Предговор
Са развојем ултразвучне технологије, његова примена је све обилнија, може се користити за чишћење ситних честица прљавштине и може се користити и за заваривање метала или пластике. Поготово у данашњим пластичним производима углавном се користи ултразвучно заваривање, јер је структура вијака изостављена, појављивање може бити савршенији, а обезбеђена је и функција хидроизолације и заштите од прашине. Дизајн пластичног заваривања има важан утицај на коначни квалитет заваривања и капацитет производње. У производњи нових електричних бројила, ултразвучни таласи се користе за спајање горње и доње лице заједно. Међутим, током употребе утврђују се да су неки алати инсталирани на машини и напукли и други кварови се појављују у кратком року. Неки производи за заваривање алата Оффекта је велика. Различите грешке имале су значајан утицај на производњу. Према разумевању, добављачи опреме имају ограничене могућности дизајна за алате, а често путем поновљених поправки за постизање индикатора дизајна. Стога је потребно користити наше сопствене технолошке предности за развијање издржљивог алата и разумног метода дизајна.
2 Ултразвучно пластично принцип заваривања
Ултразвучно пластично заваривање је метода обраде који користи комбинацију термопластике у високим - фреквенцијским вибрацијама присилној присилној и површини заваривања трљају је једни о другима да би се произвела локална висока температура. Да би се постигли добри ултразвучни резултати заваривања, потребни су опрему, материјали и параметри процеса. Следеће је кратак увод у њен принцип.
2.1 Ултразвучни пластични систем заваривања
Слика 1 је шематски приказ система заваривања. Електрична енергија се пролази кроз генератор сигнала и појачало напајања за производњу наизменичног електричног сигнала ултразвучне фреквенције (> 20 кХз) који се примењује на претварачу (пиезоелектрична керамика). Кроз претварачу, електрична енергија постаје енергија механичке вибрације, а амплитуда механичке вибрације прилагођава се рогом одговарајућој радној амплитуди, а затим се равномерно преносе на материјал у контакту са њом кроз њега кроз главу алата (алат за заваривање). Контактне површине два заваривања подвргнуте су високим - фреквенцијским присилним вибрацијама, а топлота трења ствара локалну топљење високе температуре. Након хлађења, материјали се комбинују за постизање заваривања.
У систему заваривања, извор сигнала је кружни део који садржи склоп појачала на снази чији фреквенцијски стабилност и могућност погона утиче на перформансе машине. Материјал је термопластичан, а дизајн заједничке површине мора да размотри како брзо генерирати топлоту и пристаниште. Претварачи, рогови и главе алата сви се могу сматрати механичким структурама за једноставну анализу спајања њихових вибрација. У пластичном заваривању, механичка вибрација се преноси у облику уздужних таласа. Како ефикасно преносити енергију и прилагодити амплитуду је главна тачка дизајна.
2.2 Глава алата (алат за заваривање)
Глава алата служи као контакт интерфејс између ултразвучне машине за заваривање и материјала. Његова главна функција је преношење уздужних механичких вибрација које је варијатор постала равномерно и ефикасно на материјал. Коришћени материјал је обично висококвалитетна легура алуминијума или чак легура титанијума. Будући да се дизајн пластичних материјала много мења, појављивање је врло различито, а глава алата мора се у складу са тим променити. Облик радне површине требало би да буде добро одговара са материјалом, тако да не оштети пластику приликом вибрирања; У исто време, прва - наруџба уздужна вибрација у дугим реда треба да буде координирана са излазном фреквенцијом машине за заваривање, иначе ће се енергија вибрације бити конзумирала интерно. Када се глава алата вибрира, долази до локалне концентрације стреса. Како оптимизирати ове локалне структуре такође је разматрање дизајна. Овај чланак истражује како се наносити АНСИС дизајнерске алате за оптимизацију параметара дизајна и производне толеранције.
