Analýza konečných prvků čtvercového boxu dolního držáku nástrojů na základě ANSYS

V mechanickém střižném stroji řady Q11, jak je znázorněno na obrázku 1, jsou dolním držákem nástrojů a čtvercový box hlavními částmi přijímajícími sílu. Během procesu řezání listů je sestava čtvercového boxu pro spodní část nástroje podrobena Svislá stříhací síla dolů. Síla vodorovné komponenty generované úhlem sklonu smyku, lisovací silou aplikované na lisovací zařízení a podobně. Proto je v procesu navrhování nutné zajistit Síla a rigidita sestavy čtvercového boxu dolního nástroje splňuje požadavky a po dokončení strukturálního návrhu musí být analyzována síla a tuhost dolního bloku nástroje.

Obrázek 1

S nepřetržitým vývojem technologie počítačových aplikací se k řešení těchto problémů široce používá analýza konečných prvků. V tomto článku se software analýzy konečných prvků ANSYS používá k provedení analýzy konečných prvků sestavy čtvercového nástroje a získání změny distribuce napětí a přemístění síly.

1. Zjednodušení modelu

Vzhledem k tomu, že původní model má velké množství závitových otvorů, polohovací otvory a zaoblené rohy, a tyto detaily mají na sílu malý vliv, původní model je zjednodušený a původní model závitové otvory jsou vynechány (zejména závitové otvory montážní čepele jsou odstraněny), funkce, jako jsou malé polohovací otvory a zaoblené rohy, zjednodušené schéma modelu je znázorněno na obrázcích 2 až 4.

Vzhledem k tomu, že proces střihu nástroje na ocelové desce je přechodným dynamickým problémem během pracovního procesu, je vybrán modul LS-DYNA v softwaru General Finite Element ANSYS. Řešitel modulu je vhodný Pro výpočet dopadů, problémů s kolizí a kovovým plastem.

Obrázek 2——Před zjednodušením modelu

Obrázek 3— - po zjednodušení modelu

Obrázek 4—— ADD Nástroj k dolnímu nástroji Post - Box 3D model

2. Definice materiálu a meshing

Dolní držák nástroje a materiál čtvercového krabice je šedá litina HT250. Podle informací je elastický modul materiálu 1,410 11PA, Poissonův poměr je 0,28 a hustota materiálu je 7 800 kg/m3.

Vyberte typ modelové jednotky a považujte model za 3D solidní model, proto zvolte solidní 164 jednotky s 8 uzly. S ohledem na délku, šířku a výšku modelu a za účelem zlepšení přesnosti výpočtu a zkrácení Doba výpočtu je model zapadán výběrem každé velikosti jednotky 0,02 m. Výsledek meshingu je znázorněn na obr. 5.

Obrázek 5—— Schéma mřížky s čtvercovým boxem pro držák nástrojů

3. Aplikace hraničního zatížení

Během pracovního procesu nese dolní držák nástroje a čtvercový box hlavně síly ve třech směrech, a to: vertikální stříhací síla dolů; Složka horizontální smykové síly; a tlak lisovacího zařízení na Dolní držák nástroje.

Svislá smyková síla stroje je navržena tak, aby byla 600 kN a rychlost střihu je 10krát/min. Použitý vztah s střihovou silou je, jak je znázorněno na obr. 6, a poloha, ve které se aplikuje smyková síla Obr. 7.

Obrázek 6—— Schéma síly, která je v klidu

Obrázek 7—— Mapa pozice síly

Během fungování stříhacího stroje je spodní držák nástroje také vystaven řezací síle v horizontálním směru. Řezací úhel držáku nástroje na stroji je navržen na 2,5 ° a vodorovný Komponenta je 600 kN × tan2,5 ° = 25,8 kN. Podobně jsou horizontální síla a její aplikační poloha znázorněny na obr. 8.

