به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب محمد جواد ناطق

  • ناصر محمدی، محمدجواد ناطق*

    در تولید قطعات صنعتی، ماشین کاری از مهم ترین عملیاتی است که در حوزه ساخت قطعات مطرح است. تولید یک قطعه صنعتی در سه مرحله طراحی، طرح ریزی فرآیند و ساخت صورت می گیرد و در کلیه این مراحل، از کامپیوتر به عنوان یک ابزار قدرتمند، استفاده فراوانی شده است. در طرح ریزی فرآیند به کمک کامپیوتر، مرحله شناسایی فیچرهای ماشین کاری پیش نیاز و مقدمه مراحل بعدی می باشد. استخراج اطلاعات و شناسایی فیچرها از اطلاعات طراحی به کمک کامپیوتر با توجه به افزایش پیچیدگی قطعات، به صورت دایم بهبود یافته است لیکن تحقیق برای یافتن یک راه حل بهینه پایان ناپذیر است. طی چند دهه گذشته، برای استخراج و شناسایی فیچرهای ماشین کاری از اطلاعات فایل طراحی، روش های متعددی توسط محققین معرفی و به کارگیری شده است. در کلیه روش هایی که تاکنون توسط محققین معرفی و ارایه گردیده است، تعداد و نوع ویژگی ها به عنوان متغیرهای مستقل در الگوی شناسایی فیچرهای ماشین کاری، توسط طراح الگو و از داده های فایل طراحی قطعه استخراج می گردد. در این تحقیق ویژگی های مورد نیاز برای شناسایی فیچرهای ماشین کاری از مقادیر پیکسل های تصویر شکل فیچرها و توسط سامانه هوش مصنوعی و بصورت خودکار استخراج می گردد. سامانه هوش مصنوعی تولید شده برای شناسایی فیچرهای ماشین کاری در این تحقیق قادر است با مشاهده تصویر یک قطعه، کلیه اطلاعات مورد نیاز برای ماشین کاری از جمله نام، مختصات محل قرارگیری فیچر نسبت به قطعه و ابعاد مورد نیاز برای ماشین کاری قطعه را شناسایی نماید و اطلاعات فیچرهای موجود در تصویر ورودی به سامانه را در یک جدول ارایه دهد.

    کلید واژگان: شناسایی فیچرهای ماشین کاری, طرح ریزی فرایند به کمک کامپیوتر, یادگیری عمیق}
    Naser Mohammadi, MohammadJavad Nategh*

    In the production of industrial parts, machining is one of the most important operations in the field of manufacturing parts. The production of an industrial part takes place in three stages: design, process planning and manufacturing, and in all these stages, the computer is used as a powerful tool. In computer-aided process planning, the stage of identifying machining features is a prerequisite and an introduction to the next steps. Extracting information and identifying features from computer-aided design information has been continuously improved due to the increasing complexity of parts, but the research to find an optimal solution is endless. Over the past few decades, several methods have been introduced and applied by researchers to extract and identify machining features from design file information. In all the previous methods, the number and type of features are extracted as independent variables in the machining features identification pattern and from the part design file data. In this research, the charectrestics required to identify the machining features are extracted from the pixel values of the machining feature image by the artificial intelligence system automatically. The artificial intelligence system produced to identify the machining features in this research is able to identify all the information required for machining, including the name, the coordinates of the location of the feature relative to the part, and the dimensions required for the machining, by viewing the image of a part, and the information of the features present in the image the input to the system in a table.

    Keywords: machining feature recognition, computer-aided process planning, artificial intelligence depth learning}
  • Manafi D., Nategh MJ

    Computer-aided process planning is one of the challenges for researchers to achieve computer-integrated manufacturing, and setup planning is the core of the CAPP system. Based on the literature survey, it has been observed that researchers use different methods for setup planning, and there is a lack of mathematical models in their methods. However, the mathematical model is necessary to implement and develop the setup planning method. Therefore, in this paper, the permutation-based setup planning was selected to determine the setups, and then the setup planning rules were cast into the mathematical model. Finally, the mathematical model is implemented and evaluated in MATLAB software to ensure the accuracy of this model.

    Keywords: Process Planning, Setup planning, Machining Sequence, Mathematical Modelling}
  • Nategh M.J, Mohammadi N

    Extracting the required information from the design file is one of the main steps in the computer aided process planning. In previous methods of extracting machining features, various methods such as graph-based method, volume analysis method, logic rules method and other methods have been used. In all the previous methods, whether traditional methods or methods based on artificial intelligence, the input data to the machine feature identification system is the output information of a computer-aided design system. Converting the output information of a computer-aided design system to input data of a machining feature identification system is faced with limitations such as the variety of format and type of data arrangement, deleting some data from the design file due to geometric interference of features, slow extraction of features due to extensive information in the design file and the limitation of identifying different types of machining features by a unity feature identification system. In the present study, using artificial intelligence techniques based on deep learning, machining features are extracted directly from the two-dimensional image of a workpiece. The image may be prepared by a computer-aided design file, or it can be taken by a camera.

    Keywords: Machining Feature Recognition, Computer-Aided Process Planning, Artificial Intelligence Depth Learning}
  • Movahedian S, Nategh MJ

    In this article, the effect of optimal selection of vibration and cutting parameters on cutting forces in the machining process with ultrasonic vibration assistance has been investigated and the results have been compared in two modes of conventional machining and of ultrasonic vibration assisted machining. In the investigation of the effect of ultrasonic vibration assistance on the machining process, analyzes have been carried out in different cutting speeds, and the effect of changing the cutting speed in relation to the tool's oscillation speed has been investigated. Finite element modeling and simulation has been done with DEFORM finite element software. The results show that the application of ultrasonic vibration in the machining process leads to the reduction of tangential and axial cutting and the reduction of heat resulting from the cutting process. By examining the results, it was found that in the machining process with ultrasonic vibration assistance, when the cutting speed is at least 30% lower than the vibration speed of the tool tip, the process has a favorable efficiency, and the favorable effects of applying ultrasonic vibration on the process include reducing shear forces, reducing the heat generated From cutting, reducing the friction coefficient between the tool and the workpiece, helping to improve the chip flow, etc.