3 Дизајн алата за заваривање
Као што је раније поменуто, дизајн алата за заваривање је прилично важан. Постоје многа ултразвучна опрема у Кини која производе сопствене алате за заваривање, али знатан део њих су имитације, а затим се непрестано подрезују и тестирају. Кроз овај поновљени метод прилагођавања постиже се координација фреквенције алата и опреме. У овом раду, метода коначних елемената може се користити за одређивање фреквенције приликом дизајнирања алата. Резултат теста алата и грешка у фреквенцији дизајна су само 1%. У исто време, овај рад уводи концепт ДФСС-а (дизајн за шест сигма) за оптимизацију и робустан дизајн алата. Концепт 6 - Сигма дизајн је у потпуности прикупљање гласа купца у процесу дизајна за циљани дизајн; и правећи разматрање могућих одступања у процесу производње како би се осигурало да се квалитет коначног производа дистрибуира у разумном нивоу. Процес дизајна је приказан на слици 2. Полазећи од развоја индикатора дизајна, структури и димензија алата у почетку су дизајнирани у складу са постојећим искуством. Параметрични модел је основан у ансису, а затим се модел одређује методом симулационог експеримента (ДОЕ). Важни параметри, према робусним захтевима, одређују вредност, а затим користите метод за проблете за оптимизацију других параметара. Узимајући у обзир утицај материјала и параметара заштите животне средине током производње и употребе алата, он је такође дизајниран са толеранцијама да испуне захтеве за производњу трошкова. Коначно, производња, тест и тест теорија дизајна и стварне грешке, како би се задовољили индикатори дизајна који се испоручују. Следећи корак - од - Степ детаљније увод.
3.1 ГЕОМЕТРИЈСКИ ПРОИЗВОДНИ ПРОИЗВОД (УТВРЂИВАЊЕ ПАРАМЕТРСКОГ МОДЕЛА)
Дизајнирање алата за заваривање прво одређује његов приближни геометријски облик и структуру и успоставља параметријски модел за наредну анализу. Слика 3 а) је дизајн најчешћих алата за заваривање, у којем се у смеру вибрација у облику у облику у облику у облику у облику у облику у облику отприлике отвори у материјалу приближно кубоида. Укупне димензије су дужине упутстава Кс, И и З, а бочне димензије Кс и И су углавном упоредиве са величином радног дела завареног. Дужина З је једнака полу таласној дужини ултразвучног таласа, јер се у класичној теорији вибрације, прва основна аксијална фреквенција издуженог објекта одређује његову дужину, а половина - таласна дужина је тачно подударала са акустичном фреквенцијом таласа. Овај дизајн је продужен. Употреба, корисно је за ширење звучних таласа. Сврха урођеног у облику у облику је да смањи губитак бочне вибрације алата. Положај, величина и број одређују се према укупној величини алата. Може се видети да у овом дизајну постоји мање параметара који се могу слободно регулисати, тако да смо на овом основу дали побољшања. Слика 3 б) је ново дизајнирана алата која има још један параметар величине од традиционалног дизајна: спољни лук радијус Р. Поред тога, утор је угравиран на радној површини алата за сарадњу са површином пластичног радног дела, што је корисно пренијети вибрационе енергије и заштитити вибрационе енергије. Овај модел је рутински параметријски моделиран у ансису, а затим следећег експерименталног дизајна.
3.2 Експериментални дизајн Дое (Одређивање важних параметара)
ДФСС је креиран да би се решили практични инжењерски проблеми. Не траје савршенство, већ је ефикасно и снажно. Строје утјелокује идеју о 6 - СИГМА, снима главну контрадикцију и одустаје од "99,97%", иако је захтијевао да је дизајн прилично отпоран на варијабилност животне средине. Стога, пре него што се оптимизација циљног параметара прво треба приказати и величину која има важан утицај на структуру, а њихове вредности треба одредити према принципу робусности.
