik Bağlama Elemanları Özellik ve Boyutları


Seçim sonucunda, OK butonuna basılarak AutoCAD ortamında istenilen yere tıklanarak bağlama elemanının üç görünüşü ve modeli otomatik olarak 1/1 ölçekte oluşturulabilmektedir. (Şekil 15)

Şekil 15. Dik Bağlama Elemanı Teknik Resim Görünüşleri

Şekil 16. Torna Bağlama Kalıbı

Elle Kumandalı Yatay Bağlama Elemanı kullanılarak tasarlanan torna bağlama kalıbı modeli Şekil 16’da gösterilmiştir. 3.2. Mekanik Bağlama Elemanları

Şekil 17. Bağlama Elemanları Programı Seçim Ekranı Bağlama elemanları programı seçim ekranında Mekanik Bağlama Elemanları seçimi sonucunda (Şekil 17), Vidalı Bağlama Elemanları ve Sıkma Pabuçları olarak 2 seçenek ekrana gelmektedir (Şekil 18).

Şekil 18. Mekanik Bağlama Elemanları Seçim Ekranı

Şekil 19. Mekanik Bağlama Elemanları 6314V-6321 Serisi Seçim Ekranı

Seçimler sonucunda Şekil 20’de gösterilen menü ekrana gelir ve Mekanik Bağlama Elemanlarının tüm özelliklerine ulaşılabildiği gibi, çizimine de kolaylıkla ulaşılabilmektedir. Şekil 18’de Vidalı Sıkma Elemanı seçimi yapılmıştır. Şekil 19’de 6314V serisi seçilmiştir. Diğer seçeneklerin seçimi sonucunda da benzer ekran gelmektedir (Şekil 20).

Şekil 20. Mekanik Bağlama Elemanları Özellik ve Boyutları Seçim sonucunda, OK butonuna basılarak AutoCAD ortamında istenilen yere tıklanarak bağlama elemanının üç görünüşü ve modeli otomatik olarak 1/1 ölçekle oluşturulabilmektedir (Şekil 21).

Şekil 21. Mekanik Bağlama Elemanı Teknik Resim Görünüşleri


3.3. Pnömatik Bağlama Elemanları

Şekil 22. Bağlama Elemanları Programı Seçim Ekranı

Pnömatik Bağlama Elemanları seçiminde Dik Pnömatik Bağlama Elemanları ve Ağır İş Tipi Dik Pnömatik Bağlama Elemanları olarak 2 seçenek gelmektedir (Şekil 23). Dik Pnömatik Bağlama Elemanlarının seçimi sonucunda 6850-6820 serisi gelmektedir (Şekil 24). İstenilen serinin seçimi sonucunda diğer bağlama elemanlarını seçiminde olduğu gibi tüm özelliklerin bulunduğu ekran gelmektedir ve çizimlere bu ekran üzerinde ulaşılabilmektedir (Şekil 25).

Şekil 23. Pnömatik Bağlama Elemanları Seçim Ekranı

Şekil 24. Dik Pnömatik Bağlama Elemanları 6850-6820

Serisi Seçim Ekranı

Şekil 25. Pnömatik Bağlama Elemanları Özellik ve Boyutları

Seçim sonucunda, OK butonuna basılarak AutoCAD ortamında istenilen yere tıklanarak bağlama elemanının üç görünüşü ve modeli otomatik olarak 1/1 ölçekle oluşturulabilmektedir (Şekil 26).

Şekil 26. Pnömatik Bağlama Elemanı Teknik Resim

3.4. Çevirme Kolları ve Tutamaklar

Görünüşleri

rın seçimi sonucunda; gelen krandan çevirme kolları ve tutamak çeşitleri

seçilebilmektedir (Şekil 28).

Şekil 27. Bağlama Elemanları Programı Seçim Ekranı

Bağlama Elemanları Programı Seçim Ekranında (Şekil 27) Çevirme Kolları ve Tutamaklae

Şekil 28. Çevirme Kolları ve Tutamakları Çeşitleri Seçim

eri ve boyutları görülebilmektedir (Şekil 30). K tuşuna basıldığında Şekil 31’deki tapa çizimi ekrana

gelmektedir.

