Analisi degli elementi finiti della scatola quadrata di supporto per utensili inferiori basati su ANSYS

Nella macchina meccanica della serie Q11, come mostrato nella Figura 1, il supporto per utensili inferiori e la scatola quadrata sono le parti principali di ricezione della forza. Durante il processo di taglio del foglio, il gruppo a scatola quadrata del supporto per utensili viene sottoposto a forza di taglio verso il basso verticale. La forza componente orizzontale generata dall'angolo di inclinazione del taglio, la forza di pressione applicata al dispositivo di pressione e simili. Pertanto, nel processo di progettazione, è necessario garantire che La resistenza e la rigidità del gruppo a scatola quadrata del blocco dello strumento inferiore soddisfano i requisiti e la resistenza e la rigidità del blocco dello strumento inferiore devono essere analizzate dopo il completamento della progettazione strutturale.

Figura 1

Con lo sviluppo continuo della tecnologia delle applicazioni informatiche, l'analisi degli elementi finiti è stata ampiamente utilizzata per risolvere tali problemi. In questo documento, il software di analisi degli elementi finiti ANSYS viene utilizzato per eseguire l'analisi degli elementi finiti del gruppo cassetta degli attrezzi quadrati e si ottengono la distribuzione dello stress e il cambiamento di spostamento della forza.

1. semplificazione del modello

Poiché il modello originale ha un gran numero di fori filettati, fori di posizionamento e angoli arrotondati e questi dettagli hanno scarso effetto sulla forza, il modello originale è semplificato e i fori filettati del modello originale vengono omessi (Soprattutto i fori filettati della lama di montaggio sono eliminati), caratteristiche come piccoli fori di posizionamento e angoli arrotondati, lo schema da front-to-back semplificato del modello è mostrato nelle Figure da 2 a 4.

Considerando che il processo di taglio dello strumento sulla piastra di acciaio è un problema dinamico transitorio durante il processo di lavoro, viene selezionato il modulo LS-Dyna nel software generale di elementi finiti. Il risolutore del modulo è adatto Per calcolare l'impatto, la collisione e i problemi di formazione della plastica in metallo.

Figura 2--Prima di semplificare il modello

Figura 3— - dopo la semplificazione del modello

Figura 4— - Aggiungi lo strumento per il post dello strumento inferiore - Modello 3D della scatola

2. Definizione del materiale e meshing

Il supporto per utensili inferiori e il materiale a scatola quadrata è in ghisa grigia HT250. Secondo le informazioni, il modulo elastico del materiale è 1.410 11pa, il rapporto di Poisson è 0,28 e la densità del materiale è 7 800 kg/m3.

Seleziona il tipo di unità del modello e considera il modello come un modello solido 3D, quindi scegli unità Solid 164 con 8 nodi. Considerando la lunghezza, la larghezza e l'altezza del modello e per migliorare l'accuratezza del calcolo e abbreviare il Tempo di calcolo, il modello viene mesh selezionando ogni dimensione dell'unità di 0,02 m. Il risultato di mesh è mostrato in Fig. 5.

Figura 5— - Diagramma a griglia a scatola quadrata del supporto per utensili.

3. Applicazione del carico di confine

Durante il processo di lavoro, il supporto per utensili inferiori e la scatola quadrata portano principalmente le forze in tre direzioni, vale a dire: forza di taglio verso il basso verticale; componente della forza di taglio orizzontale; e pressione del dispositivo di pressione su Porta dello strumento inferiore.

La forza di taglio verticale della macchina è progettata per essere 600KN e la velocità di taglio è 10 volte/min. La relazione di forza di forza di taglio applicata è come mostrata in Fig. 6 e la posizione in cui viene applicata la forza di taglio è come mostrata in Fig. 7.

Figura 6—-Shear Force-Time Diagramma

Figura 7— - Shear Force Position Map

Durante il funzionamento della macchina da taglio, il supporto per utensili inferiori è anche sottoposto alla forza di taglio nella direzione orizzontale. L'angolo di taglio del supporto per utensili sulla macchina è progettato per essere 2,5 ° e l'orizzontale Il componente è 600kn × tan2,5 ° = 25,8kn. Allo stesso modo, la forza orizzontale e la sua posizione di applicazione sono mostrate in Fig. 8.

