Eindige elementanalyse van een vierkante doos met lagere gereedschapshouder op basis van ANSYS

In de mechanische schuifmachine van de Q11-serie, zoals weergegeven in figuur 1, zijn de onderste gereedschapshouder en de vierkante doos de belangrijkste krachtontvangende onderdelen. Tijdens het vel snijproces wordt de square -assemblage van de lagere gereedschapshouder onderworpen aan Verticale neerwaartse afschuifkracht. De horizontale componentkracht gegenereerd door de afschuifhaakhoek, de dringende kracht uitgeoefend op het persenapparaat en dergelijke. Daarom is het in het ontwerpproces noodzakelijk om ervoor te zorgen dat De sterkte en stijfheid van het lagere gereedschapsblokkeervierdoos voldoet aan de vereisten, en de sterkte en stijfheid van het lagere gereedschapsblok moeten worden geanalyseerd nadat het structurele ontwerp is voltooid.

Figuur 1

Met de continue ontwikkeling van computertoepassingstechnologie is eindige -elementenanalyse veel gebruikt om dergelijke problemen op te lossen. In dit artikel wordt de eindige elementanalysesoftware ANSYS gebruikt om de eindige -elementanalyse uit te voeren van de vierkante gereedschapskist en de spanningsverdeling en krachtverplaatsingsverandering worden verkregen.

1. Modelvereenvoudiging

Omdat het originele model een groot aantal schroefdraadgaten heeft, gaten en afgeronde hoeken positioneert en deze details weinig effect hebben op de kracht, is het oorspronkelijke model vereenvoudigd en worden de originele threaded -gaten weggelaten (vooral de schroefdraadgaten van het montageblade worden verwijderd), kenmerken zoals kleine positioneringsgaten en afgeronde hoeken, het vereenvoudigde schema van voor-tot-back van het model wordt getoond in figuren 2 tot 4.

Gezien het feit dat het schuifproces van het gereedschap op de stalen plaat een voorbijgaand dynamisch probleem is tijdens het werkproces, is de LS-DYNA-module in de Software ANSYS van het algemene eindige-elementen geselecteerd. De module -oplosser is geschikt Voor het berekenen van de impact, problemen met botsing en metalen plastic vormingsproblemen.

Figuur 2--Voordat u het model vereenvoudigt

Figuur 3— - Nadat het model is vereenvoudigd

Afbeelding 4— - Toegang aan het 3D -model met onderste gereedschapsbox - Box met onderste gereedschap

2. Materiële definitie en meshing

De onderste gereedschapshouder en het vierkante doosmateriaal is HT250 grijs gietijzer. Volgens de informatie is de elastische modulus van het materiaal 1.410 11Pa, de verhouding van de Poisson is 0,28 en de materiaaldichtheid is 7 800 kg/m3.

Selecteer het type modeleenheid en beschouw het model als een 3D solide model, dus kies Solid 164 -eenheid met 8 knooppunten. Gezien de lengte, breedte en hoogte van het model, en om de berekeningsnauwkeurigheid te verbeteren en de Berekeningstijd, het model wordt verdeeld door elke eenheidsgrootte van 0,02 m te selecteren. Het meshing -resultaat wordt getoond in figuur 5.

Afbeelding 5— - Lower gereedschapshouder vierkant doos rooster diagram

3. Toepassing van grensbelasting

Tijdens het werkproces dragen de lagere gereedschapshouder en de vierkante doos voornamelijk de krachten in drie richtingen, namelijk: verticale neerwaartse afschuifkracht; horizontale schuifkrachtcomponent; en druk van het dringende apparaat naar de Lagere gereedschapshouder.

De verticale afschuifkracht van de machine is ontworpen als 600 kn en de afschuifsnelheid is 10 keer/min. De toegepaste afschuifkracht-tijdrelatie is zoals getoond in Fig. 6, en de positie waarop de afschuifkracht wordt uitgeoefend, is zoals getoond in Fig. 7.

Figuur 6—-Shear Force-Time Diagram

Figuur 7— - Shear Force Position Map

Tijdens de werking van de schuifmachine wordt de onderste gereedschapshouder ook onderworpen aan de snijkracht in de horizontale richting. De snijhoek van de gereedschapshouder op de machine is ontworpen als 2,5 ° en de horizontale Component is 600Kn × Tan2,5 ° = 25,8kn. Evenzo worden de horizontale kracht en zijn toepassingspositie getoond in figuur 8.

