numero Sfoglia:35 Autore:Editor del sito Pubblica Time: 2023-08-15 Origine:motorizzato
Il telaio è il componente chiave del macchina piegatrice.La rigidità del telaio influisce direttamente sulle prestazioni di sicurezza e sulla precisione di flessione della macchina.Come bilanciare la qualità e il costo è sempre stata la direzione del progettista.La piegatrice della serie A è un modello che l'azienda ha introdotto e promosso all'estero all'inizio degli anni '80 con tecnologia avanzata.La serie di piegatrici è semplice, pratica e ha un basso tasso di guasto.Sono profondamente amato dagli utenti e sono sempre stati i prodotti caldi dell'azienda.Poiché la macchina è stata progettata prima degli anni '80, all'epoca era limitata al sistema di progettazione e al livello di software e hardware del computer.A quel tempo, il design era fondamentalmente basato sul tradizionale metodo convenzionale della meccanica dei materiali.Per le parti strutturali saldate su larga scala del telaio della macchina piegatrice.Il punto di concentrazione dello stress non può essere calcolato con precisione e approssimativo viene spesso utilizzato il metodo dell'ipotesi e il risultato del calcolo è molto approssimativo.Per assicurare, i progettisti spesso aggiungono valori di esperienza artificiale, che aumentano il fattore di sicurezza, risultando in apparecchiature molto ingombranti, che consuma materiali e aumenta la difficoltà di produzione.
2.1 Struttura della macchina
La piegatrice serie A è la struttura di trasmissione superiore, come mostrato nella Figura 1. Composta principalmente dalle seguenti parti:
Figura 1——Una piegatrice serie
Cremagliera: saldata da una spessa lamiera d'acciaio, composta principalmente da trave superiore, piastre laterali sinistra e destra e travi inferiori, utilizzata per il fissaggio di vari componenti come cilindro dell'olio, binario di guida e matrice inferiore.
Cursore: la struttura complessiva in lamiera d'acciaio spessa è collegata al cilindro dell'olio e alla rotaia di guida, e l'estremità inferiore è fissata con lo stampo superiore, e il cilindro di lavoro guida il movimento alternativo superiore e inferiore per completare la piegatura del foglio.
Cilindro: fornisce la forza di piegatura necessaria per piegare il foglio e spinge il cursore a muoversi su e giù.
Barra di bilanciamento: assicurati che il dispositivo di scorrimento funzioni in modo sincrono a sinistra ea destra.
Guida di scorrimento: fissata sul telaio per limitare il movimento del cursore.
2.2 Oggetto della ricerca
Le piegatrici della serie A attualmente prodotte dall'azienda hanno diverse specifiche.Questo documento seleziona la piegatrice A3.1m×1000kN più venduta e rappresentativa per la ricerca e l'analisi.L'oggetto della ricerca è il corpo del telaio con la maggior parte dei materiali.La figura 2 è uno schema di modellazione tridimensionale del telaio della piegatrice serie A.È saldato da una spessa lamiera d'acciaio e diviso in tre parti: la trave superiore, il lato sinistro e destro piastre e la trave inferiore.La trave superiore è una struttura a doppia piastra per il montaggio dell'azionamento.Il cilindro dell'olio;la trave inferiore è un'intera struttura in lamiera d'acciaio spessa per ricevere la forza di carico dello stampo inferiore;viene utilizzata la piastra laterale per collegare la trave superiore e la trave inferiore, e la piastra laterale è dotata di una gola a forma di C per l'alimentazione.
Figura 2: modello 3D del rack
Il telaio della piegatrice è saldato.Se la struttura di saldatura viene utilizzata durante la modellazione, è necessario considerare fattori come il tipo di saldatura tra le piastre di acciaio, che aumenteranno notevolmente la complessità del calcolo processi.Per facilitare la generazione e il controllo della rete, il modello è garantito.La geometria e le proprietà meccaniche sono simili alla situazione reale e vengono apportate le seguenti semplificazioni:
(1) Generazione del modello di una singola parte per il modello di rack;
(2) Per avvicinarsi alla situazione di saldatura effettiva, tutte le saldature sono smussate;
(3) Eliminare le strutture fini come fori di processo, fori filettati e nervature che influiscono meno sulla resistenza e sulla rigidità.
3.1 Proprietà meccaniche dei materiali
Le cremagliere sono tutte saldate dal piatto d'acciaio Q235.I parametri meccanici della lamiera d'acciaio Q235 sono i seguenti:
Modulo elastico E=210GPa;
Rapporto di Poisson μ = 0,28;
Densità ρ = 7,8 × kg/m3;
Carico di snervamento σs = 235 MPa;
Sollecitazione ammissibile [σ] = 160 MPa.
3.2 Carico del rack e descrizione dei vincoli
Il carico della piegatrice nel lavoro effettivo viene modificato.La pressione della bombola viene aumentata gradualmente dal valore zero e la pressione viene abbassata dopo il picco e quindi scaricata.Poiché viene eseguita l'analisi lineare statica, il il carico è trattato come un carico statico.La massima forza di flessione della trave superiore del telaio quando sottoposta a 3 cilindri è di 1000 kN, di cui 400 kN assegnati ai cilindri sinistro e destro, 200 kN assegnati al cilindro centrale, e la direzione è verticale verso l'alto;la trave inferiore è soggetta alla trasmissione del cursore e della matrice inferiore.Tutte le forze di flessione verso il basso, la direzione è verticale verso il basso.