    Keywords: Machining, Cutting Temperature, Cutting Force, Ultrasonic Vibration, Inconel 718 Supperalloy}
  • مسعود فصیحی، محمدجواد ناطق*

    مواد سخت ماشینکاری شونده ای مثل فولاد سخت شده و سوپر آلیاژها بدلیل خصوصیات فیزیکی نظیر نرخ استحکام به وزن بالا، مقاومت به خوردگی عالی، مقاومت خزش و خستگی خوب و دمای کاری بالا، مواد شناخته شده و پرکاربردی در صنعت هایی از جمله هوا-فضا، پزشکی، دریایی و غیره می باشد که ماشینکاری آن ها همواره از دغدغه های اصلی در کاربرد این مواد بوده است. در این مقاله قابلیت ماشینکاری ماده CK45  سخت شده در 4 فرآیند تراشکاری سنتی، به کمک گرما دهی القایی، به کمک ارتعاش فراصوتی و تراشکاری ترکیبی گرم و فراصوتی تحت آزمایش و مقایسه قرار گرفته است. روش گرما دهی در این مقاله از نوع القایی می باشد که طراحی و ساخت آن هزینه بسیار پایین تری در مقایسه با تامین تجهیزات گرما دهی دیگر از جمله لیزر یا قوس پلاسما و ایمنی بالاتری در مقایسه با روش شعله آتش یا کوره المنتی دارد. نتیجه حاصله عبارت از این است که تراشکاری ترکیبی گرمایی و فراصوتی بیشترین بهبود کیفیت سطح و کاهش نیروهای برشی را در مقایسه با دیگر روش های مورد آزمون ارایه می دهد. همچنین بررسی نحوه تشکیل براده نشان می دهد که بیشترین تاثیرپذیری کیفیت سطح مربوط به تراشکاری ترکیبی گرمایی و ارتعاش فراصوتی می باشد.

    کلید واژگان: گرمای القایی, ارتعاش فراصوتی, تراشکاری ترکیبی, کیفیت سطح, شکل گیری براده, نیروی برشی}
    M. Fasih, M. J. Nategh*

    Hard to cut materials such as hardened steel and super alloys are well known and popular in transportation, aerospace, marine and medical industries, due to their strength, high corrosion and fatigue resistance and high working temperature . However, their lowmachinability is one of the major problems in using them. In this article we examine machinability of the hardened CK45 steel in four processes including; conventional turning, hot turning, ultrasonic assisted turning and hot ultrasonic assisted turning as a hybrid machining. The results of these four processes are compared with each other. The heating technique is induction type which has much lower construction cost compared to other techniques such as laser beam and plasma arc. It has been illustrated in the present study that combining the heating technique with ultrasonic vibration has the most effect in improving surface quality and reducing cutting forces compared to other turning process. The chip formation under the heat and ultrasonic vibration and its influence on the surface quality have also shown that hybrid process has the most affection.

    Keywords: Induction heat, Ultrasonic vibration, Hybrid machining, Surface quality, Chip formation, Cutting force}
  • ناصر محمدی، محمدجواد ناطق*

    در فرآیند تولید یک قطعه به کمک کامپیوتر، اطلاعات مورد نیاز ماشین آلات ساخت برای قطعه ایی که مدل طراحی آن مشخص شده است، ایجاد می شود. برای تهیه دستورالعمل های ماشین کاری قطعات، اطلاعات طراحی بر حسب الگویی به نام فیچر بیان می گردد. در این تحقیق با کمک روش یادگیری عمیق، یک سامانه هوش مصنوعی برای شناسایی فیچرهای ماشین کاری معرفی شده است. روش معرفی شده در این تحقیق با کمک شبکه های کانولوشنی دو بعدی در یادگیری عمیق تولید شده است و قادر به شناسایی فیچرهای ماشین کاری در تصویر یک قطعه کار می باشد. نوآوری این تحقیق علاوه بر معرفی یک روش قدرتمند کاربردی و جدید در شناسایی فیچرهای ماشین کاری در حوزه طرح ریزی فرایند به کمک کامپیوتر، شناسایی فیچرهایی است که در یک قطعه کار دارای تداخل هندسی می باشند که روش هایی قبلی شناسایی فیچرهای ماشین کاری قادر به حل این مشکل نبوده اند. همچنین بی نیازی از فایل های مختلف اطلاعات خروجی طراحی به کمک کامپیوتر و استفاده از تصویر یک قطعه کار برای شناسایی فیچرهای ماشین کاری از قابلیت های روش معرفی شده در این تحقیق می باشد. توانمندی دیگر سامانه تولید شده قابلیت شناسایی فیچرهای ماشین کاری با فرمت های مختلف تصویر از قبیل تصویر با خطوط مرزی ، نمایش هندسه جامد ، تصویر قطعه کار با متریال مختلف و نیز تصویر گرفته شده با دوربین های عکاسی معمولی از طریق دوربین تلفن همراه و غیره از قطعه کارهای مکانیکی می باشد. دقت تشخیص فیچرهای ماشین کاری در تصویر یک قطعه کار با استفاده از روش پیشنهادی 88 درصد و خطای تشخیص 0.1 اندازه گیری شده است.

