Analiza elementów skończonej kwadratowej skrzynki dolnego uchwytu narzędzi na podstawie ANSYS

W mechanicznej maszynie do ścinania serii Q11, jak pokazano na rysunku 1, dolny uchwyt narzędzi i kwadratowe są głównymi częściami odbierania siły. Podczas procesu cięcia arkusza podlega montaż kwadratowej pudełka na narzędzia pionowa siła ścinania w dół. Siła składowa pozioma generowana przez kąt nachylenia ścinania, siła prasowa nałożona na urządzenie dociskane i tym podobne. Dlatego w procesie projektowym należy to upewnić Siła i sztywność dolnego zespołu kwadratowego bloku narzędzia spełniają wymagania, a siła i sztywność dolnego bloku narzędzia należy analizować po zakończeniu konstrukcji.

Rysunek 1

Wraz z ciągłym opracowywaniem technologii aplikacji komputerowych analiza elementów skończonych była szeroko stosowana do rozwiązania takich problemów. W tym artykule oprogramowanie do analizy elementów skończonych ANSYS jest używane do przeprowadzenia analizy elementów skończonych Square Assembled Box i uzyskano rozkład naprężenia i zmiana przemieszczenia siły.

1. Uproszczenie modelu

Ponieważ oryginalny model ma dużą liczbę otworów gwintowanych, pozycjonowanie otworów i zaokrąglonych narożników, a szczegóły te mają niewielki wpływ na siłę, oryginalny model jest uproszczony, a oryginalny model gwintowany otwory są pominięte (Zwłaszcza gwintowane otwory ostrza montażowego są usunięte), takie cechy, jak małe otwory pozycjonujące i zaokrąglone narożniki, uproszczony schemat modelu pokazano na rysunkach 2 do 4.

Biorąc pod uwagę, że proces ścinania narzędzia na płycie stalowej jest przejściowym problemem dynamicznym podczas procesu roboczego, wybrany jest moduł LS-DYNA w ogólnym oprogramowaniu elementów skończonych. Solver modułów jest odpowiedni do obliczania wpływu, zderzenia i problemów z tworzeniem plastiku metalowego.

Rysunek 2--Przed uproszczeniem modelu

Rysunek 3— - po uproszczeniu modelu

Rysunek 4— - Dodatkowe narzędzie do dolnego postu narzędzia - Box 3D Model

2. Definicja materialna i siatka

Niższy uchwyt narzędzi i kwadratowy materiał to szary żelazko HT250. Zgodnie z informacjami moduł sprężystości materiału wynosi 1,410 11PA, stosunek Poissona wynosi 0,28, a gęstość materiału wynosi 7 800 kg/m3.

Wybierz typ jednostki modelu i rozważ model jako model 3D, więc wybierz solid 164 jednostkę z 8 węzłami. Biorąc pod uwagę długość, szerokość i wysokość modelu oraz w celu poprawy dokładności obliczeń i skrócenia Czas obliczeń, model jest składany, wybierając każdy rozmiar jednostki 0,02 m. Wynik siatki pokazano na ryc. 5.

Rysunek 5— - Schemat kwadratowej pudełka na narzędzia narzędzia

3. Zastosowanie obciążenia granicznego

Podczas procesu roboczego dolny uchwyt narzędzi i kwadratowe pudełko noszą głównie siły w trzech kierunkach, a mianowicie: pionowa siła ścinania w dół; poziomy komponent siły ścinającej; i ciśnienie urządzenia prasującego do Niższy uchwyt narzędzi.

Pionowa siła ścinania maszyny jest zaprojektowana tak, aby wynosiła 600 kN, a prędkość ścinania wynosi 10 razy/min. Założona relacja siły ścinającej jest jak pokazana na ryc. 6, a pozycja, w której przykładana jest siła ścinająca, jest jak pokazano w Ryc. 7.

Rysunek 6—-Whear Siły Siły Siłujący

Rysunek 7— - Whear Force Pozycja mapa

Podczas pracy maszyny do ścinania dolna uchwyt narzędzi jest również poddawany sile tnącej w kierunku poziomym. Kąt cięcia uchwytu narzędzi na maszynie jest zaprojektowany tak, aby wynosił 2,5 °, a poziome Komponent to 600 KN × TAN2,5 ° = 25,8 KN. Podobnie siła pozioma i jej pozycja zastosowania pokazano na ryc. 8.

Rysunek 8—-Horyzontalowy schemat czasu

Rysunek 9— - Mapa pozycji siły horyzontalnej

Podczas procesu ścinania dolny uchwyt narzędzi jest również poddany sile przesyłanej z urządzenia dolnego do dolnego uchwytu narzędzi przez płytkę stalową. Ciśnienie jest zaprojektowane tak, aby wynosić 15 kN. Następnie stosowane naciśnięcie Siła i jej pozycja są jak pokazano na ryc. 10 i 11.

