Pambuka
Kanthi pangembangan teknologi ultrasonik, aplikasi kasebut luwih akeh lan luwih akeh, bisa digunakake kanggo ngresiki partikel cilik sing cilik, lan uga bisa digunakake kanggo logam utawa plastik welping. Utamane ing produk plastik saiki, welasan ultrasonik umume digunakake, amarga struktur sekrup diilangi, tampilan bisa luwih sampurna, lan fungsi anti banyu uga diwenehake. Desain plastik welding sungu duwe pengaruh penting ing kualitas welding lan kapasitas produksi. Ing produksi meter listrik anyar, gelombang ultrasonik digunakake kanggo nggawe rai ndhuwur lan ngisor bebarengan. Nanging, nalika nggunakake, ditemokake manawa sawetara piranti dipasang ing mesin lan retak lan gagal liyane ing wektu sing cendhak. Sawetara produk welding alat sing cacat dhuwur. Macem-macem kesalahan duwe pengaruh gedhe kanggo produksi. Miturut pangerten, supplier peralatan duwe kemampuan desain sing winates kanggo alat, lan asring didandani maneh kanggo entuk indikator desain. Mula, perlu nggunakake kaluwihan teknologi dhewe kanggo ngembangake alat tahan lama lan cara desain sing cukup.
2 prinsip plastik plastik ultrasonik
Welding plastik ultrasonik minangka cara pangolahan sing nggunakake kombinasi thermoplastics ing dhuwur - frekuensi dipeksa kombinasi - frekuensi dipeksa - frekuensi dipeksa - frekuensi dipeksa - frekuensi dipeksa - frekuensi dipeksa - frekuensi dipeksa - frekuensi meksa Supaya bisa ngasilake asil welding ultrasonik, peralatan, bahan lan paramèter proses dibutuhake. Ing ngisor iki minangka introduksi ringkes kanggo prinsip.
2.1 Sistem Welding Plastik Ultrasonik
Gambar 1 minangka tampilan skema saka sistem welding. Energi listrik dilewati liwat generator sinyal lan amplifier daya kanggo ngasilake sinyal listrik frekuensi ultrasonik (> 20 KHz) sing ditrapake kanggo transducer (keramik piezelectrik). Liwat transducer, energi listrik dadi energi geter mekanik, lan amplitudo saka geter mekanik sing cocog karo sungu menyang amplitudo sing cocog, banjur ditularake kanthi cara ing sirah (alat welding). Lumahing kontak saka rong bahan welding kena geter - frekuensi dipeksa keceplik - frekuensi dipeksa kecoron, lan panas gesekan ngasilake suhu lebur lokal. Sawise adhem, bahan digabungake kanggo entuk welding.
Ing sistem welding, sumber sinyal minangka bagean sirkuit sing ngemot sirkuit amplifier daya sing stabilitas frekuensi lan kemampuan nyopir bisa mengaruhi kinerja mesin kasebut. Bahan kasebut minangka thermoplastic, lan desain permukaan sendi kudu nimbang cara ngasilake panas lan dermaga. Transducers, kepala tanduk lan alat bisa dianggep kabeh bisa dianggep struktur mekanik kanggo analisis sing gampang saka gumpalan getar. Ing welding plastik, geter mekanik ditularake ing bentuk gelombang longitudinal. Cara mindhah energi kanthi efektif lan nyetel amplitudo minangka titik utama desain.
2.2 Alat Head (Alat Welding)
Kepala Alat dadi antarmuka kontak ing antarane mesin welding ultrasonik lan materi. Fungsi utama yaiku ngirim geter mekanik longitudinal digawe kanthi variator kanthi merata lan efisien kanggo materi. Bahan sing digunakake biasane campuran aluminium aluminium utawa aloi titanium. Amarga desain bahan plastik diganti akeh, penampilan beda banget, lan kepala alat kudu ganti kanthi tepat. Bentuk lumahing kerja kudu dicocogake kanthi materi, supaya ora ngrusak plastik nalika geter; Ing wektu sing padha, pisanan - prentah kanthi frekuensi padhet longitudinal kudu diselarasake karo frekuensi output mesin welding, yen energi geter bakal dikonsumsi sacara internal. Nalika sirah sirah kedher, konsentrasi stres lokal ana. Cara Ngoptimalake Struktur Lokal Iki Uga Wigati Desain. Artikel iki njelajah cara ngetrapake kepala desain desain Ansys kanggo ngoptimalake paramèter desain lan toleransi pabrik.
