అల్ట్రాసోనిక్ వెల్డింగ్ కొమ్ముపై ANSYS పారామితి ఆప్టిమైజేషన్ మరియు సంభావ్యత రూపకల్పన యొక్క అనువర్తనం

ముందుమాట
అల్ట్రాసోనిక్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధితో, దాని అనువర్తనం మరింత విస్తృతంగా ఉంటుంది, ఇది చిన్న మురికి కణాలను శుభ్రం చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు మరియు ఇది లోహం లేదా ప్లాస్టిక్‌ను వెల్డింగ్ చేయడానికి కూడా ఉపయోగించవచ్చు. ముఖ్యంగా నేటి ప్లాస్టిక్ ఉత్పత్తులలో, అల్ట్రాసోనిక్ వెల్డింగ్ ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతుంది, ఎందుకంటే స్క్రూ నిర్మాణం తొలగించబడింది, రూపం మరింత పరిపూర్ణంగా ఉంటుంది మరియు వాటర్ఫ్రూఫింగ్ మరియు డస్ట్‌ఫ్రూఫింగ్ యొక్క పనితీరు కూడా అందించబడుతుంది. ప్లాస్టిక్ వెల్డింగ్ కొమ్ము రూపకల్పన తుది వెల్డింగ్ నాణ్యత మరియు ఉత్పత్తి సామర్థ్యంపై ముఖ్యమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. కొత్త ఎలక్ట్రిక్ మీటర్ల ఉత్పత్తిలో, ఎగువ మరియు దిగువ ముఖాలను కలిపి అల్ట్రాసోనిక్ తరంగాలు ఉపయోగిస్తారు. ఏదేమైనా, ఉపయోగం సమయంలో, కొన్ని సాధనాలు యంత్రంలో వ్యవస్థాపించబడి, పగుళ్లు మరియు ఇతర వైఫల్యాలు తక్కువ వ్యవధిలో సంభవిస్తాయి. కొన్ని టూలింగ్ వెల్డింగ్ ఉత్పత్తులు లోపం రేటు ఎక్కువగా ఉంటుంది. వివిధ లోపాలు ఉత్పత్తిపై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపాయి. అవగాహన ప్రకారం, పరికరాల సరఫరాదారులకు సాధనం కోసం పరిమిత రూపకల్పన సామర్థ్యాలు ఉంటాయి మరియు డిజైన్ సూచికలను సాధించడానికి పదేపదే మరమ్మతుల ద్వారా. అందువల్ల, మన్నికైన సాధనం మరియు సహేతుకమైన డిజైన్ పద్ధతిని అభివృద్ధి చేయడానికి మా స్వంత సాంకేతిక ప్రయోజనాలను ఉపయోగించడం అవసరం.
2 అల్ట్రాసోనిక్ ప్లాస్టిక్ వెల్డింగ్ సూత్రం
అల్ట్రాసోనిక్ ప్లాస్టిక్ వెల్డింగ్ అనేది ప్రాసెసింగ్ పద్ధతి, ఇది అధిక - ఫ్రీక్వెన్సీ బలవంతపు వైబ్రేషన్‌లో థర్మోప్లాస్టిక్స్ కలయికను ఉపయోగిస్తుంది, మరియు స్థానిక అధిక - ఉష్ణోగ్రత ద్రవీభవనను ఉత్పత్తి చేయడానికి వెల్డింగ్ ఉపరితలాలు ఒకదానికొకటి రుద్దుతాయి. మంచి అల్ట్రాసోనిక్ వెల్డింగ్ ఫలితాలను సాధించడానికి, పరికరాలు, పదార్థాలు మరియు ప్రాసెస్ పారామితులు అవసరం. కిందిది దాని సూత్రానికి సంక్షిప్త పరిచయం.