Figura 8— Diagramma della forza di forza orizzontale

Figura 9— - Mappa della posizione della forza orizzontale

Durante il processo di taglio, il supporto per utensili inferiori viene anche sottoposto alla forza trasmessa dal dispositivo di pressione al supporto per utensili inferiori attraverso la piastra di acciaio. La pressione è progettata per essere 15KN. Quindi, la pressione applicata La forza e la sua posizione sono come mostrato nelle Figg. 10 e 11.

Figura 10—-Diagramma del tempo di forza di forza

Figura 11— - Premere la mappa della posizione della forza

La scatola quadrata del supporto per utensili inferiori è principalmente soggetta a due forze di legame durante il processo di lavoro, che sono rispettivamente il vincolo di posizionamento di piccoli passi e i vincoli delle due facce inferiori e vincola tutti i gradi di libertà. I vincoli imposti sono mostrati nelle figure 12 e 13.

Figura 12— - Due vincoli di posizione della piastra per le orecchie

Figura 13— - Fine a due vincoli laterali

Durante il funzionamento della macchina da taglio, la forza di taglio viene trasmessa lungo la direzione della piastra. Come mostrato in Fig. 14, la posizione dell'applicazione è su un nodo lungo la linea del bordo sulla lama inferiore e La direzione dell'applicazione è lungo la direzione positiva dell'asse Y (la forza di taglio applicata è negativa).

Figura 14— - Shear Force Applicazione posizione

La forza orizzontale viene applicata nella stessa posizione dell'applicazione della forza di taglio e viene applicata a un nodo sul bordo superiore della lama inferiore nella direzione positiva lungo l'asse z.

Esistono nove strutture cilindriche progettate sulla piastra di stampa della macchina e il materiale del foglio viene taglio premendo nove strutture cilindriche per applicare la pressione sul foglio. Al fine di facilitare l'applicazione del Carico, l'autore ha cambiato il modello tridimensionale e ha diviso nove facce circolari sul supporto per utensili inferiori per facilitare l'applicazione della forza di pressione. Le nove facce divise sono mostrate in Fig. 15. Viene applicata la forza di pressione Ai nodi delle nove facce da A182 a A189 e A207, la direzione è lungo la direzione positiva dell'asse Y e la posizione di applicazione della forza finale è come mostrato nelle Figure 16.

Figura 15— - Premere la posizione dell'applicazione della forza

Figura 16— Carico applicato

4. Risultato della soluzione

Il modello sopra viene risolto per ottenere la mappa della nuvola di sollecitazione e lo spostamento del diagramma delle nuvole della scatola quadrata del supporto per utensili, come mostrato in Fig. 17 e Fig. 18.

Figura 17— - Cloud di forza

FIGURA 18— - CAMBIAMENTO DI SPOSTAZIONE CLOUD

Come mostrato in Fig. 17 e Fig. 19, lo stress massimo è 202 MPa, che è distribuito nella posizione della costola e la piastra auricolare di posizionamento, e il limite di resistenza alla trazione della ghisa grigia HT250 è di 250 MPa. Pertanto, dal Analisi teorica della resistenza e della rigidità, viene eseguita il taglio del foglio. Il taglio non fa sì che l'assemblaggio della casella del supporto per utensili inferiori cedana o si rompe.

Figura 19— - Posizione di concentrazione di forza

Quando la forza di taglio è 1500KN, la distribuzione dello stress è mostrata in Fig. 20. In questo momento, lo stress nella regione blu chiaro è di 223 MPa, che è vicino alla resa della ghisa grigia HT250, che causa facilmente il materiale a prodotto.

Figura 20— - Distribuzione a forza della scatola quadrata dello strumento inferiore quando la forza di taglio è 1500kn

5. conclusione

In questo documento, basato sul metodo degli elementi finiti, in base alle condizioni di lavoro effettive del componente a scatola quadrata di toolbox inferiori, in base all'accurata istituzione del modello solido, viene selezionato un tipo di unità ragionevole e a Meshing ragionevole viene eseguito per stabilire un modello a elementi finiti, usando ANSYS. Il software esegue un'analisi dello stress. Attraverso l'analisi, la mappa delle nuvole di stress e lo spostamento cambiano il diagramma delle nuvole della scatola quadrata del supporto per utensili inferiori Il montaggio viene ottenuto e la posizione di concentrazione di sollecitazione viene visualizzata visivamente. I risultati dell'analisi mostrano che il fattore di sicurezza della progettazione di scatole quadrate a cassetta degli attrezzi inferiore è moderato e la sua resistenza e rigidità possono soddisfare il lavoro requisiti.