    کلید واژگان: طرح ریزی فرایند به کمک کامپیوتر, فیچرهای ماشین کاری, یادگیری عمیق, شبکه های کانولوشنی}
    Naser Mohammadi, MohammadJavad Nategh *

    In the process of producing a part with the help of computer aided manufacturing, the required information is created for the workpieces whose design model is specified. To prepare machining instructions, the design information is expressed in a pattern called a feature. In this research an advanced artificial intelligence system has been introduced to identify machining features with the help of deep learning method. The proposed method has been prepared with the help of two-dimensional convolutional networks in deep learning. It can identify machining features from the image of a workpiece. The innovations of this research, in addition to introducing a powerful practical and new method for automatic machining features recognition in the field of computer aided process planning, is identifying features that have geometric interference in a workpiece. The previous methods of automatic machining features recognitions have not been able to solve this problem. Furthermore, the lack of need for different CAD output files and the use of an image of a workpiece to identify machining features are the capabilities of the system introduced in this research. Other capabilities of the proposed method are the ability to identify machining features with different image formats such as image with wire frame format, constructive solid geometry format, image of workpiece with different materials and taken with ordinary cameras such as mobile cellphone camera and other imaging devices. The accuracy of detecting machining features in the image of a workpiece is measured %88 and detection error is measured 0.1 using proposed method.

    Keywords: Computer aided process planning, machining features, Deep Learning, Convolutional Neural Networks}
  • محفوظ سهرابی فرد، محمدجواد ناطق*

    سفتی تماسی میان قطعه کار و سامانه جاسازی قیدوبند، یکی از عوامل تعیین کننده میزان پایداری قطعه کار در حین فرآیند ماشینکاری می باشد. اما محاسبه این سفتی تماسی مستلزم اندازه گیری دقیق نیروهای تکیه گاهی در محل جاسازها می باشد که در اثر عواملی نظیر نیروی بست ها، نیروهای ماشینکاری، نیروی وزن قطعه کار و اثرات اصطکاک میان قطعه کار و اجزاء قیدوبند ظاهر می شوند. تاکنون روش های تحلیلی متعددی به منظور محاسبه این نیروها ارایه شده است اما از آنجاییکه دستگاه حل معادلات نیروهای جاسازها در سامانه جاسازی 3-2-1 شامل شش معادله و هجده مجهول می باشد، لذا برای حل این معادلات غالبا از روش های بهینه سازی استفاده می شود که در آن تخمین نیروهای عکس العمل جاسازها و از آنجا محاسبه سفتی تماسی، همراه با خطاهایی خواهد بود که پی بردن به میزان این خطاها به دلیل ساده-سازی های اعمال شده به مدل های تحلیلی، مستلزم داشتن یک معیار دقیق مبتنی بر یک روش تجربی می باشد. بدین منظور در این پژوهش یک روش تجربی به منظور محاسبه نیروهای عکس العمل جاسازها ارایه شده است که در آن تمامی عوامل موثر بر سفتی تماسی نظیر موقعیت هرکدام از جاسازها و بست ها، اصطکاک میان اجزاء سیستم جاسازی با قطعه کار، نیروی بست ها، نیروهای ماشینکاری، نیروی وزن قطعه کار در نظر گرفته شده است. از این روش می توان به عنوان معیاری مناسب به منظور ارزیابی و صحت سنجی مدل های تحلیلی و روش های بهینه سازی در محاسبه نیروی عکس العمل جاسازها استفاده نمود.

    کلید واژگان: سفتی تماسی, سفتی قیدوبند, سیستم جاسازی قطعه کار, قیدوبندهای فرزکاری, نیروی عکس العمل جاسازها}
    Mahfooz Sohrabifard, Mohamadjavad Nategh *

    The contact stiffness between workpiece and fixture locating system is one of the decisive factors for maintenance of the stability of workpiece during the machining process. In order to estimate the contact stiffness, it is needed to determine the locator reaction forces. These forces are created by the clamping forces, cutting forces, workpiece weight and friction effects of the contact between the workpiece and fixture locating system. Some analytical approaches have already been presented for calculating the location reaction forces. However, there are six equations for a (3-2-1) locating system, but 18 unknown parameters. Therefore, an optimization solution is proposed in the literature to obtain the reaction forces which involves several simplifying assumptions which result in considerable errors in the solution. In this study, in addition to presenting the mathematical model of the total system, an experimental approach has been proposed in order to determine the locator reaction forces. This can provide a suitable means for evaluating the optimization solutions and analytical models for determining the locator reaction forces and contact stiffness and diminishing the errors. an experimental approach has been proposed in order to determine the locator reaction forces. This can provide a suitable means for evaluating the optimization solutions and analytical models for determining the locator reaction forces and contact stiffness and diminishing the errors.