2.1 అల్ట్రాసోనిక్ ప్లాస్టిక్ వెల్డింగ్ సిస్టమ్
మూర్తి 1 అనేది వెల్డింగ్ వ్యవస్థ యొక్క స్కీమాటిక్ వీక్షణ. ఎలక్ట్రికల్ ఎనర్జీ సిగ్నల్ జనరేటర్ మరియు పవర్ యాంప్లిఫైయర్ ద్వారా పంపబడుతుంది, ఇది ట్రాన్స్డ్యూసెర్ (పైజోఎలెక్ట్రిక్ సిరామిక్) కు వర్తించే అల్ట్రాసోనిక్ ఫ్రీక్వెన్సీ (> 20 kHz) యొక్క ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ సిగ్నల్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ట్రాన్స్‌డ్యూసెర్ ద్వారా, విద్యుత్ శక్తి యాంత్రిక వైబ్రేషన్ యొక్క శక్తి అవుతుంది, మరియు యాంత్రిక కంపనం యొక్క వ్యాప్తి కొమ్ము ద్వారా తగిన పని వ్యాప్తికి సర్దుబాటు చేయబడుతుంది, ఆపై టూల్ హెడ్ (వెల్డింగ్ టూలింగ్) ద్వారా దానితో సంబంధం ఉన్న పదార్థానికి ఏకరీతిగా ప్రసారం చేయబడుతుంది. రెండు వెల్డింగ్ పదార్థాల సంప్రదింపు ఉపరితలాలు అధిక - ఫ్రీక్వెన్సీ బలవంతపు వైబ్రేషన్‌కు లోబడి ఉంటాయి మరియు ఘర్షణ వేడి స్థానిక అధిక ఉష్ణోగ్రత ద్రవీభవనను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. శీతలీకరణ తరువాత, వెల్డింగ్ సాధించడానికి పదార్థాలు కలుపుతారు.

వెల్డింగ్ వ్యవస్థలో, సిగ్నల్ సోర్స్ అనేది సర్క్యూట్ భాగం, ఇది పవర్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్‌ను కలిగి ఉంటుంది, దీని ఫ్రీక్వెన్సీ స్థిరత్వం మరియు డ్రైవ్ సామర్ధ్యం యంత్రం యొక్క పనితీరును ప్రభావితం చేస్తాయి. పదార్థం థర్మోప్లాస్టిక్, మరియు ఉమ్మడి ఉపరితలం యొక్క రూపకల్పన వేడి మరియు డాక్ ఎలా త్వరగా ఉత్పత్తి చేయాలో పరిగణించాలి. ట్రాన్స్‌డ్యూసర్లు, కొమ్ములు మరియు సాధన తలలు అన్నీ వాటి కంపనాల కలయిక యొక్క సులభంగా విశ్లేషణ కోసం యాంత్రిక నిర్మాణాలుగా పరిగణించబడతాయి. ప్లాస్టిక్ వెల్డింగ్‌లో, యాంత్రిక కంపనం రేఖాంశ తరంగాల రూపంలో ప్రసారం చేయబడుతుంది. శక్తిని ఎలా సమర్థవంతంగా బదిలీ చేయాలి మరియు వ్యాప్తిని ఎలా సర్దుబాటు చేయాలి అనేది డిజైన్ యొక్క ప్రధాన స్థానం.
2.2 టూల్ హెడ్ (వెల్డింగ్ సాధనం)
టూల్ హెడ్ అల్ట్రాసోనిక్ వెల్డింగ్ మెషిన్ మరియు మెటీరియల్ మధ్య కాంటాక్ట్ ఇంటర్ఫేస్గా పనిచేస్తుంది. దీని ప్రధాన పని ఏమిటంటే, వేరియేటర్ చేత అవుట్పుట్ చేయబడిన రేఖాంశ యాంత్రిక కంపనాన్ని సమానంగా మరియు సమర్ధవంతంగా పదార్థానికి ప్రసారం చేయడం. ఉపయోగించిన పదార్థం సాధారణంగా అధిక నాణ్యత గల అల్యూమినియం మిశ్రమం లేదా టైటానియం మిశ్రమం. ప్లాస్టిక్ పదార్థాల రూపకల్పన చాలా మారుతుంది కాబట్టి, ప్రదర్శన చాలా భిన్నంగా ఉంటుంది మరియు టూల్ హెడ్ తదనుగుణంగా మారాలి. పని ఉపరితలం యొక్క ఆకారం పదార్థంతో బాగా సరిపోలాలి, తద్వారా వైబ్రేటింగ్ చేసేటప్పుడు ప్లాస్టిక్‌ను పాడుచేయకూడదు; అదే సమయంలో, మొదటి - ఆర్డర్ లాంగిట్యూడినల్ వైబ్రేషన్ సాలిడ్ ఫ్రీక్వెన్సీని వెల్డింగ్ మెషీన్ యొక్క అవుట్పుట్ ఫ్రీక్వెన్సీతో సమన్వయం చేయాలి, లేకపోతే వైబ్రేషన్ ఎనర్జీ అంతర్గతంగా వినియోగించబడుతుంది. సాధనం తల కంపించేటప్పుడు, స్థానిక ఒత్తిడి ఏకాగ్రత జరుగుతుంది. ఈ స్థానిక నిర్మాణాలను ఎలా ఆప్టిమైజ్ చేయాలో కూడా డిజైన్ పరిశీలన. డిజైన్ పారామితులు మరియు తయారీ సహనాలను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి ANSYS డిజైన్ టూల్ హెడ్లను ఎలా ఉపయోగించాలో ఈ వ్యాసం అన్వేషిస్తుంది.