3 Desain Alat Welding
Kaya sing wis dingerteni sadurunge, desain alat welding cukup penting. Ana akeh suplemen peralatan ultrasonik ing China sing ngasilake alat welding dhewe, nanging bagean sing akeh banget kanggo imitasi, banjur terus trimming lan nyoba. Liwat metode penyesuaian bola-bali iki, koordinasi alat lan frekuensi alat lan peralatan digayuh. Ing kertas iki, metode unsur finansial bisa digunakake kanggo nemtokake frekuensi nalika ngrancang alat kasebut. Asil tes alat lan kesalahan frekuensi desain mung 1%. Ing wektu sing padha, kertas iki ngenalake konsep DFSS (desain kanggo enem sigma) kanggo ngoptimalake lan desain alat sing kuat. Konsep 6 - Desain Sigma yaiku ngumpulake swara saka pelanggan ing proses desain kanggo desain target; Lan PLE - Pertimbangake bisa nyimpang ing proses produksi kanggo mesthekake yen kualitas produk pungkasan disebar ing tingkat sing cukup. Proses desain ditampilake ing Gambar 2. Miwiti saka pangembangan indikator desain, struktur lan dimensi alat kasebut wiwitane dirancang miturut pengalaman sing ana. Model parametrik diadegake ing Ansys, banjur model kasebut ditemtokake kanthi cara simulasi desain (doe). Paramèter penting, miturut syarat sing kuat, nemtokake nilai kasebut, banjur gunakake sub - masalah metode kanggo ngoptimalake paramèter liyane. Nggawa pengaruh pengaruh bahan lan paramèter lingkungan sajrone ngasilake lan nggunakake alat kasebut, uga wis dirancang karo toleransi kanggo nyukupi syarat-syarat manufaktur. Pungkasan, manufaktur, tes lan desain teori uji coba lan kesalahan nyata, kanggo nyukupi pratondho sing dikirim. Langkah ing ngisor iki - dening - langkah lengkap introduksi.
3.1 Desain geometris (madegake model parametrik)
Ngrancang alat welding dhisik nemtokake wujud lan struktur geometris sing kira-kira lan netepake model parametrik kanggo analisis sakteruse. Gambar 3 A) yaiku desain saka alat lasvering sing paling umum, sing nomer pirang-pirang - alur berbentuk dibukak ing arah geter ing materi sekitar cuboid. Ukuran sakabehe yaiku dawane X, Y, lan Z Directions, lan dimensi lateral x lan y umume dibandhingake karo ukuran bahan kerja sing dilas. Dawane Z padha karo gelombang setengah gelombang gelombang ultrasonik, amarga ing teori geter klasik, sing pertama - pesenan frekuensi Axial saka obyek elongated ditemtokake kanthi frekuensi gelombang akustik. Desain iki wis dilanjutake. Gunakake, migunani kanggo nyebarake ombak swara. Tujuan u - Groove berbentuk yaiku nyuda ilang getaran lateral alat kasebut. Posisi, ukuran lan nomer ditemtokake miturut ukuran saka alat kasebut. Bisa dideleng manawa ing desain iki, ana paramèter sing luwih sithik sing bisa diatur kanthi bebas, mula kita wis nggawe dandan kanthi dhasar iki. Gambar 3 B) minangka alat sing anyar sing dirancang sing duwe parameter liyane kanthi cara desain tradisional: Outer ARC Radius: Kajaba iku, alur kasebut diukir ing permukaan kerja kanggo ngirimake energi getar, sing bisa nglindhungi bahan kerja. Model iki kanthi otomatis parametrically modhél ing Ansys, lan banjur desain eksperimen sabanjure.
3.2 Desain eksperimen doe (netepake paramèter penting)
DFS digawe kanggo ngrampungake masalah teknik praktis. Ora ngupayakake sempurno, nanging efektif lan kuat. Iki nampilake ide 6 - sigma, njupuk kontradiksi utama, lan nilar "99,97%, nalika mbutuhake desain kasebut tahan kanggo variabel lingkungan. Mula, sadurunge nggawe optimalisasi target parameter, mula kudu disaring dhisik, lan ukuran sing duwe pengaruh penting kanggo struktur kudu dipilih, lan nilai-nilai kudu ditemtokake miturut prinsip sing kuat.