    Keywords: Contact Stiffness, Fixture Stiffness, Locator Reaction Forces, Locating System, Milling Fixtures}
  • محمد جواد ناطق*، مصطفی کریمی
    ترجمه عربی رساله جرثقیل هرون به قلم قسطا بن لوقا، در غیاب اصل یونانی آن، از مهم ترین متون مکانیک بر جای مانده در تمدن اسلامی است. پیش از این، تصور می شد که نسخه های موجود از این ترجمه، منحصر به نسخه های کتابخانه های لیدن، بریتانیا و منچستر است. نویسندگان این مقاله در تفحص گسترده خود ضمن یافتن شماری نسخه جرثقیل به فارسی در کتابخانه های مختلف ایران، به چند نسخه از ترجمه عربی رساله جرثقیل هرون نیز دست یافتند که در تکمیل کارهای خاورشناسانی مانند کارادوو، نیکز و اسمیت بسیار حایز اهمیت است. نسخه های فارسی جرثقیل که کتابت آنها تا سده 13ق در ایران ادامه داشته، ملهم از ترجمه قسطا بوده است. در مقاله حاضر کوشیده ایم همه نسخه های قسطا به صورت اجمال، ولی همه جانبه معرفی گردد. به زندگانی هرون نیز به اجمال پرداخته ایم تا به ویژه موضوع مبهم تاریخ تالیف رساله جرثقیل روشن شود.
    کلید واژگان: جرثقیل, جراثقال, قسطابن لوقا, هرون اسکندرانی, پاپوس, بارولکوز, وینچ}
    Mohammad Javad Nategh *, Mostafa Karimi
    The Arabic translation of Heron's treatise on crane by Qusta ibn Luqa, in the absence of its Greek original, is among the most important texts on mechanics remained from the Islamic civilization. It was thought hitherto the extant manuscripts of this translation were limited to those available in Leiden, Britania and Manchester libraries. The authors of the present paper have found some manuscripts of the Arabic translation of Heron's treatise in Iran's libraries, in addition to several Persian treatises. These Arabic manuscripts are important for completing the works already undertaken by some orientalists such as Carra de Vaux, Nix and Schmidt. The Persian manuscripts were inspired by Qusta's translation. It is tried in the present paper to present a brief but comprehensive introduction of all of Qusta's manuscripts, in order to provide the necessary background for the future studies. The life of Heron has also been shortly investigated, especially to make the date of the original treatise of crane clear as it has been in a veil of obscurity.
    Keywords: Crane, Qusta ibn Luqa, Heron, Pappus, Baroulkos, Winch}
  • مرتضی شنکایی، محمد جواد ناطق *
    ارتعاش لرزه که در این تحقیق بر روی آن تمرکز شده است، نوعی ارتعاش خود برانگیخته است که در فرآیندهای گوناگون ماشین کاری نظیر فرزکاری و تراشکاری به وجود می آید. این نوع از ارتعاشات بعد از ایجاد به سرعت رشد کرده و پروسه ماشینکاری را ناپایدار می کند. از عوارض این پدیده می توان به سر و صدای اضافی دستگاه، سطوح موجدار، براده های منقطع همچنین شکست ابزار و اجزای ماشین اشاره کرد. عمق برش مهمترین پارامتر بروز لرزه در فرآیند تراشکاری است. اجتناب از عمق برش بحرانی سبب اطمینان از پایداری فرآیند خواهد بود. از روش های به دست آوردن عمق برش بحرانی، مدلسازی فرآیند است. فرآیند تراشکاری ارتعاشی با مزیت های فراوان دارای ماهیتی متفاوت از تراشکاری سنتی است. در این مقاله به کمک مدلسازی این فرآیند و حل عددی آن، مقادیر عمق برش بحرانی به دست آمده و به کمک آزمایش و قیاس با تراشکاری سنتی صحت سنجی آن انجام شده است. در فرآیند تراشکاری ارتعاشی، هرچه نسبت زمان براده برداری به کل تناوب ارتعاش کمتر باشد، فرآیند پایداری بیشتری خواهد داشت. این نسبت با فرکانس و دامنه ارتعاش نسبت مستقیم و با سرعت برشی نسبت عکس دارد.
    کلید واژگان: تراشکاری, لرزه, تراشکاری ارتعاشی, روش دورمند, پرینس}
    Morteza Shankayi, Mohammad Javad Nategh *
    Chattering, being the focus of this study is a kind of self-excited vibration that is encountered in different machining processes such as milling and turning. This type of self-excited vibration rapidly develops after commencement and destabilizes the whole process. This phenomenon leads to, among others, increased noise, wavy surface finishes, discontinuous chips, and failure in the tool or machine parts. The depth of cut is the main parameter in the occurrence of chattering in machining processes. Avoiding the critical depth of cut ensures the stability of the process. Process modeling is a way to obtain the critical depth of cut. The vibration assisted turning process, having many advantages, is of a different nature than the conventional machining. In this paper, the vibration assisted turning process is modeled and numerically solved and the critical depth of cut is obtained. Validation of the results is performed using experimental data and comparison with conventional machining. In the vibration assisted turning process, higher stability is obtained with lower ratios of cutting duration to the total vibration period. This ratio is directly proportional to vibration frequency and amplitude and is inversely proportional to the cutting speed.
    Keywords: Turning, chatter, vibration assisted turning, Dormand, Prince method}
  • هادی پروز، محمد جواد ناطق*
    طراحی قید و بند برای قطعات با هندسه شکل-آزاد نیاز به پردازش، محاسبات و هزینه بالاتری نسبت به قطعات چندوجهی دارد. نظر به این که طراحی سیستم جاسازی و بست هسته اصلی سامانه طراحی قید و بند را تشکیل می دهد، در این مقاله روشی تحلیلی برای طراحی سیستم بست به صورت خودکار برای این نوع از قطعات ارائه می شود. طراحی سیستم بست بر مبنای سه اصل اجرا می شود که نقاط اعمال بست از دو اصل اول تعیین شده و توسط اصل سوم، راستی آزمایی می گردد. اصول مذکور شامل کمترین تعداد بست، بیشترین مولفه نیروی بست در راستای اعمال جاسازها و حفظ پایداری استاتیکی قطعه کار در سیستم قید و بند است. پس از ارائه روش مدل سازی ریاضیاتی هریک از این اصول، پیاده سازی نرم افزاری آن ها در محیط یکپارچه طراحی قید و بند به کمک رایانه (توسعه داده شده توسط نویسندگان مقاله) اجرا گردید. سه نمونه مطالعه موردی شامل مدل هایی از قطعات شکل-آزاد حاوی سطوح نربز برای سنجش عملکرد تحلیل پیاده سازی شده استفاده شد. کمترین تعداد بست محاسبه شده برای این مطالعات موردی همراه با پایداری قطعه کار در تماس با جاسازهای شش گانه و بست ها، نشان دهنده قابلیت اطمینان بالای روش ارائه شده در طراحی سیستم بست برای قطعات شکل-آزاد بود. قابلیت های طراحی خودکار سیستم بست برای قطعات (فارغ از نوع هندسه آن) و یکپارچه شدن با سایر ماژول های طراحی قید و بند (همچون طراحی سیستم جاسازی) امکان استفاده صنعتی از این سیستم را فراهم می کند.