3 వెల్డింగ్ టూలింగ్ డిజైన్
ముందే చెప్పినట్లుగా, వెల్డింగ్ సాధనం యొక్క రూపకల్పన చాలా ముఖ్యం. చైనాలో చాలా మంది అల్ట్రాసోనిక్ పరికరాల సరఫరాదారులు తమ సొంత వెల్డింగ్ సాధనాలను ఉత్పత్తి చేస్తారు, కాని వాటిలో గణనీయమైన భాగం అనుకరణలు, ఆపై వారు నిరంతరం కత్తిరించడం మరియు పరీక్షించడం. ఈ పునరావృత సర్దుబాటు పద్ధతి ద్వారా, సాధనం మరియు పరికరాల పౌన frequency పున్యం యొక్క సమన్వయం సాధించబడుతుంది. ఈ కాగితంలో, సాధనాన్ని రూపకల్పన చేసేటప్పుడు ఫ్రీక్వెన్సీని నిర్ణయించడానికి పరిమిత మూలకం పద్ధతిని ఉపయోగించవచ్చు. టూలింగ్ పరీక్ష ఫలితం మరియు డిజైన్ ఫ్రీక్వెన్సీ లోపం 1%మాత్రమే. అదే సమయంలో, ఈ కాగితం DFSS (సిక్స్ సిగ్మా కోసం డిజైన్) యొక్క భావనను పరిచయం చేస్తుంది మరియు సాధనం యొక్క బలమైన రూపకల్పనను ఆప్టిమైజ్ చేస్తుంది. లక్ష్య రూపకల్పన కోసం డిజైన్ ప్రక్రియలో కస్టమర్ యొక్క వాయిస్‌ను పూర్తిగా సేకరించడం 6 - సిగ్మా డిజైన్ యొక్క భావన; మరియు ముందస్తు - తుది ఉత్పత్తి యొక్క నాణ్యత సహేతుకమైన స్థాయిలో పంపిణీ చేయబడిందని నిర్ధారించడానికి ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో సాధ్యమయ్యే విచలనాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం. డిజైన్ ప్రక్రియ మూర్తి 2 లో చూపబడింది. డిజైన్ సూచికల అభివృద్ధి నుండి ప్రారంభించి, సాధనం యొక్క నిర్మాణం మరియు కొలతలు మొదట్లో ఉన్న అనుభవానికి అనుగుణంగా రూపొందించబడ్డాయి. పారామెట్రిక్ మోడల్ ANSYS లో స్థాపించబడింది, ఆపై మోడల్ అనుకరణ ప్రయోగం డిజైన్ (DOE) పద్ధతి ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ముఖ్యమైన పారామితులు, బలమైన అవసరాల ప్రకారం, విలువను నిర్ణయించండి, ఆపై ఇతర పారామితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి ఉప - సమస్య పద్ధతిని ఉపయోగించండి. సాధనం యొక్క తయారీ మరియు ఉపయోగం సమయంలో పదార్థాలు మరియు పర్యావరణ పారామితుల ప్రభావాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, ఉత్పాదక వ్యయాల అవసరాలను తీర్చడానికి ఇది సహనాలతో కూడా రూపొందించబడింది. చివరగా, పంపిణీ చేయబడిన డిజైన్ సూచికలను తీర్చడానికి, తయారీ, పరీక్ష మరియు పరీక్ష సిద్ధాంత రూపకల్పన మరియు వాస్తవ లోపం. కింది దశ - బై - దశ వివరణాత్మక పరిచయం.