3.2.1 DOE Parameter lan Doe
Paramèter desain minangka bentuk alat lan posisi ukuran u - berbentuk, lan sapiturute, total wolung wolu. Parameter target yaiku pisanan - pesenan frekuensi getaran axial amarga duwe pengaruh paling gedhe ing weld, lan stres klentikan maksimal lan bedane ing amplitudo permukaan sing digunakake minangka variabel negara. Adhedhasar pengalaman, dianggep manawa efek paramèter ing asil linear, saengga saben faktor mung disetel rong tingkat, dhuwur lan sithik. Dhaptar paramèter lan jeneng sing cocog yaiku ing ngisor iki.
Doe ditindakake ing Ansys nggunakake model parametris sadurunge. Amarga watesan piranti lunak, lengkap - Faktor Doe mung bisa nggunakake 7 paramèter, dene model kasebut asil asil 8, lan piranti lunak ansys, lan ora bisa digunakake dening profesional 6 - lan ora bisa ngatasi interaksi. Mula, kita nggunakake apdl kanggo nulis daur dae kanggo ngetung lan ngetrapake asil saka program, banjur lebokake data kasebut menyang Minitab kanggo analisis.
3.2.2 analisis asil doe
Analisis DOE Minitab ditampilake ing Gambar 4 lan kalebu Faktor Analisis FaktorFORFORIA lan Analisis Interaksi. Analisis faktor sing berjuang digunakake kanggo nemtokake desain variabel sing luwih gedhe ing variabel target, saéngga nuduhake variabel desain sing penting. Interaksi antarane faktor banjur dianalisa kanggo nemtokake level faktor lan kanggo nyuda tingkat kopling ing antarane variabel desain. Bandhingake tingkat pangowahan faktor liyane nalika faktor desain dhuwur utawa kurang. Miturut AXIOM Independen, desain sing paling optimal ora digandhengake kanggo saben liyane, mula milih level sing kurang variabel.
Asil analisis alat welding ing kertas iki yaiku: Paramèter Desain Penting yaiku Radius Arc Outer lan ambane slot saka alat kasebut. Tingkat paramèter yaiku "Dhuwur", yaiku radius mbutuhake nilai sing luwih gedhe ing doe, lan ambane alur uga entuk nilai sing luwih gedhe. Paramèter penting lan nilai-nilai ditemtokake, banjur sawetara paramèter liyane digunakake kanggo ngoptimalake desain ing Ansys kanggo nyetel frekuensi alat kanggo cocog karo frekuensi operasi mesin welding. Proses optimasi kaya ing ngisor iki.
3.3 Optimizasi target parameter (frekuensi alat)
Setam parameter optimisasi desain padha karo doe. Bentenane yaiku nilai-nilai saka rong paramèter penting wis ditemtokake, lan telung paramèter liyane ana gandhengane karo sifat-sifat materi, sing dianggep minangka swara lan ora bisa dioptimalake. Tiga paramèter sing isih ana sing bisa diatur yaiku posisi axial saka slot, dawane lan ambane alat. Optimization nggunakake metode perkiraan subprocem ing Ansys, sing digunakake kanthi akeh digunakake ing masalah rekayasa, lan proses tartamtu ora diilangi.
Perlu dicathet yen nggunakake frekuensi minangka target sing cocog karo keterampilan sethithik. Amarga ana akeh desain desain lan macem-macem variasi, mode geter alat kasebut akeh ing frekuensi macem-macem. Yen asil analisis modal langsung digunakake, angel golek mode axial pertama, amarga urutan modal, amarga paramèter bisa kedadeyan, yaiku frekuensi alami sing cocog karo owah-owahan mode asli. Mula, kertas iki nganggo analisis modal dhisik, banjur nggunakake cara superposisi modal kanggo entuk kurva tanggapan frekuensi. Kanthi nemokake nilai puncak saka kurva respon frekuensi, bisa njamin frekuensi modal sing cocog. Iki penting banget ing proses optimal otomatis, ngilangi kabutuhan nemtokake modifikasi.
Sawise optimalisasi wis rampung, desain frekuensi sing digunakake kanggo alat kasebut bisa cedhak karo frekuensi target, lan kesalahan kurang saka nilai toleransi sing ditemtokake ing optimalisasi. Ing jalur kasebut, desain alat kasebut ditemtokake, diikuti kanthi toleransi manufaktur kanggo desain produksi.