    کلید واژگان: پره توربین, تحلیل پایداری, طراحی سیستم بست, طراحی قید و بند, هندسه شکل, آزاد}
    Hadi Parvaz, Mohammad Javad Nategh*
    Jig and fixture design for workpieces with freeform geometry has more complexity in comparison with the polyhedral parts. The locating and clamping system design construct the basis of the jig and fixture design activities. In this study, a theoretical analysis is suggested for automatic design of clamping points for freeform workpieces. The clamping design is performed in three main stages which the clamping application points are determined through the first two principles and being verified through the last stage. The mentioned principles consist of: (1) the minimum quantity of clamps, (2) the maximum clamping force components on the locating directions and (3) the workpiece static stability under the external wrenches. After mathematical modeling, the suggested analysis was implemented into the already designed CAFD framework by the authors. Three machining models were chosen as case studies to evaluate the capabilities of the implemented system in robust design of clamping layout. The minimum quantity of clamps (single clamp for two case studies and double clamp for the third one) was designed by the developed method that verified the robustness and reliability of the suggested and implemented clamping system design model. The automatic design of clamping scheme for workpieces (regardless of the geometry) beside its capability in integration with the other modules of fixture design activities provides the opportunity for the system to be used in industrial applications.
    Keywords: Clamping System Design, Fixture Design, Free, form Geometry, Stability Analysis, Turbine Blade}
  • علی ربانی، محمد جواد ناطق*، داوود کریمی
    دستگاه هگزاپاد با دارا بودن ساختاری موازی از شش درجه آزادی برخوردار است. این دستگاه بر خلاف ماشین ابزارهای سنتی چالاکی بالایی دارد. با توجه به این شش درجه آزادی از آن می توان برای ماشینکاری سطوح با شکل آزاد استفاده نمود. سطوح با شکل آزاد از جمله سطوح پرکاربرد در صنعت امروز می باشند. از این سطوح در صنایع خودرو سازی، هوا فضا و قالب سازی به وفور استفاده می گردد. با توجه به این کاربرد روز افزون، ماشین کاری این سطوح نیز بسیار مورد توجه پژوهشگران واقع شده است. در ماشین-ابزارهای فرز پنج محوره در این زمینه کارهای فراوانی صورت پذیرفته است. در این مقاله ماشینکاری سطوح با شکل آزاد با استفاده از دستگاه هگزاپاد مورد بررسی قرار گرفته است و بحث اصلی آن تایید امکان پذیری استفاده از دستگاه هگزاپاد به عنوان میز ماشین ابزار و ماشینکاری به کمک آن است. ابتدا نحوه میانیابی این سطوح با توجه به ساختار موازی دستگاه آورده شده است. در ادامه استخراج اطلاعات سطوح با شکل آزاد به کمک فرمول بندی نربز توضیح داده شده است. سپس ماشینکاری سطوح نربز با دستگاه هگزاپاد بررسی شد. در نهایت هم دو قطعه با شکل آزاد در نرم افزار کتیا طراحی شدند و سپس ماشین کاری گردیدند.
    کلید واژگان: هگزاپاد, ماشین کاری, سطوح با شکل آزاد, سیستم CNC, فرمول بندی نربز}
    Ali Rabbani, Mohammad Javad Nategh*, Davood Karimi
    A hexapod machine tool with a parallel structure has six degrees of freedom. This machine has a high dexterity unlike traditional machine tools. The hexapod can be used in machining free form surfaces. Free form surfaces are widely used in today industries. These surfaces are much encountered in auto, aerospace and mold design industries. Therefore machining of these surfaces has attracted the attention of researchers. In this field much research has been done in five axis machine tools. In this paper machining free form surfaces with hexapod machine tool has been investigated. The main topic of this paper is the feasibility of using hexapod as a machine tool table and machining with it. First, the interpolation of free form surfaces for parallel structure machines is explained. Then NURBS curves and surfaces are described and its formulation in matrix form is explained. Then extracting information of free form surfaces with NURBS formulation is explained. Subsequently, some explanation about preparation of machining is given. Finally two free form surfaces designed in Catia and have been machined with the developed hexapod machine tool.
    Keywords: Hexapod, Machining, Free form surfaces, CNC system, NURBS formulation}
  • حسین شاه محمدی درمنی، محمد جواد ناطق*
    تحقیق حاضر در صدد اضافه کردن کد حرکتی جبران شعاع ابزار پنج محوره به سیستم کنترل عددی هگزاپاد است. زمانی که شعاع ابزار تغییر می کند، به ویژه هنگام تغییر شعاع بر اثر سایش حین ماشین کاری، جبران شعاع از دوباره نویسی برنامه جلوگیری می کند. الگوریتم ذکر شده شامل هر سه بخش اصلی یک برنامه کنترل عددی یعنی واحد مترجم، واحد میانیاب و واحد سینماتیک بوده و اطلاعات موقعیت و جهت مطلوب ابتدا از کد حرکتی نوشته شده توسط کاربر به وسیله واحد مترجم استخراج شده و سپس جهت دستیابی به طول پایه و سرعت تغییر طول پایه مطلوب به واحد میانیاب و سینماتیک معکوس موجود در برنامه ارسال می شود. در کد جبران شعاع ابزار پنج محوره، جبران شعاع علاوه بر مسیر حرکت و شعاع، به بردار نرمال سطح نیز وابسته بوده و تغییر زاویه میز بر جهت جبران شعاع تاثیر می گذارد که این موجب می شود جبران شعاع علاوه بر راستای X و Y در راستای Z نیز صورت پذیرد. برای این منظور با استفاده از بردار یکه مسیر حرکت و بردار نرمال سطح، بردار جهت جبران شعاع به دست آمده و مسیر اصلاح شده حرکت ابزار بر اساس شعاع ابزار محاسبه می شود. در این مقاله به منظور صحت سنجی الگوریتم ارائه شده آزمایش عملی انجام شده که نتایج آزمایش صحت الگوریتم ارائه شده را نشان می دهد.