3.1 రేఖాగణిత ఆకారం రూపకల్పన (పారామెట్రిక్ మోడల్‌ను ఏర్పాటు చేయడం)
వెల్డింగ్ టూలింగ్ రూపకల్పన మొదట దాని సుమారు రేఖాగణిత ఆకారం మరియు నిర్మాణాన్ని నిర్ణయిస్తుంది మరియు తదుపరి విశ్లేషణ కోసం పారామెట్రిక్ నమూనాను ఏర్పాటు చేస్తుంది. మూర్తి 3 ఎ) అనేది సర్వసాధారణమైన వెల్డింగ్ సాధనం యొక్క రూపకల్పన, దీనిలో సుమారు క్యూబాయిడ్ యొక్క పదార్థంపై కంపనం దిశలో అనేక u - ఆకారపు పొడవైన కమ్మీలు తెరవబడతాయి. మొత్తం కొలతలు X, Y మరియు Z దిశల పొడవు, మరియు పార్శ్వ కొలతలు x మరియు y సాధారణంగా వెల్డింగ్ చేయబడిన వర్క్‌పీస్ పరిమాణంతో పోల్చవచ్చు. Z యొక్క పొడవు అల్ట్రాసోనిక్ వేవ్ యొక్క సగం తరంగదైర్ఘ్యానికి సమానం, ఎందుకంటే క్లాసికల్ వైబ్రేషన్ సిద్ధాంతంలో, మొదటి - పొడుగుచేసిన వస్తువు యొక్క మొదటి - ఆర్డర్ అక్షసంబంధ పౌన frequency పున్యం దాని పొడవు ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది మరియు సగం - తరంగ పొడవు సరిగ్గా శబ్ద తరంగ పౌన frequency పున్యంతో సరిపోతుంది. ఈ రూపకల్పన విస్తరించబడింది. ఉపయోగం, ధ్వని తరంగాల వ్యాప్తికి ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. U - ఆకారపు గాడి యొక్క ఉద్దేశ్యం సాధనం యొక్క పార్శ్వ కంపనం యొక్క నష్టాన్ని తగ్గించడం. సాధనం యొక్క మొత్తం పరిమాణం ప్రకారం స్థానం, పరిమాణం మరియు సంఖ్య నిర్ణయించబడతాయి. ఈ రూపకల్పనలో, తక్కువ పారామితులు స్వేచ్ఛగా నియంత్రించవచ్చని చూడవచ్చు, కాబట్టి మేము ఈ ప్రాతిపదికన మెరుగుదలలు చేసాము. మూర్తి 3 బి) సాంప్రదాయిక రూపకల్పన కంటే మరో పరిమాణ పరామితిని కలిగి ఉన్న కొత్తగా రూపొందించిన సాధనం: బాహ్య ఆర్క్ వ్యాసార్థం R. అదనంగా, గాడి ప్లాస్టిక్ వర్క్‌పీస్ యొక్క ఉపరితలంతో సహకరించడానికి సాధనం యొక్క పని ఉపరితలంపై చెక్కబడి ఉంటుంది, ఇది కంపన శక్తిని ప్రసారం చేయడానికి మరియు వర్క్‌పీస్‌ను నష్టం నుండి రక్షించడానికి ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. ఈ మోడల్ మామూలుగా ANSYS లో పారామితిగా రూపొందించబడింది, ఆపై తదుపరి ప్రయోగాత్మక రూపకల్పన.
3.2 DOE ప్రయోగాత్మక రూపకల్పన (ముఖ్యమైన పారామితుల నిర్ణయం)
ప్రాక్టికల్ ఇంజనీరింగ్ సమస్యలను పరిష్కరించడానికి DFSS సృష్టించబడుతుంది. ఇది పరిపూర్ణతను కొనసాగించదు, కానీ ప్రభావవంతంగా మరియు దృ .ంగా ఉంటుంది. ఇది 6 - సిగ్మా యొక్క ఆలోచనను కలిగి ఉంది, ప్రధాన వైరుధ్యాన్ని సంగ్రహిస్తుంది మరియు “99.97%” ను వదిలివేస్తుంది, అదే సమయంలో పర్యావరణ వైవిధ్యానికి డిజైన్ చాలా నిరోధకతను కలిగి ఉండాలి. అందువల్ల, లక్ష్య పరామితి ఆప్టిమైజేషన్ చేయడానికి ముందు, ఇది మొదట పరీక్షించబడాలి మరియు నిర్మాణంపై ముఖ్యమైన ప్రభావాన్ని కలిగి ఉన్న పరిమాణాన్ని ఎంచుకోవాలి మరియు వాటి విలువలను దృ ness త్వం సూత్రం ప్రకారం నిర్ణయించాలి.