Ekranı

Şekil 28’de Tutma Kafaları ve Vidalı Tutma Elemanları seçilmiştir. Tutma Kafaları ve Vidalı Tutma Elemanları Seçim Ekranında, çeşitli seçenekler bulunmaktadır. Diğer seçeneklerin seçimi sonucunda da benzer ekranlar gelmektedir. Şekil 29’da Tapa seçilmiştir ve gelen tabloda Tapa’nın çeşitlO


e Vidalı TŞekil 29. Tutma Kafaları v utma Elemanları Seçim Ekranı

Şekil 30. Tutma K a Elemanl

Özellik ve Boyutları

afaları ve Vidalı Tutm arının

Şekil 31. Tapa Teknik Resim Görünüşü

Şekil 32. Çevirme Kolları ve Tutamak Resimleri

Çevirme Kolları ve Tutamaklardan örnerilmiştir.

. Tartışma ve Sonuç

n 3 farklı sayfanın kaydedilmesi erekmektedir.

emanların ölçüleri atalog içerisinde tablolaştırılmıştır.

amına çizimler 1/1 ölçekle gelmesi ağlanmıştır.

aynaklar

Processing

ystem”, Computer-Aided

Setup”, Computer-Aided Design

aterials

rocessing Technology 164–

Processing

ve

dokulu.com, 2009. 09.

1]. http://www.kama.com.tr, 2009.

Tutamak

Şekil 32’de ekler DCL ile Programlama”, Seçkin Yayıncılık, 2000. v 4 AMF firmasının web sitesinde, bağlama elemanlarının tüm özelliklerine ulaşılabilmektedir[10]. Katalog içerisindeki CD’de bağlama elemanlarının modellerinin veya çizimlerinin farklı formatlarda (DWG, IGES, DXF vs.) kaydedilmesine olanak sağlayan birçok seçenek sunulmuştur. Çizimlerin istenilen CAD programlarında 3 Boyutlu (3B) veya 2 Boyutlu (2B) olarak açılmasına olanak veren programın en büyük dezavantajı zaman kaybıdır. Seçilen bağlama elemanı görünüşleri ve 3 Boyutlu (3B) modeli ayrı ayrı kaydedilmektedir. Yani bir bağlama elemanının 3 görünüşüne (ön-üst-sol) ve modeline ulaşabilmek içig ER-EL ve FİKSSAN firmalarının hazırladığı web sitesinde ise, bağlama elemanlarının tüm özellikleri ve teknik resim

görünüşleri sadece web sitesinde yayınlanmaktadır[9]. Çevirme kolları ve tutamakları KAMA firma kataloğunda ve web sitesinde bulunmaktadır[11]. Kullanıcılar ve tasarımcılar için farklı boyutlarda elk Bu çalışmada hazırlanan programın en önemli avantajı bağlama elemanları çizimlerine, çok kısa zamanda ulaşılabilmektedir. Kullanıcıyı yormayan karmaşıklıktan uzak, oldukça basit bir arayüz tasarlanmıştır. Seçimler yapılırken tüm özellikler, boyutlar, bağlama elemanının uyguladığı kuvvetler görülebilmektedir. Teknik resim kurallarına uygun olarak çizimler yapılmıştır. 3 görünüş ve aynı zamanda 3 Boyutlu (3B) model bir arada verilmiştir. AutoCAD orts K [1]. Lia, W., Lia, P. and Rongb, Y., “Case-Based Agile

Fixture Design”, Journal of MaterialsTechnology 128, 7–18, 2002.

[2]. Mervyn F., Senthil Kumar, A., Bok, S.H. and Nee, A.Y.C, “Development Of An Internet-Enabled Interactive Fixture Design SDesign 35, 945–957, 2003.

[3]. Senthil Kumar, A., FUH, J.Y.H. and Kow, T.S., “An Automated Design And Assembly Of Interference-Free Modular Fixture32, 583–596, 2002.

[4]. Kumar, S. and Singh, R., “A Short Note On An Intelligent System For Selection Of Materials For Progressive Die Components”, Journal Of MProcessing Technology 182, 456–461, 2007.

[5]. Kumar, S. and Singh, R., “An Intelligent System For Selection Of Die-Set Of Metal Stamping Press Tool”, Journal Of Materials P165, 1395–1401, 2005.

[6]. Park, D.H. and Prasad K.D.V. Yarlagadda, “Industrial Application Of Surface Area Calculating System (SACS) In Non-Axisymmetric Deep Drawing Process”, Journal of Materials

Tutma Döndürme Tutma Kolu

Technology 164–165, 1578–1583, 2005. [7]. Çetinkaya, K., Başak, H., “Uygulamalı AutoLISP

[8]. Demiryürek, M.Ş., www.autoca[9]. http://www.fikssan.com, 20[10]. http://www.amf.de, 2009. [1

Kafası Vidalı Çarkı

baĞlama kaliplari tasariminda baĞlama...

Documents