    کلید واژگان: کنترل عددی, جبران شعاع ابزار پنج محوره, هگزاپاد, ماشین ابزار}
    Hossein Shahmohammadi Dermani, Mohammad Javad Nategh*
    This paper is seeking to add a CNC G-code to hexapod CNC system. The mentioned G-code is five axis tool radius compensation. Once the tool radius is changed, especially in the case of tool size changing with tool wear in machining, a new NC program has to be recreated. Five axis tool radius compensation correct cutter path automatically. This G-code contains all the main parts of a standard code such as: interpreter, interpolator and inverse kinematics unit. The interpreter unit extracts the position and orientation from the received code and sends it to the interpolation and kinematics units to correct the errors and achieve the desired six pods lengths. In the tool radius compensation algorithm, the unique vector of the movement direction of the tool tip and the normal vector of the machining surface have been used to calculate the direction of the tool radius compensation. The offset path is calculated by offsetting the tool path along the direction of the offset vector. Accuracy of the proposed method tested with a number of experiments. The experimental results confirmed the accuracy of the proposed methods.
    Keywords: CNC, Five Axis Tool Radius Compensation, Hexapod, Machine Tool}
  • سیدوحید حسینی، محمد جواد ناطق
    آآهنگری دورانی یکی از روش های شکل دهی است که با استفاده از یک ابزار شکل دهی مخروطی، نیروهای وارد بر قطعه را کاهش داده و سبب شکل دهی تدریجی قطعه تا حصول شکل نهایی می شود. دستگاه های مورداستفاده در این فرایند، معمولا دارای حرکت دورانی و خطی(تغذیه) مجزایی می باشند. حرکت دورانی توسط سازوکار خارج از مرکز و حرکت تغذیه با یک عملگر خطی انجام می شود. سینماتیک مورداستفاده این دستگاه ها، از نوع مستقیم است که برای ایجاد پروفیل حرکتی، اطلاعات مربوط به هندسه قطعه را مدنظر قرار نمی دهد. ازاین رو رسیدن به یک پروفیل خاص که تطابق کامل را با قطعه داشته باشد میسر نیست. در این مقاله امکان پذیری انجام آهنگری دورانی، با یک میز هگزاپاد بررسی شده است. استفاده از چنین سازوکاری باعث به وجود آمدن کنترل بیشتر بر جریان مواد و رسیدن به آهنگری دقیق تر می شود. برای انجام فرآیند آهنگری یک هگزاپاد توسط نویسندگان ارائه شده است. این دستگاه با داشتن شش درجه آزادی، تمامی حرکات شکل دهی را بر عهده دارد و با بهره گیری از سینماتیک معکوس قادر به تولید پروفیل های حرکتی مختلف برای قطعات پیچیده است. به منظور امکان سنجی انجام فرآیند آهنگری دوارنی توسط این دستگاه، حداکثر نیرو وارد شده به عملگرها محاسبه شد. پروفیل های دایره ای و خطی برای انجام فرایند شکل دهی دورانی مورد بررسی قرار گرفت و نیروی آهنگری برای تولید قطعه استوانه ای از جنس سرب در این دو پروفیل با آهنگری معمولی مقایسه شد. در نهایت نسبت نیروی موردنیاز آهنگری دورانی با پروفیل خطی، به آهنگری معمولی و آهنگری دورانی با پروفیل دایره ای، به ترتیب 0/27 و 0/49 به دست آمد.
    کلید واژگان: آهنگری دورانی, هگزاپاد, پروفیل حرکتی, نیروی آهنگری}
    Seyed Vahid Hosseini, Mohammad Javad Nategh
    Rotary forging is a forming method in which, the forces exerted on the workpiece can be reduced by using an inclined forming tool. The final shape of workpiece is formed gradually. The conventional machines used in this process, typically have separate rotational and linear (feeding) motions. The rotational motion is applied by an eccentric mechanism; the feeding motion is exerted with a linear actuator. These machines follow forward kinematics which does not consider the geometry of the workpiece to create motion profiles. Hence, having a special profile to be fully compatible with the piece is not possible. Such compatibility is beneficial to applying a more precise control on the material flow and achieving sound forgings. In this study, the feasibility of performing the rotary forging process on a hexapod table has been investigated. A hexapod machine available to the authors has been employed for this purpose. The hexapod table with six degrees of freedom is responsible for all shaping motions. This device can be used to produce different motion profiles for complex workpieces. The appropriate profiles are obtained through the inverse kinematics. The maximum force being applied on the hexapod actuators was calculated. Two circular and linear profiles were examined to practically shape cylindrical workpieces, and forming load was compared with conventional forging for producing lead cylindrical workpieces. Ultimately, the forming load ratios in rotary forging with liner profile to conventional forging and rotary forging with circular profile were obtained 0.27 and 0.49 respectively.
    Keywords: Rotary Forging, Hexapod, Motion Profiles, Forging Force}
  • هادی پروز، محمد جواد ناطق*
    آزمایش پایداری قطعه کار یکی از مراحل اصلی در صحت سنجی سیستم جاسازی و بست در مراحل اولیه طراحی قید و بند است. پایداری قطعات شکل-آزاد در قید و بند متاثر از نیرو-ممانهای وارده از وزن قطعه کار، جاسازها، بست ها و ماشینکاری است. در این مقاله، مدلی تحلیلی برای آنالیز پایداری این قطعات در قید و بندها بر مبنای اصل کمترین اندازه نیروها ارائه می شود. اصل کمترین اندازه نیروها برای قطعات با هندسه شکل-آزاد در قالب یک مساله بهینه سازی غیرخطی در می آید که حل آن، پایداری قطعه کار را تعیین می کند. بررسی پایداری قطعه کار در هنگام بارگذاری در سیستم جاسازی، محاسبه محدوده پایداری و تحلیل تاثیر فاصله جاسازهای پایه از هم بر روی پایداری قطعه کار شاکله این پژوهش را تشکیل می دهد. نمونه ای از مدل پره توربین به عنوان مطالعه موردی برای آنالیز عملکرد مدل ارائه شده استفاده گردید. بارگذاری این قطعه کار در سیستم جاسازی در قالب مراحل مشخصی طراحی و پایداری قطعه کار تحت اثر نیرو-ممان های وزن و جاسازی در هریک از مراحل بررسی شد. نتایج بدست آمده شامل تعیین محدوده پایداری مدل در محدوده زاویه ای [38-22] درجه بر روی جاسازهای پایه، افزایش پایداری قطعه کار با افزایش فاصله جاسازهای پایه از هم و تایید طرح جاسازی اصلی با تایید پایداری قطعه کار در مراحل بارگذاری بود. نتایج، بیانگر توانایی بالای اصل کمترین اندازه ی نیروها برای آنالیز پایداری قطعات شکل-آزاد در ماژول صحت سنجی مجموعه فعالیت های طراحی قید و بند به کمک رایانه است.