3.2.1 DOE పారామితి సెట్టింగ్ మరియు DOE
డిజైన్ పారామితులు టూలింగ్ ఆకారం మరియు U - ఆకారపు గాడి మొదలైన వాటి యొక్క పరిమాణ స్థానం, మొత్తం ఎనిమిది. లక్ష్య పరామితి మొదటి - ఆర్డర్ యాక్సియల్ వైబ్రేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఎందుకంటే ఇది వెల్డ్ పై గొప్ప ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంది, మరియు గరిష్ట సాంద్రీకృత ఒత్తిడి మరియు పని ఉపరితల వ్యాప్తిలో వ్యత్యాసం రాష్ట్ర వేరియబుల్స్‌గా పరిమితం చేయబడింది. అనుభవం ఆధారంగా, ఫలితాలపై పారామితుల ప్రభావం సరళంగా ఉంటుందని భావించబడుతుంది, కాబట్టి ప్రతి కారకం అధిక మరియు తక్కువ రెండు స్థాయిలకు మాత్రమే సెట్ చేయబడుతుంది. పారామితులు మరియు సంబంధిత పేర్ల జాబితా ఈ క్రింది విధంగా ఉంది.
గతంలో స్థాపించబడిన పారామెట్రిక్ మోడల్‌ను ఉపయోగించి DOE ANSYS లో నిర్వహిస్తారు. సాఫ్ట్‌వేర్ పరిమితుల కారణంగా, పూర్తి - కారకం DOE 7 పారామితులను మాత్రమే ఉపయోగించగలదు, అయితే మోడల్‌లో 8 పారామితులు ఉన్నాయి, మరియు DOE ఫలితాలపై ANSYS యొక్క విశ్లేషణ ప్రొఫెషనల్ 6 - సిగ్మా సాఫ్ట్‌వేర్ వలె సమగ్రమైనది కాదు మరియు పరస్పర చర్యను నిర్వహించదు. అందువల్ల, ప్రోగ్రామ్ యొక్క ఫలితాలను లెక్కించడానికి మరియు సేకరించేందుకు DOE లూప్ రాయడానికి మేము APDL ని ఉపయోగిస్తాము, ఆపై డేటాను విశ్లేషణ కోసం మినిటాబ్‌లో ఉంచాము.
3.2.2 DOE ఫలితాల విశ్లేషణ
మినిటాబ్ యొక్క DOE విశ్లేషణ మూర్తి 4 లో చూపబడింది మరియు ప్రధాన ప్రభావ కారకాల విశ్లేషణ మరియు పరస్పర విశ్లేషణను కలిగి ఉంటుంది. ఏ డిజైన్ వేరియబుల్ మార్పులు లక్ష్య వేరియబుల్‌పై ఏ డిజైన్ వేరియబుల్ మార్పులు ఎక్కువ ప్రభావాన్ని చూపుతాయో గుర్తించడానికి ప్రధాన ప్రభావ కారకాల విశ్లేషణ ఉపయోగించబడుతుంది, తద్వారా ఏ ముఖ్యమైన డిజైన్ వేరియబుల్స్ అని సూచిస్తుంది. కారకాల మధ్య పరస్పర చర్య కారకాల స్థాయిని నిర్ణయించడానికి మరియు డిజైన్ వేరియబుల్స్ మధ్య కలపడం యొక్క స్థాయిని తగ్గించడానికి విశ్లేషించబడుతుంది. డిజైన్ కారకం అధికంగా లేదా తక్కువగా ఉన్నప్పుడు ఇతర కారకాల మార్పు స్థాయిని పోల్చండి. స్వతంత్ర సిద్ధాంతం ప్రకారం, సరైన రూపకల్పన ఒకదానితో ఒకటి జతచేయబడదు, కాబట్టి తక్కువ వేరియబుల్ స్థాయిని ఎంచుకోండి.
ఈ కాగితంలో వెల్డింగ్ సాధనం యొక్క విశ్లేషణ ఫలితాలు: ముఖ్యమైన డిజైన్ పారామితులు బాహ్య ఆర్క్ వ్యాసార్థం మరియు సాధనం యొక్క స్లాట్ వెడల్పు. రెండు పారామితుల స్థాయి “ఎక్కువ”, అనగా, వ్యాసార్థం DOE లో పెద్ద విలువను తీసుకుంటుంది మరియు గాడి వెడల్పు కూడా పెద్ద విలువను తీసుకుంటుంది. ముఖ్యమైన పారామితులు మరియు వాటి విలువలు నిర్ణయించబడ్డాయి, ఆపై వెల్డింగ్ మెషీన్ యొక్క ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీకి సరిపోయేలా టూలింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీని సర్దుబాటు చేయడానికి ANSYS లో డిజైన్‌ను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి అనేక ఇతర పారామితులు ఉపయోగించబడ్డాయి. ఆప్టిమైజేషన్ ప్రక్రియ ఈ క్రింది విధంగా ఉంది.