3.2.1 Подешавање параметара и Дое
Параметри дизајна су облик алата и положај величине у - урођеног утора итд., Укупно осам. Циљни параметар је прва - фреквенција аксија налога јер има највећи утицај на заваривање, а максимални концентрисан стрес и разлика у амплитуди радне површине ограничена је као државне променљиве. На основу искуства претпоставља се да је ефекат параметара на резултате линеарно, тако да је сваки фактор постављен само на два нивоа, високо и ниско. Листа параметара и одговарајућих имена је следећа.
Дое се изводи у Ансису користећи претходно успостављени параметријски модел. Због ограничења софтвера, пуна - факторска мачка може да користи само до 7 параметара, док модел има 8 параметара и АНСИС-ова анализа Дое Резултати није толико свеобухватна као професионални софтвер 6 - Сигма софтвер и не може да се бави интеракцијом. Стога користимо АПДЛ да напишем петљу за израчунавање и извлачење резултата програма, а затим поставите податке у минитаб за анализу.
3.2.2 Анализа резултата Дое-а
Анализа МиниТаба Дое је приказана на слици 4 и укључује главне факторе утицаја на анализу и анализу интеракције. Главна утицајна факторска анализа користи се за утврђивање које промене променљивих променљивих дизајна имају већи утицај на циљну променљиву, што указује на тај начин важне променљиве дизајна. Интеракција између фактора се затим анализира да би се утврдило ниво фактора и смањење степена спојнице између променљивих дизајна. Упоредите степен промене других фактора када је фактор дизајна висок или низак. Према независном аксију, оптималан дизајн није повезан једни другима, па одаберите ниво који је мање променљив.
Резултати анализе алата за заваривање у овом раду су: важни дизајнерски параметри су спољни АРЦ радијус и ширина утора алата. Ниво оба параметра је "висок", односно радијус узима већу вредност у Дое-у, а ширина утора такође узима већу вредност. Одређени су важни параметри и њихове вредности, а затим је коришћено неколико других параметара за оптимизацију дизајна у Ансису да подесите фреквенцију алата да би се прилагодио радној фреквенцији машине за заваривање. Процес оптимизације је следећи.
3.3 Оптимизација циљних параметара (фреквенција алата)
Подешавања параметра оптимизације дизајна су сличне онима од Дое-а. Разлика је у томе што су утврђене вредности два важна параметра, а остала три параметра су повезане са материјалним својствима, које се сматрају буком и не могу се оптимизирати. Преосталих три параметра који се могу подесити су аксијални положај утора, дужине и ширине алата. Оптимизација користи метод приближавања подпромета у Ансису, што је широко коришћена метода у инжењерским проблемима, а специфичан процес је изостављен.
Вриједно је напоменути да употребом фреквенције као циљане променљиве захтева мало вештине у раду. Будући да постоји много параметара дизајна и широк спектар варијације, модови вибрација алата су многи у фреквенцијском распону интересовања. Ако се резултат модалне анализе директно користи, тешко је пронаћи први - режим аксијалног реда, јер се модално преплитање редоследа може догодити када се параметри промене, односно природне фреквенције које одговарају оригиналним променама на изворном режиму. Стога овај рад прво усвоји модалну анализу, а затим користи методу модалног суперпозиције да би се добила кривуља фреквенцијског одговора. Проналажењем вршне вредности кривуље фреквенцијског одговора, може да обезбеди одговарајућу модалну фреквенцију. Ово је веома важно у процесу аутоматског оптимизације, елиминирајући потребу да ручно одредите модалитет.
Након завршене оптимизације, дизајнерска радна фреквенција алата може бити врло близу циљне фреквенције, а грешка је мања од вредности толеранције наведене у оптимизацији. У овом тренутку, дизајн алата је у основи утврђен, праћен производњом толеранције за производњу производње.
3.4 Дизајн толеранције
Општи структурни дизајн је завршен након што су утврђени сви параметри дизајна, али за инжењерске проблеме, посебно када разматра трошкове масовне производње, дизајн толеранције је од суштинског значаја. Трошкови ниске прецизности такође се смањују, али способност испуњавања метрика за дизајн захтева статистичке прорачуне за квантитативне прорачуне. Систем дизајна СБС-а у АНСИ-у може боље да анализира однос између толеранције на дизајнерску параметру и толеранцију параметара и циљане параметре и може да генерише комплетне датотеке повезане са извештајем.