Obrázek 8—-Horizontální diagram času na sílu

Obrázek 9—— Mapa polohy horizontální síly

Během procesu střihu je spodní držák nástroje také vystaven síle přenášené z lisovacího zařízení do spodního držáku nástroje přes ocelovou desku. Tlak je navržen tak, aby byl 15 kN. Poté se aplikované lisování Síla a její poloha jsou znázorněny na obr. 10 a 11.

Obrázek 10—— Stisknutím diagramu síly času

Obrázek 11—— MAP PRESSING Síť

Square Box pro nižší nářadí je během pracovního procesu vystaven hlavně dvěma vazebným silám, což je omezení umístění malých kroků a omezení spodních dvou tváří a omezením všech stupně svobody. Uložená omezení jsou uvedena na obrázcích 12 a 13.

Obrázek 12—— Dva omezení polohy ušní desky

Obrázek 13—— Ukončete dvě vedlejší omezení

Během provozu stříhacího stroje se střihací síla přenáší podél směru šířky desky. Jak je znázorněno na obr. 14, poloha aplikace je na uzlu podél hrany okraje na spodní čepeli a Směr aplikace je podél pozitivního směru osy y (aplikovaná smyková síla je negativní).

Obrázek 14— - Pozice aplikace pro aplikaci

Horizontální síla je aplikována ve stejné poloze jako aplikace smykové síly a je aplikována na uzel na horním okraji spodní čepele v pozitivním směru podél osy Z.

Na lisovací desce stroje je navrženo devět válcových struktur a plechový materiál je střižen stisknutím devíti válcových struktur, aby na list vyvinul tlak. Za účelem usnadnění použití Načíst autor změnil trojrozměrný model a rozdělil devět kruhových ploch na dolním držáku nástroje, aby usnadnil použití lisovací síly. Devět rozdělených obličejů je znázorněno na obr. 15. Lisová síla je aplikována Do uzlů devíti ploch A182 až A189 a A207 je směr podél pozitivního směru osy y a konečná poloha aplikace síly je znázorněna na obrázcích 16.

Obrázek 15—— Stisknutí polohy aplikace síly

Obrázek 16— - Použité zatížení

4. Výsledek řešení

Výše uvedený model je vyřešen, aby se získal mapu cloudu napětí a diagramu změny přemístění posunu dolního čtvercového pole pro držák nástroje, jak je znázorněno na obr. 17 a obr. 18.

Obrázek 17—— Stress Cloud

Obrázek 18—— Změna přesunu Cloud

Jak je znázorněno na obr. 17 a obr. 19, maximální napětí je 202 MPa, který je distribuován v poloze žebra a polohovací ušní destičky a limit pevnosti v tahu šedé litiny HT250 je 250 MPa. Proto z Teoretická analýza pevnosti a tuhosti se provádí střih listu. Řezání nezpůsobuje výnos nebo zlomení sestavy krabice pro držák nástroje.

Obrázek 19—— Koncentrační poloha stresu

Když je střihací síla 1500 kN, rozložení napětí je znázorněno na obr. 20. V tuto chvíli je napětí ve světle modré oblasti 223 MPa, což je blízko výnosu šedé litiny HT250, což snadno způsobuje materiál na výtěžek.

Obrázek 20—— Distribuce přístroje dolního čtvercového boxu, když je střihací síla 1500KN

5. Závěr

V tomto článku, založeném na metodě konečných prvků, založených na skutečných pracovních podmínkách komponenty čtvercového boxu dolního nástroje, založené na přesném vytvoření pevného modelu, je vybrán přiměřený typ jednotky a a Provádí se přiměřené sítě, aby se vytvořil model konečných prvků pomocí ANSYS. Software provádí analýzu napětí. Prostřednictvím analýzy, cloudové mapy napětí a diagramu změny posunu v čtvercovém boxu dolního nářadí Získá se montáž a vizuálně se zobrazí poloha koncentrace napětí. Výsledky analýzy ukazují, že bezpečnostní faktor designu čtvercového krabice dolního nástroje je mírný a jeho síla a rigidita mohou splnit práci požadavky.