3.3 టార్గెట్ పారామితి ఆప్టిమైజేషన్ (టూలింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ)
డిజైన్ ఆప్టిమైజేషన్ యొక్క పారామితి సెట్టింగులు DOE మాదిరిగానే ఉంటాయి. వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, రెండు ముఖ్యమైన పారామితుల విలువలు నిర్ణయించబడ్డాయి మరియు ఇతర మూడు పారామితులు పదార్థ లక్షణాలకు సంబంధించినవి, ఇవి శబ్దంగా పరిగణించబడతాయి మరియు ఆప్టిమైజ్ చేయబడవు. సర్దుబాటు చేయగల మిగిలిన మూడు పారామితులు స్లాట్ యొక్క అక్షసంబంధ స్థానం, పొడవు మరియు సాధన వెడల్పు. ఆప్టిమైజేషన్ ANSYS లో సబ్‌ప్రోబ్లమ్ ఉజ్జాయింపు పద్ధతిని ఉపయోగిస్తుంది, ఇది ఇంజనీరింగ్ సమస్యలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించే పద్ధతి, మరియు నిర్దిష్ట ప్రక్రియ తొలగించబడుతుంది.
టార్గెట్ వేరియబుల్‌గా ఫ్రీక్వెన్సీని ఉపయోగించడం వల్ల ఆపరేషన్లో కొద్దిగా నైపుణ్యం అవసరమని గమనించాలి. అనేక డిజైన్ పారామితులు మరియు విస్తృత వైవిధ్యాలు ఉన్నందున, టూలింగ్ యొక్క వైబ్రేషన్ మోడ్‌లు ఆసక్తి యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిలో చాలా ఉన్నాయి. మోడల్ విశ్లేషణ యొక్క ఫలితం నేరుగా ఉపయోగించబడితే, మొదటి - ఆర్డర్ అక్షసంబంధ మోడ్‌ను కనుగొనడం కష్టం, ఎందుకంటే పారామితులు మారినప్పుడు మోడల్ సీక్వెన్స్ ఇంటర్‌లీవింగ్ సంభవించవచ్చు, అనగా, అసలు మోడ్‌కు అనుగుణంగా సహజ ఫ్రీక్వెన్సీ ఆర్డినల్ మారుతుంది. అందువల్ల, ఈ కాగితం మొదట మోడల్ విశ్లేషణను అవలంబిస్తుంది, ఆపై ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రతిస్పందన వక్రతను పొందటానికి మోడల్ సూపర్‌పొజిషన్ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తుంది. ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రతిస్పందన వక్రరేఖ యొక్క గరిష్ట విలువను కనుగొనడం ద్వారా, ఇది సంబంధిత మోడల్ ఫ్రీక్వెన్సీని నిర్ధారించగలదు. ఆటోమేటిక్ ఆప్టిమైజేషన్ ప్రక్రియలో ఇది చాలా ముఖ్యం, మోడలిటీని మాన్యువల్‌గా నిర్ణయించాల్సిన అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది.
ఆప్టిమైజేషన్ పూర్తయిన తర్వాత, సాధనం యొక్క డిజైన్ పని పౌన frequency పున్యం లక్ష్య పౌన frequency పున్యానికి చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది మరియు లోపం ఆప్టిమైజేషన్‌లో పేర్కొన్న సహనం విలువ కంటే తక్కువ. ఈ సమయంలో, సాధన రూపకల్పన ప్రాథమికంగా నిర్ణయించబడుతుంది, తరువాత ఉత్పత్తి రూపకల్పన కోసం సహనాలను తయారు చేస్తుంది.
