Çok parçalı sac konstrüksiyonlarda kümülatif ölçü sapmalarının ölçme ve analizlere dayalı olarak belirlenmesi ve bir algoritma geliştirilmesi

Abstract

Günümüzde herhangi bir endüstriyel ürünün ortaya çıkarılışında, tasarım, imalat, ölçme sistemleri ve kalite yönetimi süreçleri birbiriyle içi içe geçmiş olup sıkı bağlarla bağlanmış durumdadır. Bu bağlar zaman içinde daha da güçlenerek fonksiyonel hale gelmiş ve sağlanan gelişmeler son yıllarda ortaya çıkan Endüstri 4.0 devriminin de temelini oluşturmuştur. Sanayi kuruluşlarının söz konusu fonksiyonel bağları kurma ve veri tabanlarını güçlendirme yönündeki çabaları ne ölçüde amacına ulaşabilmiş ise, çağın gerisinde kalma tehlikesinden de o ölçüde uzaklaşmaları mümkündür. Bu bakış açısının baskın şekilde görüldüğü sektörlerden birisi de otomotiv olduğundan, tez çalışmasının uygulama alanı buradan seçilmiştir. Buna yönelik olarak, yapılacak çalışmalar için seçilen şasi grubunda, sac parçaların şartnamesi ile uyumlu tolerans ve istatistiksel tolerans analiz yöntemleri ile şekillendirme sonucu oluşan geri esnemeler ve kaynak sonrası distorsiyonlar ele alınmaktadır. Kaynak öncesi ve sonrasında ortaya çıkan tüm sapmalar ile parçaların tasarım kriterleri ve proses parametreleri hep birlikte değerlendirilerek bir yaklaşım metodu kurulmaktadır. Böylelikle ölçü ve biçim sapmalarının toplamının önceden tahmini hedeflenmiş bulunmaktadır. Kurulan yaklaşım metodu, analiz ve uygulamalardan gelecek yeni parametrik değerlerin yüklenmesi ile sürekli iyileştirilebilir bir zeminde akıllı sistemlere doğru terfi edebilecek yapıdadır. İşletme içinde de, seri imalattan alınacak sürekli geri beslemeler ile kurulan metodun sürdürülebilirliği ve aynı zamanda yeni grup ve parçalar açısından adaptasyonu sağlanabilecek durumdadır. Metodun, söz konusu çıkış noktasından hareketle; Endüstri 4.0 bağlamında diğer unsurlar ve yöntemler ile ilişkilendirilebileceği görülmektedir. Teknolojik ve finansal kısıtlamalardan dolayı, imalat proseslerinin uygulanışı esnasında nominal ölçüleri sağlamak mümkün olamamaktadır. Bu yüzden başarılı bir montaj için toleranslandırma çok büyük önem taşımaktadır. Kompleks parçalar ile montajlı gruplar için toleransları tasarım aşamasında belirlemek zor bir iştir. Çünkü, tasarım sırasında öngörülebilecek ve imalat sırasında realize edilebilecek olanları iyi belirleyebilmek; bilgiye olduğu kadar aynı zamanda tecrübeye de dayanmaktadır. Küçük ölçü ve biçim sapmaları kümülatif birikime uğrayarak, montaj sırasında ortaya çıkan son toleranslara uyulamamasına yol açabilmektedir. Bu tez çalışmasının yapılış amaçlarından başta geleni, gerek geometrik ve gerekse de kaynak prosesi tasarımları esnasında söz konusu son aşamayı önceden tahmin ederek tasarımcıya bir çıkış yolu bulmaktır. Günümüzde belirli yüzeyler için yaklaşım modelleri bulunsa da, montajda toleransı direkt olarak temsil eden bir matematiksel model henüz mevcut değildir. Tez çalışmasındaki uygulamalar için sac parçalar ele alındığı için sapmaları etkileyecek olan en büyük iki etken, şekillendirme sonrası geri esnemeler ile punta kaynağı sonrası distorsiyonlardır. Şekillendirme sonrası biçim sapmaları tarama yöntemi ile elde edilip bu veriye analiz yolu ile elde edilmiş kaynak distorsiyonları da eklenebilir. Bu safhada distorsiyonlar ile kaynak parametreleri arasında bulunacak matematiksel bağıntı kullanılacak olup bu parametre sınırları belirli testlerle tespit edilmiş bulunacaktır. Tez çalışmalarının ikinci kolu, hiçbir düzeltme çabasına girmeden, montajı oluşturan parçaların imalattan çıkan sapmalarını olduğu gibi kabul edip bunların optimum toplam sapmayı sağlayabilecek şekilde kendi aralarındaki eşlenmelerini sağlamaya dayanmaktadır. Dolayısıyla, parçaların ölçümlerinden elde edilecek tekil sapma dataları kullanarak bileşik (kümülatif) toleransı optimize edebilecek bir yazılım hazırlanmış bulunmaktadır. Bunu sağlayacak şekilde oluşturulan yazılım, tekil parçaları İstatistiksel Tolerans Analiz Yöntemlerine göre eşlendirmekte ve kaynak öncesinde montaja hazır gruplamalar ortaya çıkmaktadır. Tez çalışmalarının sonunda ortaya konan sistemin mekanizasyonu tasarlanıp prototipi de imal edilerek çalışır duruma getirilmiştir. Bu sistemin patent başvurusu yapılmış bulunmaktadır. Sonuç olarak, yapılan tez çalışması toleransları, geometrik ölçü ve biçim ile kaynak proses parametrelerini usulüne ve standartlarına uygun bir şekilde bütünleşik halde tasarlamayı sağlayacaktır. Bununla da kalmayıp, elde mevcut olan imalatın kalite realitesinden hareketle, mevcut tekil toleranslardan grupsal optimum bileşik toleransa geçebilmeyi de mümkün kılmaktadır. Yukarıda da belirtildiği gibi, teklif edilen bu sistemlerin doktora sonrasında sürdürülecek çalışmalar ile akıllı hale getirilmesiyle, ülkemiz imalat sanayisinin Endüstri 4.0 devrimini yakalaması yolunda yardımcı olması amaçlanmaktadır.