3.4 Desain toleransi
Desain struktural umum rampung sawise kabeh paramèter desain wis ditemtokake, nanging kanggo masalah teknik, utamane nalika nimbang biaya produksi massual, desain toleransi penting. Biaya tliti sing kurang uga dikurangi, nanging kemampuan kanggo ketemu Metrik Desain mbutuhake petungan statistik kanggo ngitung kuantitatif. Sistem Desain Probabilitas PDS ing Ansys bisa nganalisa hubungan antara desain toleransi lan target parameter parameter, lan bisa ngasilake file laporan sing gegandhengan lengkap.
3.4.1 setelan parameter lan petungan
Miturut Idea DFSS, analisis sabar kudu ditindakake ing paramèter desain penting, lan toleransi umum liyane bisa ditemtokake kanthi empiris. Kahanan ing kertas iki cukup khusus, amarga miturut kemampuan macining, panolasi paramèter desain geometrik cilik banget, lan ora ana pengaruh kanggo frekuensi alat pungkasan; Nalika paramèter Bahan mentah beda amarga supplier, lan rega bahan mentah luwih saka 80% biaya pangolahan alat luwih saka 80%. Mula, perlu nyetel rangking toleransi sing cukup kanggo sifat material. Propertian materi sing relevan ing kene yaiku kapadhetan, modulus kelenturan lan kacepetan panyebaran gelombang swara.
Analisis toleransi nggunakake simulasi Monte Carlo acak ing Ansys kanggo conto metode hipercube Latin amarga bisa nggawe intribusi poin sampling luwih seragam lan cukup, lan entuk korélasi sing luwih apik. Kertas iki nyetel 30 poin. Nganggep manawa toleransi telung paramèter materi disebar miturut Gauss, wiwitane diwenehi watesan ndhuwur lan ngisor, banjur diwilang ing Ansys.
3.4.000 analisis asil PDS
Liwat pitungan PDS, nilai variabel target sing cocog karo 30 titik sampling diwenehake. Distribusi saka variabel target ora dingerteni. Paramèter dipasang maneh nggunakake piranti lunak Minitab, lan frekuensi biasane disebar miturut distribusi normal. Iki njamin teori statistik analisis toleransi.
Pitungan PDS menehi rumus sing cocog saka variabel desain kanggo nasibar variabel target: ing endi Y minangka variabel target, X minangka variabel target, lan aku dadi nomer variabel, lan nomer variabel.
Miturut iki, toleransi target bisa ditugasake kanggo saben desain desain kanggo ngrampungake tugas ing desain toleransi.
3,5 verifikasi eksperimen
Sisih ngarep yaiku proses desain saka kabeh alat welding. Sawise rampung, bahan mentah dituku miturut toleransi materi sing diidini dening desain kasebut, banjur dikirim menyang manufaktur. Frekuensi lan tes modal ditindakake sawise manufaktur, lan cara tes sing digunakake minangka metode tes sniper sing paling gampang lan efektif. Amarga indeks sing paling prihatin yaiku pisanan - pesenan frekuensi modal axial, sensor akselerasi dipasang ing permukaan sing digunakake, lan pungkasane alat kasebut bisa dipikolehi kanthi analisis spektronik. Asil simulasi saka desain kasebut yaiku 14925 Hz, asil tes yaiku 14954 Hz, résolusi frekuensi yaiku 16 Hz, lan kesalahan maksimal kurang saka 1%. Bisa dideleng manawa akurasi simulasi unsur finansial ing pitungan modal dhuwur banget.
Sawise ngliwati tes eksperimen, alat kasebut dilebokake ing produksi lan patemon ing mesin lasetik. Kahanan reaksi apik. Pakaryan kasebut wis stabil luwih saka setengah taun, lan tingkat kualifikasi welding dhuwur, sing wis ngluwihi telung - Urip layanan sing dijanjekake dening produsen peralatan umum. Iki nuduhake manawa desain wis sukses, lan proses manufaktur durung diowahi lan diatur, ngirit wektu lan tenaga kerja.
4 kesimpulan
Kertas iki diwiwiti kanthi prinsip polusi plastik ultrasonik, kanthi jero grasps fokus welding, lan ngusulake konsep desain saka alat anyar. Banjur gunakake fungsi simulasi sing kuat unsur finansial kanggo nganalisa desain kanthi konkhi, lan ngenalake desain desain sing penting ing Desain Eksperimen lan analisis toleransi PDS kanggo nggayuh desain toleransi. Pungkasan, alat kasebut bisa diprodhuksi sepisan, lan desain kasebut wajar karo tes frekuensi eksperimen lan verifikasi produksi nyata. Iki uga mbuktekake manawa metode desain iki bisa ditindakake lan efektif.
Wektu Pos: Nov - 04 - 2020