    کلید واژگان: اصل کمترین اندازه ی نیروها, تحلیل پایداری, تماس اجسام صلب, طراحی قید و بندها, هندسه ی شکل, آزاد}
    Hadi Parvaz, Mohammad Javad Nategh*
    The stability analysis of workpiece in fixtures is considered as one of the stages of the fixture verification system. The stability of free-form workpieces in fixtures is affected by different agents including weight, locators, clamps and machining wrenches. In this study, a mathematical model has been presented for part stability analysis based on the minimum norm principle that led to a non-linear quadratic optimization problem. The solution to this problem is the reaction forces at the contact points between workpiece and locators. The study includes the workpiece stability analysis at the loading stages, determination of stability span for workpiece and the investigating the effect of the base locators distances on the workpiece stability through examples. A turbine blade model was incorporated as the case study to evaluate the suggested model capabilities in stability analysis. The loading procedure of this part into the fixture was categorized into sequential stages and its stability was investigated in contact with the locators. The results included the stability span of [15°-58°] for the workpiece on base locators, increased stability by the distanced base locators and the confirmation of the main locating plan through the stability verification at the loading stages. The results showed the model efficiency and accuracy in analyzing the free-form part stability in contact with the fixture elements. The proposed dexterous model can be integrated into the CAFD platform to be used at the early stages of locating and clamping system design applications.
    Keywords: Fixture Design, Free, form Geometry, Minimum Norm Principle, Rigid Body Dynamics, Stability Analysis}
  • Reza Ahadi, Ali Rabbani, Mohammad Javad Nategh*
    In the last years hexapod machine tool with six degrees of freedom has got the attention of experts for achieving high dexterity and high speed machining. Free form surfaces are widely used in today industries. These surfaces are much encountered in aerospace, auto and other industries. Therefore machining of these surfaces is very important. For interpolation of free form surfaces, NURBS curves are commonly used. For investigating the quality of machined surface, final surface roughness is very important and is the most important feature of machined surface. In this study the effect of machining parameters such as cutting depth, feed rate and cutting speed on surface roughness were investigated. Design of experiments was done using Taguchi method. Then with using of neural network and genetic algorithm the best case for surface roughness was achieved. The cutting tool used in this study was ball end-mill and the work piece was aluminum of three thousand series. The results showed that cutting speed and depth of cut had the most effect on the surface roughness.
    Keywords: Machining, Surface Roughness, Hexapod, NURBS Surfaces, Genetic Algorithm, Regression}
  • Hadi Parvaz, Mohammad Javad Nategh *
    In this study, the mathematical modeling of jamming occurrence in fixtures is presented using minimum norm principle. The incorporation of this principle eliminates the indeterminacy in equations and results in a non-linear quadratic optimization problem. 2y solving the optimization problem, the contact modes are determined and the jamming occurrence is predicted. The presented model provides a dexterous tool for fixture designer to avoid jamming in their locating plans. This method benefits from less computations, more accurate results (in comparison to the previous studies) and eliminates the pre-known initial contact modes requirements. This method can be integrated in the CAFD applications due to the straight forward systematic approach. Also, it assists the fixture designer in the early stages of fixture design practice when there is no sufficient information about contact modes and behavior. The model capabilities in jamming prediction are evaluated by two case studies: peg in hole and block & palm. The verification procedure is performed by comparing the results to the previous studies.
    Keywords: Fixture design, Jamming, Locating system, Minimum norm principle, Rigid body dynamics}
  • Davood Manafi, Mohammad Javad Nategh*
    Setup planning is an important function in CAPP systems which is a bridge for integration of CAD and CAPP systems. All features in a specific setup must have the same TAD and satisfy the technical and geometrical rules. Also, these features must be machined in one machine tool. Setup planning must be regenerated if features in a specific setup need different equipment and machine tools. So, it is important for machine tools to be considered during the setup planning to avoid the setup replanning. In this paper, the effect of machine tools on the setup planning was studied and the mathematical formulas were introduced for this purpose. Finally, setup planning method was developed based on these mathematical formulas. The algorithm was programmed and verified in Python,CC.