Rysunek 10--Wyciśnięcie schematu czasu siły

Rysunek 11— - Mapa pozycji siły naciśnięcia

Skrzynia kwadratowa dolnego uchwytu narzędzi jest głównie poddawana dwóch sił wiążących podczas procesu roboczego, które są odpowiednio ograniczeniem pozycjonowania małych kroków i ograniczeń dolnych dwóch twarzy i ograniczania wszystkich stopnie swobody. Nałożone ograniczenia pokazano na rysunkach 12 i 13.

Rysunek 12— - Dwa ograniczenia pozycji płyty ucha

Rycina 13— - Kolejne zakończenie dwóch ograniczeń bocznych

Podczas działania maszyny do ścinania siła ścinająca jest przenoszona wzdłuż szerokości płyty. Jak pokazano na ryc. 14, pozycja aplikacji znajduje się na węźle wzdłuż linii krawędzi na dolnym ostrzu i na Kierunek zastosowania znajduje się wzdłuż pozytywnego kierunku osi y (przyłożona siła ścinająca jest ujemna).

Rysunek 14— - Wspaniała pozycja zastosowania siły

Siła pozioma jest nakładana w tej samej pozycji co zastosowanie siły ścinającej i jest nakładana do węzła na górnej krawędzi dolnego ostrza w kierunku dodatnim wzdłuż osi Z.

Istnieje dziewięć cylindrycznych struktur zaprojektowanych na płycie prasowej maszyny, a materiał arkuszy jest ścinany przez naciskanie dziewięciu cylindrycznych struktur, aby wywierać ciśnienie w arkuszu. W celu ułatwienia zastosowania Obciążenie, autor zmienił trójwymiarowy model i podzielił dziewięć okrągłych twarzy na dolnym uchwycie narzędzi, aby ułatwić zastosowanie siły prasowej. Dziewięć podzielonych twarzy pokazano na ryc. 15. Nakładana jest siła prasowa Do węzłów dziewięciu twarzy A182 do A189 i A207 kierunek jest wzdłuż pozytywnego kierunku osi Y, a pozycja zastosowania siły końcowej jest pokazana na ryc. 16.

Rysunek 15— - Pozycja zastosowania siły naciśnięcia

Rysunek 16— - Zastosowane obciążenie

4. Wynik rozwiązania

Powyższy model jest rozwiązany w celu uzyskania mapy chmur naprężenia i schematu zmiany przemieszczenia kwadratowego skrzynki kwadratowej dolnego uchwytu narzędzi, jak pokazano na ryc. 17 i ryc. 18.

Rysunek 17— - chmura stresu

Rysunek 18— - Chmura zmiany przemieszczania

Jak pokazano na ryc. 17 i ryc. 19, maksymalne naprężenie wynosi 202 MPa, które jest rozmieszczone w pozycji żebra i płyty do ucha, a granica wytrzymałości na rozciąganie szarego żelaza HT250 wynosi 250 MPa. Dlatego z Teoretyczna analiza wytrzymałości i sztywności przeprowadzana jest ścinanie arkusza. Cięcie nie powoduje, że montaż pudełka na narzędzia ustalenia lub pęknięcie.

Rycina 19— - Pozycja koncentracji stresowej

Gdy siła ścinania wynosi 1500 kN, rozkład naprężenia pokazano na ryc. 20. W tym czasie naprężenie w jasnoniebieskim obszarze wynosi 223 MPa, co jest zbliżone do wydajności szarego żelaza HT250, co z łatwością powoduje materiał materiałowy do dawać.

Rysunek 20— - Rozkład stresowy dolnej kwadratowej skrzynki narzędziowej, gdy siła ścinania wynosi 1500 kN

5. Wniosek

W niniejszym artykule, w oparciu o metodę elementu skończonego, oparta na faktycznych warunkach pracy komponentu dolnej skrzynki na zestawie narzędzi, w oparciu o dokładne ustanowienie modelu stałego, wybrany jest rozsądny typ jednostki oraz a Wykonuje się rozsądne siatki w celu ustalenia modelu elementu skończonego za pomocą ANSYS. Oprogramowanie przeprowadza analizę stresu. Poprzez analizę mapę chmur naprężenia i schemat chmur zmiany przemieszczenia dolnego pudełka na uchwyt narzędzi montaż uzyskuje się, a pozycja stężenia naprężenia jest wyświetlana wizualnie. Wyniki analizy pokazują, że współczynnik bezpieczeństwa dolnej konstrukcji kwadratowej skrzynki narzędziowej jest umiarkowana, a jego siła i sztywność mogą spełniać prace wymagania.