3.4.1 Поставке и прорачуни ПДС параметара
Према ДФСС идеји, анализа толеранције треба да се обавља на важним параметрима дизајна, а друге опште толеранције могу се одредити емпиријски. Ситуација у овом раду је сасвим посебна, јер је у складу са способношћу обраде, производња толеранција геометријских параметара дизајна је врло мала и има мало утицаја на финалну фреквенцију алата; Док су параметри сировина се увелике разликују због добављача, а цена сировина чини више од 80% трошкова обраде алата. Стога је потребно поставити разумни опсег толеранције за материјална својства. Релевантна својства материјала овде су густина, модул еластичности и брзина ширења звучног таласа.
Анализа толеранције користи случајну симулацију Монте Царла у Ансису за узорку латино-хиперцубе методе јер може да поднесе расподелу тачака узорковања уједначеније и разумније и да добије бољу корелацију са мање бодова. Овај рад поставља 30 бодова. Претпоставимо да се толеранције три параметра материјала дистрибуирају према Гаусу, у почетку дате горње и доње лимит, а затим израчунате у Ансису.
3.4.2 Анализа резултата ПДС-а
Прорачун ПДС-а дате су циљне променљиве вредности које одговарају 30 бодова узорковања. Дистрибуција циљних променљивих је непозната. Параметри се поново постављају користећи минитаб софтвер, а фреквенција се у основи дистрибуира у складу са нормалном дистрибуцијом. То осигурава статистичку теорију анализе толеранције.
Прорачун ПДС-а даје уградну формулу од променљиве дизајна на ширење толеранције циљане променљиве: где је И циљна променљива, Кс је променљива дизајна, Ц је коефицијент корелације и ја је коректан број.
Према томе, циљна толеранција се може доделити свакој променљивој дизајну да би се завршио задатак толеранције.
3.5 Експериментална верификација
Предњи део је процес дизајнирања целог алата за заваривање. Након завршетка, сировине се купују у складу са толеранцијама материјала који је дозвољен дизајн, а затим достављен у производњу. Учесталост и модално тестирање се изводе након завршетка производње, а коришћена метода испитивања је најједноставнија и најефикаснија метода испитивања снајпера. Будући да је највише забринут индекс прва - аксијална модална фреквенција налога, сензор убрзања је причвршћен на радну површину, а други крај је погођен аксијалном смером, а стварна учесталост алата може се добити спектралном анализом. Резултат симулације дизајна је 14925 Хз, резултат теста је 14954 Хз, резолуција фреквенције је 16 Хз, а максимална грешка је мања од 1%. Може се видети да је тачност симулације коначних елемената у модалном прорачуну веома висока.
Након проласка експерименталног испитивања, алат се ставља у производњу и монтажу на ултразвучној машини за заваривање. Стање реакције је добро. Рад је стабилан више од половине године, а квалификациона стопа заваривања је висока, која је премашила три - месечни радни век пружајући општи произвођач опреме. Ово показује да је дизајн успешан, а процес производње није више пута модификовано и прилагођено, штедећи време и радне снаге.
4 Закључак
Овај рад започиње принципом ултразвучног пластичног заваривања, дубоко хвата технички фокус заваривања и предлаже концепт дизајна новог алата. Затим користите снажну функцију симулације коначног елемента да конкретно анализирате дизајн и представите 6 - Сигма дизајнерску идеју ДФСС-а и контролише важне дизајнерске параметре путем АНСИС ДОЕ експерименталног дизајна и ПДС анализом толеранције и ПДС анализом толеранције. Коначно, алат је успешно произведен једном, а дизајн је био разумно експерименталним тестом фреквенције и стварне верификације производње. То такође доказује да је овај скуп метода дизајна изводљив и ефикасан.
Вријеме после пута: Нов - 04 - 2020