3.4 టాలరెన్స్ డిజైన్
అన్ని డిజైన్ పారామితులు నిర్ణయించబడిన తర్వాత సాధారణ నిర్మాణ రూపకల్పన పూర్తయింది, కానీ ఇంజనీరింగ్ సమస్యల కోసం, ముఖ్యంగా భారీ ఉత్పత్తి ఖర్చును పరిగణనలోకి తీసుకున్నప్పుడు, సహనం రూపకల్పన అవసరం. తక్కువ ఖచ్చితత్వ వ్యయం కూడా తగ్గుతుంది, కాని డిజైన్ కొలమానాలను తీర్చగల సామర్థ్యానికి పరిమాణాత్మక లెక్కల కోసం గణాంక లెక్కలు అవసరం. ANSYS లోని PDS సంభావ్యత రూపకల్పన వ్యవస్థ డిజైన్ పారామితి సహనం మరియు లక్ష్య పారామితి సహనం మధ్య సంబంధాన్ని బాగా విశ్లేషించగలదు మరియు పూర్తి సంబంధిత రిపోర్ట్ ఫైళ్ళను సృష్టించగలదు.
3.4.1 PDS పారామితి సెట్టింగులు మరియు లెక్కలు
DFSS ఆలోచన ప్రకారం, ముఖ్యమైన డిజైన్ పారామితులపై సహనం విశ్లేషణ చేయాలి మరియు ఇతర సాధారణ సహనాలను అనుభవపూర్వకంగా నిర్ణయించవచ్చు. ఈ కాగితంలోని పరిస్థితి చాలా ప్రత్యేకమైనది, ఎందుకంటే మ్యాచింగ్ సామర్థ్యం ప్రకారం, రేఖాగణిత రూపకల్పన పారామితుల తయారీ సహనం చాలా చిన్నది, మరియు తుది సాధన పౌన .పున్యంపై తక్కువ ప్రభావాన్ని చూపుతుంది; ముడి పదార్థాల పారామితులు సరఫరాదారుల కారణంగా చాలా భిన్నంగా ఉంటాయి మరియు ముడి పదార్థాల ధర 80% కంటే ఎక్కువ సాధన ప్రాసెసింగ్ ఖర్చులు. అందువల్ల, భౌతిక లక్షణాల కోసం సహేతుకమైన సహనం పరిధిని సెట్ చేయడం అవసరం. ఇక్కడ సంబంధిత పదార్థ లక్షణాలు సాంద్రత, స్థితిస్థాపకత యొక్క మాడ్యులస్ మరియు ధ్వని తరంగ ప్రచారం యొక్క వేగం.
టాలరెన్స్ విశ్లేషణ లాటిన్ హైపర్‌క్యూబ్ పద్ధతిని నమూనా చేయడానికి ANSYS లో యాదృచ్ఛిక మోంటే కార్లో అనుకరణను ఉపయోగిస్తుంది ఎందుకంటే ఇది నమూనా పాయింట్ల పంపిణీని మరింత ఏకరీతిగా మరియు సహేతుకంగా చేస్తుంది మరియు తక్కువ పాయింట్ల ద్వారా మంచి సహసంబంధాన్ని పొందగలదు. ఈ కాగితం 30 పాయింట్లను నిర్దేశిస్తుంది. మూడు మెటీరియల్ పారామితుల యొక్క సహనాలు గాస్ ప్రకారం పంపిణీ చేయబడతాయి, ప్రారంభంలో ఎగువ మరియు తక్కువ పరిమితి ఇవ్వబడతాయి, ఆపై ANSYS లో లెక్కించబడతాయి.
3.4.2 PDS ఫలితాల విశ్లేషణ
PDS యొక్క గణన ద్వారా, 30 నమూనా పాయింట్లకు అనుగుణమైన లక్ష్య వేరియబుల్ విలువలు ఇవ్వబడతాయి. లక్ష్య వేరియబుల్స్ పంపిణీ తెలియదు. మినిటాబ్ సాఫ్ట్‌వేర్‌ను ఉపయోగించి పారామితులు మళ్లీ అమర్చబడి ఉంటాయి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రాథమికంగా సాధారణ పంపిణీ ప్రకారం పంపిణీ చేయబడుతుంది. ఇది సహనం విశ్లేషణ యొక్క గణాంక సిద్ధాంతాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.
PDS లెక్కింపు డిజైన్ వేరియబుల్ నుండి టార్గెట్ వేరియబుల్ యొక్క టాలరెన్స్ విస్తరణకు తగిన సూత్రాన్ని ఇస్తుంది: ఇక్కడ y లక్ష్య వేరియబుల్, X అనేది డిజైన్ వేరియబుల్, C సహసంబంధ గుణకం, మరియు నేను వేరియబుల్ సంఖ్య.

దీని ప్రకారం, సహనం రూపకల్పన యొక్క పనిని పూర్తి చేయడానికి లక్ష్య సహనం ప్రతి డిజైన్ వేరియబుల్‌కు కేటాయించవచ్చు.