    Keywords: CAPP, Machine Tools, Mathematical modeling, Permutation, Setup Planning}
  • Vahid Sanjabi, Mohammad Javad Nategh*
    Appropriate fixture design for manufacturing a product with quality and in accordance with the requirements is important task and depends on the designer’s experience and skills. In fixture design, the appropriate locating and clamping surfaces automatic selection is the most important of design step. Computer aided fixture design softwares ease the fixture design. In this paper, a new method is presented for automatic selection of appropriate clamping and locating surfaces based on the normal vector graph and linear algebra. At first, locating and clamping surfaces are classified with normal vector graph. Then, the best surfaces among the classified locating and clamping surfaces has been selected with the use of linear algebra method. The results for several sample parts have been tested. The obtained results of this study are applied in computer aided fixture design automation.
    Keywords: Clamping, Computer Aided Fixture DesignFixture, Linear Algebra, Locating, Normal Vector Graph}
  • Hadi Parvaz, Mohammad Javad Nategh*
    In this study, an analytical model for designing the locating system for non-polyhedral parts is presented. The model is based on constraining maximum (possible) workpiece D0Fs using accurately posed locators. The model consists of three main rules: parallelism between locators, maximum (available) distance between locators and maximum reciprocity (in screw theory) between base, side and stop locators. The model states that the simultaneous consideration of the mentioned three rules is necessary for obtaining a robust locating system. The modeling of the rules is implemented using the innovative base, side and stop locating matrices. The scoring method is employed for selecting the base, side and stop surfaces between locating candidates. A turbine blade model is incorporated to evaluate the suggested model’s capabilities in presenting robust and stable locating system.
    Keywords: Degree of freedom, Fixture design, Free, form surfaces, Locating rules, Locating system}
  • داود منافی، محمد جواد ناطق
    طرح ریزی فرایند بکمک کامپیوتر پلی برای یکپارچه سازی سیستم های طراحی بکمک کامپیوتر و تولید بکمک کامپیوتر می باشد که تعیین توالی ماشین کاری فیچرها، یکی از وظایف اولیه آن است. توالی ماشین کاری فیچرها بر اساس قواعد ماشین کاری تکنیکی و هندسی تعیین می شود. بنابراین در این مقاله سعی شده است قواعد ماشین کاری تکنیکی و هندسی و همچنین روش تعیین توالی ماشین کاری فیچرها مورد مطالعه قرار گیرد. ابتدا به برخی از قواعد ماشین کاری تکنیکی اشاره و سپس تداخل های هندسی فیچرها بررسی می شود. دو قاعده جدید برای تداخل های هندسی بیان می شود تا توالی ماشین کاری فیچرهای تداخلی مشخص شود. ویژگی این قواعد نسبت به قواعد بیان شده، در استخراج نتایج واحد و شناسایی آسان تر آنها توسط سیستم های کامپیوتری است. همچنین الگوریتمی برای شناسایی اتوماتیک قواعد ماشین کاری هندسی بیان شده معرفی می شود. در برخی موارد ممکن است مغایرتی بین قواعد ماشین کاری تکنیکی و هندسی رخ دهد، که این مغایرت باید در تعیین توالی ماشین کاری فیچرها در نظر گرفته شود. در نهایت الگوریتمی بر پایه روش جایگشت برای تعیین توالی ماشین کاری فیچرها معرفی می شود. در این الگوریتم قواعد ماشین کاری تکنیکی و هندسی، جداگانه و مرحله به مرحله اعمال می شود و در صورت وجود مغایرت بیان شده، این مغایرت بطور اتوماتیک شناسایی و رفع می گردد. الگوریتم های بیان شده در برنامه پایتون او سی سی پیاده سازی و آزمایش شده است.
    کلید واژگان: طرح ریزی فرایند بکمک کامپیوتر, تعیین توالی ماشین کاری فیچرها, قواعد ماشین کاری هندسی, قواعد ماشین کاری تکنیکی, جایگشت}
    Davood Manafi, Mohammad Javad Nategh
    Computer-aided process planning (CAPP) is a bridge for integrating computer-aided design (CAD) and computer-aided manufacturing (CAM). One of the basic computer-aided process planning tasks is sequencing of machining features. Sequencing of machining features is determined based on technical and geometrical rules. In this paper, the technical rules, geometrical rules and sequencing of machining features method were discussed. At first, some of the technical rules were pointed. Then, the geometrical interactions were studied and two new geometrical rules were introduced for sequencing the machining features having geometrical interaction. These rules can yield unique results and they are identified easily by the computer systems. Also, an algorithm was introduced for automated application of these geometrical rules in computer systems. The conflict between the technical and geometrical rules that may occur in some cases was studied. This conflict must be considered in the sequencing of machining features methods. Finally, an algorithm was introduced for sequencing of machining features based on permutation. In this algorithm the technical and geometric rules were applied separately and step by step. If there is any conflict between technical and geometrical rules, this conflict could detect automatically in this algorithm. Algorithms were programmed and verified in PythonOCC.
    Keywords: Computer, Aided Process Planning, Feature Sequencing, Geometrical Rules, Technical Rules, Permutation}
نمایش عناوین بیشتر...
سامانه نویسندگان
  • دکتر محمدجواد ناطق
    ناطق، محمدجواد
    استاد
اطلاعات نویسنده(گان) توسط ایشان ثبت و تکمیل شده‌است. برای مشاهده مشخصات و فهرست همه مطالب، صفحه رزومه ایشان را ببینید.
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال