Utangulizi

Pamoja na maendeleo ya teknolojia ya ultrasonic, matumizi yake ni ya kina zaidi na zaidi, inaweza kutumika kusafisha chembe ndogo za uchafu, na pia inaweza kutumika kwa kulehemu chuma au plastiki. Hasa katika bidhaa za plastiki za leo, kulehemu kwa njia ya ultrasonic hutumiwa zaidi, kwa sababu muundo wa screw haujatolewa, kuonekana inaweza kuwa kamili zaidi, na kazi ya kuzuia maji na kuzuia vumbi pia hutolewa. Ubunifu wa pembe ya kulehemu ya plastiki ina athari muhimu kwa ubora wa mwisho wa kulehemu na uwezo wa uzalishaji. Katika uzalishaji wa mita mpya za umeme, mawimbi ya ultrasonic hutumiwa kuunganisha nyuso za juu na za chini pamoja. Walakini, wakati wa matumizi, hugunduliwa kuwa pembe zingine zimewekwa kwenye mashine na kupasuka na shida zingine hufanyika kwa muda mfupi. Pembe fulani ya kulehemu Kiwango cha kasoro ni kubwa. Makosa anuwai yamekuwa na athari kubwa katika uzalishaji. Kulingana na uelewa, wauzaji wa vifaa wana uwezo mdogo wa kubuni kwa pembe, na mara nyingi kupitia matengenezo ya mara kwa mara ili kufikia viashiria vya muundo. Kwa hivyo, ni muhimu kutumia faida zetu za kiteknolojia kukuza pembe ya kudumu na njia nzuri ya kubuni.

2 Ultrasonic kanuni ya kulehemu ya plastiki

Ulehemu wa plastiki ya Ultrasonic ni njia ya usindikaji ambayo hutumia mchanganyiko wa thermoplastiki katika mtetemo wa kulazimishwa wa hali ya juu, na nyuso za kulehemu zinasugana dhidi ya kila mmoja ili kutengeneza kuyeyuka kwa joto la ndani. Ili kufikia matokeo mazuri ya kulehemu ya ultrasonic, vifaa, vifaa na vigezo vya mchakato vinahitajika. Ifuatayo ni utangulizi mfupi wa kanuni yake.

2.1 Ultrasonic mfumo wa kulehemu plastiki

Kielelezo 1 ni mtazamo wa mfumo wa kulehemu. Nishati ya umeme hupitishwa kupitia jenereta ya ishara na kipaza sauti cha nguvu ili kutoa ishara mbadala ya umeme ya masafa ya ultrasonic (> 20 kHz) ambayo hutumiwa kwa transducer (kauri ya piezoelectric). Kupitia transducer, nishati ya umeme inakuwa nguvu ya mtetemo wa mitambo, na amplitude ya mtetemo wa mitambo hubadilishwa na pembe hadi kwa amplitude inayofaa ya kufanya kazi, na kisha sare hupitishwa kwa nyenzo inayowasiliana nayo kupitia pembe. Nyuso za mawasiliano za vifaa viwili vya kulehemu zinakabiliwa na mtetemeko wa kulazimishwa wa hali ya juu, na joto la msuguano hutengeneza kiwango cha juu cha joto. Baada ya baridi, vifaa vimejumuishwa kufikia kulehemu.

Katika mfumo wa kulehemu, chanzo cha ishara ni sehemu ya mzunguko ambayo ina mzunguko wa nguvu ya nguvu ambayo utulivu wa mzunguko na uwezo wa kuendesha huathiri utendaji wa mashine. Nyenzo ni thermoplastic, na muundo wa uso wa pamoja unahitaji kuzingatia jinsi ya kutoa joto na kizimbani haraka. Transducers, pembe na pembe zinaweza kuzingatiwa miundo ya kiufundi kwa uchambuzi rahisi wa unganisho la mitetemo yao. Katika kulehemu kwa plastiki, mtetemo wa mitambo hupitishwa kwa njia ya mawimbi ya longitudinal. Jinsi ya kuhamisha kwa ufanisi nishati na kurekebisha amplitude ndio hatua kuu ya muundo.

Pembe 2.2

Pembe hutumika kama kiunganishi cha mawasiliano kati ya mashine ya kulehemu ya ultrasonic na nyenzo. Kazi yake kuu ni kusambaza mtetemo wa mitambo wa muda mrefu uliotokana na kiboreshaji sawasawa na kwa ufanisi kwa nyenzo. Nyenzo zinazotumiwa kawaida ni aloi ya alumini ya hali ya juu au hata aloi ya titani. Kwa sababu muundo wa vifaa vya plastiki hubadilika sana, muonekano ni tofauti sana, na pembe inapaswa kubadilika ipasavyo. Sura ya uso wa kazi inapaswa kuendana vizuri na nyenzo, ili isiharibu plastiki wakati wa kutetemeka; wakati huo huo, utaratibu wa kwanza wa kutetemeka kwa urefu wa muda mrefu unapaswa kuratibiwa na mzunguko wa pato la mashine ya kulehemu, vinginevyo nishati ya kutetemeka itatumiwa ndani. Wakati pembe hutetemeka, mkusanyiko wa mafadhaiko ya ndani hufanyika. Jinsi ya kuboresha miundo hii ya ndani pia ni kuzingatia muundo. Nakala hii inachunguza jinsi ya kutumia ANSYS design pembe ili kuboresha vigezo vya muundo na uvumilivu wa utengenezaji.

Ubunifu wa pembe 3 ya kulehemu

Kama ilivyoelezwa hapo awali, muundo wa pembe ya kulehemu ni muhimu sana. Kuna wauzaji wengi wa vifaa vya utaftaji nchini Uchina ambao hutengeneza pembe zao za kulehemu, lakini sehemu kubwa yao ni uigaji, halafu wanapunguza na kupima kila wakati. Kupitia njia hii ya kurekebisha mara kwa mara, uratibu wa masafa ya pembe na vifaa hupatikana. Katika karatasi hii, njia ya mwisho inaweza kutumika kuamua masafa wakati wa kuunda pembe. Matokeo ya mtihani wa pembe na makosa ya masafa ya muundo ni 1% tu. Wakati huo huo, jarida hili linaanzisha dhana ya DFSS (Design For Six Sigma) ili kuboresha muundo thabiti wa pembe. Dhana ya muundo wa 6-Sigma ni kukusanya kikamilifu sauti ya mteja katika mchakato wa muundo wa muundo uliolengwa; na kuzingatia mapema ya uwezekano wa kupotoka katika mchakato wa uzalishaji ili kuhakikisha kuwa ubora wa bidhaa ya mwisho inasambazwa kwa kiwango kinachofaa. Mchakato wa kubuni umeonyeshwa kwenye Mchoro 2. Kuanzia ukuaji wa viashiria vya muundo, muundo na vipimo vya pembe hapo awali vimeundwa kulingana na uzoefu uliopo. Mtindo wa parametric umewekwa katika ANSYS, na kisha mfano huo umedhamiriwa na njia ya muundo wa majaribio ya uigaji (DOE). Vigezo muhimu, kulingana na mahitaji madhubuti, amua thamani, na kisha utumie njia ya shida ndogo kuboresha vigezo vingine. Kuzingatia ushawishi wa vifaa na vigezo vya mazingira wakati wa utengenezaji na matumizi ya pembe, pia imeundwa na uvumilivu kukidhi mahitaji ya gharama za utengenezaji. Mwishowe, muundo wa nadharia ya utengenezaji, mtihani na mtihani na kosa halisi, ili kukidhi viashiria vya muundo ambavyo hutolewa. Hatua ifuatayo kwa hatua utangulizi wa kina.

Ubunifu wa umbo la kijiometri (kuanzisha mtindo wa parametric)

Kubuni pembe ya kulehemu kwanza huamua umbo la kijiometri na muundo na huanzisha kielelezo cha uchambuzi wa baadaye. Kielelezo 3 a) ni muundo wa pembe ya kawaida ya kulehemu, ambayo sehemu kadhaa za umbo la U hufunguliwa kwa mwelekeo wa kutetemeka kwenye nyenzo ya takriban cuboid. Vipimo vya jumla ni urefu wa maagizo ya X, Y, na Z, na vipimo vya nyuma X na Y kwa jumla vinaweza kulinganishwa na saizi ya kipande cha kazi kilichowekwa. Urefu wa Z ni sawa na nusu ya urefu wa wimbi la ultrasonic, kwa sababu katika nadharia ya kutetemeka kwa classical, masafa ya agizo la kwanza la kitu kirefu imedhamiriwa na urefu wake, na urefu wa nusu-wimbi unafanana kabisa na sauti mzunguko wa wimbi. Ubunifu huu umepanuliwa. Matumizi, yanafaa kwa kuenea kwa mawimbi ya sauti. Madhumuni ya eneo lenye umbo la U ni kupunguza upotezaji wa mtetemo wa pembe. Msimamo, saizi na nambari imedhamiriwa kulingana na saizi ya jumla ya pembe. Inaweza kuonekana kuwa katika muundo huu, kuna vigezo vichache ambavyo vinaweza kudhibitiwa kwa uhuru, kwa hivyo tumefanya maboresho kwa msingi huu. Kielelezo 3 b) ni pembe mpya iliyoundwa ambayo ina parameta moja ya ukubwa zaidi kuliko muundo wa jadi: eneo la nje la arc R. Kwa kuongezea, mtaro umeandikwa juu ya uso wa kazi wa pembe ili kushirikiana na uso wa kitambaa cha plastiki, ambayo ni ya faida kusambaza nguvu ya kutetemeka na kulinda kipande cha kazi kutoka kwa uharibifu. Mfano huu umewekwa mara kwa mara kwa njia ya ANSYS, na kisha muundo wa majaribio unaofuata.

Ubunifu wa majaribio wa DO2 (uamuzi wa vigezo muhimu)

DFSS imeundwa kusuluhisha shida za kiufundi. Haifuatii ukamilifu, lakini ni bora na thabiti. Inajumuisha wazo la 6-Sigma, inachukua mkanganyiko kuu, na inaacha "99.97%", huku ikihitaji muundo huo uwe sugu kabisa kwa utofauti wa mazingira. Kwa hivyo, kabla ya kufanya uboreshaji wa kigezo cha lengo, inapaswa kuchunguzwa kwanza, na saizi ambayo ina ushawishi muhimu kwenye muundo inapaswa kuchaguliwa, na maadili yao yanapaswa kuamuliwa kulingana na kanuni ya uthabiti.

Kuweka parameter ya DO2 na DOE

Vigezo vya muundo ni sura ya pembe na nafasi ya saizi ya gombo lenye umbo la U, nk. Jumla ya nane. Kigezo kinacholengwa ni masafa ya kutetemeka kwa axial ya kwanza kwa sababu ina ushawishi mkubwa juu ya weld, na dhiki kubwa iliyojilimbikizia na tofauti katika ukubwa wa uso wa kazi ni mdogo kama vigeuzi vya serikali. Kulingana na uzoefu, inadhaniwa kuwa athari za vigezo kwenye matokeo ni sawa, kwa hivyo kila sababu imewekwa tu kwa viwango viwili, juu na chini. Orodha ya vigezo na majina yanayofanana ni kama ifuatavyo.

DOE inafanywa katika ANSYS kwa kutumia mtindo uliowekwa hapo awali wa parametric. Kwa sababu ya mapungufu ya programu, DOE kamili inaweza kutumia hadi vigezo 7, wakati modeli ina vigezo 8, na uchambuzi wa ANSYS wa matokeo ya DOE sio kamili kama programu ya kitaalam ya 6-sigma, na haiwezi kushughulikia mwingiliano. Kwa hivyo, tunatumia APDL kuandika kitanzi cha DOE kuhesabu na kutoa matokeo ya programu, na kisha kuweka data kwenye Minitab kwa uchambuzi.

3.2.2 Uchambuzi wa matokeo ya DOE

Uchunguzi wa DOE wa Minitab umeonyeshwa kwenye Kielelezo 4 na inajumuisha uchambuzi kuu wa mambo na uchambuzi wa mwingiliano. Uchanganuzi kuu wa sababu unatumiwa kuamua ni mabadiliko yapi ya muundo yana athari kubwa kwa anuwai ya lengo, na hivyo kuonyesha ni zipi muhimu za muundo. Uingiliano kati ya mambo unachambuliwa ili kubaini kiwango cha sababu na kupunguza kiwango cha kuunganisha kati ya vigeuzi vya muundo. Linganisha kiwango cha mabadiliko ya mambo mengine wakati muundo wa muundo uko juu au chini. Kulingana na axiom huru, muundo bora haujaunganishwa kwa kila mmoja, kwa hivyo chagua kiwango ambacho hakibadiliki sana.

