Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Vida Ovalama Merdanesi Profil Tasarımı

Abstract

Geleneksel vida ovalama takımlarının tasarımlarında ovalama merdanesi ana şekillendirme kısmında bulunan son kademe dişi üzerine, diğer dişlere oranla oldukça fazla kuvvet binmektedir. Bu durum ovalama takımı şekillendirme dişlerinde kuvvetin homojen olmadığı anlamına gelmektedir. Bu çalışmanın amacı vida ovalama merdanelerinin profil tasarımını geliştirerek uzun vidalı millerin ovalanmasında daha uzun takım ömrü sağlamaktır. Ovalayan dişlere etkiyen kuvvetin homojen olarak dağılmasını sağlamak amacıyla iki boyutlu kayma çizgisi alan metodu kullanılmış ve her bir ana şekillendirme dişine etkiyen toplam kuvvet bulunmaya çalışılmıştır. Endüstriyel tecrübeye ve analiz sonuçlarına dayanan yeni bir ovalama merdanesi profili üzerinde durulmuş ve ovalama merdanesi profil tasarımı 4.233 mm. sabit hatveye sahip uzun trapez vidalı mili ovalayacak şekilde yenilenmiştir. Kullanılan yöntemin etkinliği diş başına etkiyen toplam yük ve ovalama takımı üzerindeki basınç dağılımları incelenerek elastik-plastik malzeme modelinin ve düzlem genleme temeline dayanan elemanların kullanıldığı sonlu elemanlar simülasyonlarıyla doğrulanmıştır.

Conventional thread rolling tool profile designs result in concentration of relatively high loads on the last forming thread of the tool, meaning non-homogeneous pressure distribution over the forming surface. The goal of this study is to optimize the roller forming profiles used during the long screw thread rolling process for improved tool life. To obtain an approximately homogeneous distribution of loads over the forming roll threads, a 2-D slip-line field model for multiple indenters was employed to calculate the total load on each roller thread individually. Based on industrial experience and the analysis results, new thread-forming sequences and roll profiles were developed for forming long screws with single pitch trapezoidal (lead screw) thread with a pitch length of 4.233 mm. The effectiveness of these sequences was verified comparing individual load and pressure distributions over the roller profile calculated by finite element simulations using elastic-plastic material model and 2-D plane strain solid elements.