3.5 ప్రయోగాత్మక ధృవీకరణ
ముందు భాగం మొత్తం వెల్డింగ్ సాధనం యొక్క డిజైన్ ప్రక్రియ. పూర్తయిన తరువాత, ముడి పదార్థాలు డిజైన్ అనుమతించిన మెటీరియల్ టాలరెన్స్‌ల ప్రకారం కొనుగోలు చేయబడతాయి, ఆపై తయారీకి పంపిణీ చేయబడతాయి. తయారీ పూర్తయిన తర్వాత ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు మోడల్ పరీక్షలు జరుగుతాయి మరియు ఉపయోగించిన పరీక్షా పద్ధతి సరళమైన మరియు అత్యంత ప్రభావవంతమైన స్నిపర్ పరీక్షా పద్ధతి. చాలా సంబంధిత సూచిక మొదటి - ఆర్డర్ యాక్సియల్ మోడల్ ఫ్రీక్వెన్సీ కాబట్టి, త్వరణం సెన్సార్ పని ఉపరితలానికి జతచేయబడుతుంది మరియు మరొక చివర అక్షసంబంధ దిశలో కొట్టబడుతుంది మరియు స్పెక్ట్రల్ విశ్లేషణ ద్వారా సాధనం యొక్క వాస్తవ పౌన frequency పున్యాన్ని పొందవచ్చు. డిజైన్ యొక్క అనుకరణ ఫలితం 14925 Hz, పరీక్ష ఫలితం 14954 Hz, ఫ్రీక్వెన్సీ రిజల్యూషన్ 16 Hz, మరియు గరిష్ట లోపం 1%కన్నా తక్కువ. మోడల్ గణనలో పరిమిత మూలకం అనుకరణ యొక్క ఖచ్చితత్వం చాలా ఎక్కువ అని చూడవచ్చు.
ప్రయోగాత్మక పరీక్షలో ఉత్తీర్ణత సాధించిన తరువాత, సాధనం అల్ట్రాసోనిక్ వెల్డింగ్ మెషీన్‌లో ఉత్పత్తి మరియు అసెంబ్లీలో ఉంచబడుతుంది. ప్రతిచర్య పరిస్థితి మంచిది. ఈ పని అర సంవత్సరానికి పైగా స్థిరంగా ఉంది, మరియు వెల్డింగ్ అర్హత రేటు ఎక్కువగా ఉంది, ఇది సాధారణ పరికరాల తయారీదారు వాగ్దానం చేసిన మూడు - నెలల సేవా జీవితాన్ని మించిపోయింది. డిజైన్ విజయవంతమైందని ఇది చూపిస్తుంది మరియు తయారీ ప్రక్రియ పదేపదే సవరించబడలేదు మరియు సర్దుబాటు చేయబడలేదు, సమయం మరియు మానవశక్తిని ఆదా చేస్తుంది.
4 తీర్మానం
ఈ కాగితం అల్ట్రాసోనిక్ ప్లాస్టిక్ వెల్డింగ్ సూత్రంతో మొదలవుతుంది, వెల్డింగ్ యొక్క సాంకేతిక దృష్టిని లోతుగా పట్టుకుంటుంది మరియు కొత్త సాధనం యొక్క రూపకల్పన భావనను ప్రతిపాదిస్తుంది. రూపకల్పనను దృ archal మైన విశ్లేషించడానికి పరిమిత మూలకం యొక్క శక్తివంతమైన అనుకరణ ఫంక్షన్‌ను ఉపయోగించండి మరియు DFSS యొక్క 6 - సిగ్మా డిజైన్ ఆలోచనను పరిచయం చేయండి మరియు రోబస్ట్ డిజైన్‌ను సాధించడానికి ANSYS DOE ప్రయోగాత్మక రూపకల్పన మరియు PDS సహనం విశ్లేషణ ద్వారా ముఖ్యమైన డిజైన్ పారామితులను నియంత్రించండి. చివరగా, సాధనం ఒకసారి విజయవంతంగా తయారు చేయబడింది మరియు ప్రయోగాత్మక ఫ్రీక్వెన్సీ పరీక్ష మరియు వాస్తవ ఉత్పత్తి ధృవీకరణ ద్వారా డిజైన్ సహేతుకమైనది. ఈ డిజైన్ పద్ధతుల సమితి సాధ్యమయ్యే మరియు ప్రభావవంతమైనదని కూడా ఇది రుజువు చేస్తుంది.