Matokeo ya uchambuzi wa pembe ya kulehemu kwenye karatasi hii ni: vigezo muhimu vya muundo ni eneo la nje la arc na upana wa upeo wa pembe. Kiwango cha vigezo vyote ni "juu", ambayo ni kwamba, radius inachukua dhamana kubwa katika DOE, na upana wa groove pia huchukua dhamana kubwa. Vigezo muhimu na maadili yao yalidhamiriwa, na kisha vigezo vingine kadhaa vilitumiwa kuboresha muundo katika ANSYS kurekebisha masafa ya pembe ili kufanana na masafa ya uendeshaji wa mashine ya kulehemu. Mchakato wa uboreshaji ni kama ifuatavyo.

Uboreshaji wa kigezo cha 3.3 (masafa ya pembe)

Mipangilio ya parameter ya uboreshaji wa muundo ni sawa na ile ya DOE. Tofauti ni kwamba maadili ya vigezo viwili muhimu yamedhamiriwa, na vigezo vingine vitatu vinahusiana na mali, ambayo huchukuliwa kama kelele na haiwezi kuboreshwa. Vigezo vitatu vilivyobaki ambavyo vinaweza kubadilishwa ni nafasi ya axial ya yanayopangwa, urefu na upana wa pembe. Uboreshaji hutumia njia ndogo ya kukadiria shida katika ANSYS, ambayo ni njia inayotumiwa sana katika shida za uhandisi, na mchakato maalum umeachwa.

Ikumbukwe kwamba kutumia masafa kama anuwai ya kulenga inahitaji ustadi mdogo katika kufanya kazi. Kwa sababu kuna vigezo vingi vya muundo na anuwai anuwai, njia za kutetemeka za pembe ni nyingi katika anuwai ya masafa. Ikiwa matokeo ya uchambuzi wa modali hutumiwa moja kwa moja, ni ngumu kupata hali ya kwanza ya axial, kwa sababu utaratibu wa kuingiliana kwa moduli unaweza kutokea wakati vigezo vinabadilika, ambayo ni, mzunguko wa kawaida wa kawaida unaofanana na mabadiliko ya hali ya asili. Kwa hivyo, karatasi hii inachukua kwanza uchambuzi wa modali, halafu hutumia njia ya upendeleo wa kawaida kupata mkondo wa majibu ya masafa. Kwa kupata thamani ya kilele cha mzunguko wa majibu ya mzunguko, inaweza kuhakikisha masafa ya moduli yanayolingana. Hii ni muhimu sana katika mchakato wa uboreshaji wa moja kwa moja, ukiondoa hitaji la kuamua mwenyewe hali.

Baada ya kukamilisha kukamilika, masafa ya muundo wa pembe inaweza kuwa karibu sana na masafa ya lengo, na kosa ni chini ya thamani ya uvumilivu iliyoainishwa katika utaftaji. Kwa wakati huu, muundo wa pembe kimedhamiriwa, ikifuatiwa na uvumilivu wa utengenezaji wa muundo wa uzalishaji.

3.4 Ubunifu wa uvumilivu

Muundo wa muundo wa jumla umekamilika baada ya vigezo vyote vya muundo kutambuliwa, lakini kwa shida za uhandisi, haswa wakati wa kuzingatia gharama ya uzalishaji wa wingi, muundo wa uvumilivu ni muhimu. Gharama ya usahihi wa chini pia imepunguzwa, lakini uwezo wa kufikia metriki za muundo unahitaji mahesabu ya takwimu kwa mahesabu ya idadi. Mfumo wa Ubunifu wa PDS katika ANSYS unaweza kuchambua vizuri uhusiano kati ya uvumilivu wa vigezo vya muundo na uvumilivu wa vigezo, na inaweza kutoa faili kamili za ripoti zinazohusiana.

Mipangilio na mahesabu ya vigezo vya PDS

Kulingana na wazo la DFSS, uchambuzi wa uvumilivu unapaswa kufanywa kwa vigezo muhimu vya muundo, na uvumilivu mwingine wa jumla unaweza kuamua kwa nguvu. Hali katika karatasi hii ni maalum sana, kwa sababu kulingana na uwezo wa utengenezaji, uvumilivu wa utengenezaji wa vigezo vya muundo wa kijiometri ni mdogo sana, na hauna athari kwa mzunguko wa mwisho wa pembe; wakati vigezo vya malighafi ni tofauti sana kwa sababu ya wauzaji, na bei ya malighafi inachangia Zaidi ya 80% ya gharama za usindikaji pembe. Kwa hivyo, inahitajika kuweka anuwai ya uvumilivu kwa mali ya nyenzo. Mali muhimu ya nyenzo hapa ni wiani, moduli ya elasticity na kasi ya uenezaji wa wimbi la sauti.