Il telaio è fissato al suolo.Sebbene il telaio sia fissato da bulloni di ancoraggio, i bulloni di ancoraggio limitano solo la direzione della traslazione della superficie inferiore e non hanno una grande influenza sull'accuratezza dell'analisi strutturale.La parte inferiore del piede limita il suo pieno vincolo, come mostrato nella Figura 3.
Figura 3——Carico e vincoli del rack
3.3 Divisione della griglia
Il meshing è un passaggio molto importante nell'analisi degli elementi finiti.La qualità della mesh è direttamente correlata all'accuratezza dei risultati del calcolo degli elementi finiti e anche il risultato non è valido.La funzione agli elementi finiti di Il software SolidWords viene utilizzato per dividere la mesh e il modello.Diviso in 30170 unità, il modello a elementi finiti del telaio è mostrato nella Figura 4.
Figura 4——Rack meshing
Attraverso il calcolo e l'analisi del software SolidWords, si ottengono lo spostamento in direzione Y e il diagramma della nuvola di stress del telaio, come mostrato in Figura 5 e Figura 6. I risultati mostrano che la deformazione massima in Y la direzione a pieno carico del telaio è di 2,43 mm nella parte superiore della trave superiore.Nel lavoro effettivo, lo spostamento della trave superiore rientra nell'intervallo di deformazione elastica del materiale, il che ha scarso effetto sulla precisione della macchina, quindi al valore di spostamento non si presta molta attenzione.
Figura 5——Mappa delle nuvole di spostamento in direzione Y
Figura 6——Nuvola di stress del rack
La sollecitazione massima del telaio è di 169 MPa nell'angolo arrotondato della gola a forma di C della piastra laterale, che supera di 160 MPa la sollecitazione ammissibile del materiale del telaio in lamiera d'acciaio Q235.Nel lavoro vero e proprio, la parte danneggiata è giusta qui, visibile presto.C'è una mancanza di design.
In risposta alle carenze del progetto originale, il progetto originale è stato migliorato.
Secondo il diagramma della nuvola di sollecitazione del telaio della Fig. 6, la sollecitazione massima del telaio appare nell'angolo inferiore della gola a forma di C della piastra laterale.Come si evince dalle caratteristiche del progetto originale (Fig. 7), il Gola a forma di C della piastra laterale del telaio.Il raggio del raccordo inferiore è R120 e il raccordo superiore è R200.Secondo l'esperienza reale, la modifica del cambio del raccordo al raccordo superiore non influisce sul normale utilizzo della pressa freno.Dopo il miglioramento, la sollecitazione massima del telaio è di 149 MPa attraverso l'analisi del software e l'effetto è evidente.Si può vedere che con una leggera ottimizzazione, lo stress massimo del telaio scende immediatamente all'interno l'intervallo di sollecitazione ammissibile del materiale.
Figura 7——Caratteristica del progetto originale
Al fine di perseguire le imperfezioni, continuare a condurre ricerche approfondite sul design originale.Il progettista originale riteneva inoltre che la gola a forma di C del pannello laterale del rack fosse la parte più debole del telaio.Per il bene di sicurezza, il progettista ha aggiunto un rinforzo alla gola del pannello laterale per ridurre in una certa misura la gola a forma di C.Il rischio di screpolature alla bocca.Tuttavia, dal punto di vista della meccanica dei materiali, aumentando la le nervature di rinforzo non danno il massimo valore d'uso del materiale.Cerca di eliminare le nervature di rinforzo sulla base dell'ottimizzazione degli angoli arrotondati, quindi calcola e analizza e la sollecitazione massima del telaio è di 155 MPa. Sempre nell'angolo inferiore della gola a forma di C, lo spostamento massimo in direzione Y è di 2,54 mm.Sebbene la massima sollecitazione dopo la rimozione del rinforzo della nervatura, è ancora all'interno dell'intervallo di sollecitazione ammissibile del Materiale.Si può vedere che sebbene il design originale delle nervature abbia un certo effetto, ma l'effetto non è ovvio, ma molte materie prime e ore di lavoro di assemblaggio e saldatura vengono sprecate, può essere considerato annullato. Tuttavia, considerando che questa serie di modelli viene prodotta da più di 30 anni, il volume di vendita è di quasi 10.000 unità e gli utenti sono molti.Se le costole vengono cancellate ora, gli utenti saranno sospettosi di tagliare gli angoli.A a tal fine, ulteriore ottimizzazione, sulla base del non variare il peso della macchina, il materiale della nervatura originale viene 'trapiantato' sulla piastra laterale, la nervatura di rinforzo viene rimossa e la larghezza della piastra laterale viene opportunamente ampliato.In questo modo, il valore massimo di utilizzo del materiale è completamente utilizzato e la resistenza e la rigidità della macchina sono notevolmente aumentate a condizione che il peso della macchina sia costante e la aumento di resistenza e rigidità significa che le prestazioni complessive della macchina sono migliorate.
In base ai dati di progettazione ottimizzati, è stato eseguito il test del prototipo.È stato dimostrato che la piegatrice ottimizzata ha ottenuto buoni risultati.Senza modificare il peso della macchina, la rigidità della macchina è aumentato del 20%, il che può far risparmiare molto tempo di assemblaggio e saldatura e ha un buon valore economico.Si può vedere che il design informatico tradizionale o l'esperienza è difficile da soddisfare i requisiti di ottimizzazione.Il finito Il software element può essere utilizzato per ottimizzare facilmente il design e produrre i migliori prodotti di qualità con la minor quantità di materiali.
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