Uchambuzi wa uvumilivu hutumia masimulizi ya Monte Carlo kwa ANSYS ili kupimia njia ya Kilatini ya Hypercube kwa sababu inaweza kufanya usambazaji wa alama za sampuli kuwa sare zaidi na busara, na kupata uwiano bora kwa alama chache. Karatasi hii inaweka alama 30. Fikiria kuwa uvumilivu wa vigezo vitatu vya nyenzo husambazwa kulingana na Gauss, hapo awali ilipewa kikomo cha juu na cha chini, na kisha ikahesabiwa kwa ANSYS.

3.4.2 Uchambuzi wa matokeo ya PDS

Kupitia hesabu ya PDS, viwango vya viwango vinavyolengwa vinavyolingana na alama 30 za sampuli hutolewa. Usambazaji wa vigeuzi vya malengo haujulikani. Vigezo vimewekwa tena kwa kutumia programu ya Minitab, na mzunguko husambazwa kulingana na usambazaji wa kawaida. Hii inahakikisha nadharia ya takwimu ya uchambuzi wa uvumilivu.

Hesabu ya PDS inatoa fomula inayofaa kutoka kwa ubadilishaji wa muundo hadi upanuzi wa uvumilivu wa anuwai ya kulenga: ambapo y ni tofauti ya lengo, x ni ubadilishaji wa muundo, c ni mgawo wa uwiano, na mimi ni nambari inayobadilika.

Kulingana na hii, uvumilivu unaolengwa unaweza kupewa kila muundo wa muundo kumaliza kazi ya muundo wa uvumilivu.

3.5 Uthibitishaji wa majaribio

Sehemu ya mbele ni mchakato wa kubuni wa pembe nzima ya kulehemu. Baada ya kukamilika, malighafi hununuliwa kulingana na uvumilivu wa nyenzo unaoruhusiwa na muundo, na kisha hupewa utengenezaji. Upimaji wa mara kwa mara na kawaida hufanywa baada ya utengenezaji kukamilika, na njia ya jaribio inayotumika ni njia rahisi na bora zaidi ya kujaribu sniper. Kwa sababu faharisi inayohusika zaidi ni mzunguko wa utaratibu wa axial wa kwanza, sensor ya kuongeza kasi imeambatanishwa na uso wa kazi, na mwisho mwingine unapigwa kando ya mwelekeo wa axial, na masafa halisi ya pembe yanaweza kupatikana kwa uchambuzi wa spekta. Matokeo ya kuiga ya muundo ni 14925 Hz, matokeo ya mtihani ni 14954 Hz, azimio la masafa ni 16 Hz, na kosa kubwa ni chini ya 1%. Inaweza kuonekana kuwa usahihi wa uigaji wa vitu vyenye mwisho katika hesabu ya modali ni kubwa sana.

Baada ya kupitisha jaribio la majaribio, pembe huwekwa kwenye uzalishaji na mkutano kwenye mashine ya kulehemu ya ultrasonic. Hali ya athari ni nzuri. Kazi imekuwa thabiti kwa zaidi ya nusu mwaka, na kiwango cha kufuzu cha kulehemu ni cha juu, ambacho kimezidi maisha ya huduma ya miezi mitatu iliyoahidiwa na mtengenezaji wa vifaa vya jumla. Hii inaonyesha kuwa muundo umefanikiwa, na mchakato wa utengenezaji haujabadilishwa mara kwa mara na kurekebishwa, kuokoa wakati na nguvu kazi.

4 Hitimisho

Karatasi hii huanza na kanuni ya kulehemu ya plastiki ya ultrasonic, inashikilia sana mwelekeo wa kiufundi wa kulehemu, na inapendekeza dhana ya muundo wa pembe mpya. Kisha utumie kazi ya nguvu ya kuiga ya vitu vyenye mwisho kuchanganua muundo mzuri, na kuanzisha wazo la muundo wa 6-Sigma ya DFSS, na udhibiti vigezo muhimu vya muundo kupitia muundo wa majaribio wa ANSYS DoE na uchambuzi wa uvumilivu wa PDS kufikia muundo thabiti. Mwishowe, pembe ilitengenezwa kwa mafanikio mara moja, na muundo huo ulikuwa sawa na jaribio la majaribio ya majaribio na uthibitishaji halisi wa uzalishaji. Pia inathibitisha kuwa seti hii ya njia za kubuni inawezekana na yenye ufanisi.