Figuur 8—-Horizontaal kracht-tijd diagram

Figuur 9— - Horizontale krachtpositiekaart

Tijdens het schuifproces wordt de onderste gereedschapshouder ook onderworpen aan de kracht die van het persenapparaat naar de onderste gereedschapshouder door de stalen plaat wordt verzonden. De druk is ontworpen om 15kn te zijn. Vervolgens de toegepaste druk kracht en zijn positie zijn zoals getoond in Fig. 10 en 11.

Figuur 10-Druk op kracht-tijd diagram

Figuur 11 - Kaart van de krachtpositiekaartdrukken

De vierkante doos met lagere gereedschapshouder wordt voornamelijk onderworpen aan twee bindingskrachten tijdens het werkproces, die respectievelijk de beperking zijn van het positioneren van kleine stappen en de beperkingen van de onderste twee gezichten, en het beperken van alles graden van vrijheid. De opgelegde beperkingen worden getoond in figuren 12 en 13.

Figuur 12— - Twee oorstukpositie beperkingen

Figuur 13— - Lower End Two Side -beperkingen

Tijdens de werking van de schuifmachine wordt de afschuifkracht overgebracht langs de breedte -richting van de plaat. Zoals getoond in Fig. 14, bevindt de toepassingspositie zich op een knooppunt langs de randlijn op het onderste mes en de De toepassingsrichting is in de positieve richting van de Y -as (de uitgeoefende afschuifkracht is negatief).

Figuur 14— - Shear Force Toepassing Positie

De horizontale kracht wordt uitgeoefend op dezelfde positie als de afschuifkrachttoepassing en wordt uitgeoefend op een knoop op de bovenrand van het onderste mes in de positieve richting langs de Z -as.

Er zijn negen cilindrische structuren ontworpen op de drukplaat van de machine en het plaatmateriaal wordt geschoren door negen cilindrische structuren te drukken om druk op het blad uit te oefenen. Om de toepassing van de Belasting, de auteur veranderde het driedimensionale model en verdeelde negen cirkelvormige gezichten op de onderste gereedschapshouder om de toepassing van de dringende kracht te vergemakkelijken. De negen verdeeld gezichten worden getoond in Fig. 15. De dringende kracht wordt uitgeoefend Naar de knooppunten van de negen gezichten van A182 tot A189 en A207, is de richting langs de positieve richting van de Y -as en de positie van de uiteindelijke kracht is zoals getoond in figuren 16.

Figuur 15 - Positie van krachttoepassingstoepassing

Figuur 16— - toegepaste belasting

4. Resultaat oplossing

Het bovenstaande model is opgelost om de spanningswolkkaart te verkrijgen en het verplaatsingsveranderingswolkdiagram van de vierkante doos met onderste gereedschapshouder, zoals getoond in Fig. 17 en Fig. 18.

Figuur 17— - Stress Cloud

Figuur 18— - Displacement Wijzig wolk

Zoals getoond in Fig. 17 en Fig. 19, is de maximale spanning 202 MPa, die wordt verdeeld op de positie van de rib en de positioneringsoorplaat, en de treksterkte limiet van het HT250 grijs gietijzer is 250 MPa. Daarom van de Theoretische analyse van sterkte en stijfheid, het schuif van de plaat wordt uitgevoerd. Snijden zorgt er niet voor dat de lagere gereedschapshouder in de montage oplevert of breken.

Figuur 19— - Stress -concentratiepositie

Wanneer de afschuifkracht 1500 kn is, wordt de spanningsverdeling getoond in Fig. 20. Op dit moment is de spanning in het lichtblauwe gebied 223 MPa, dat dicht bij de opbrengst van het HT250 grijze gietijzer ligt, dat gemakkelijk het materiaal veroorzaakt tot opbrengst.

Afbeelding 20— - Stressverdeling van de vierkante doos met onderste gereedschap wanneer de afschuifkracht 1500 Kn is

5. Conclusie

In dit artikel, op basis van de eindige -elementenmethode, gebaseerd op de werkelijke werkomstandigheden van de component met lagere toolbox squarebox, op basis van de nauwkeurige vestiging van het solide model, is een redelijk type eenheid geselecteerd en een Redelijk meshing wordt uitgevoerd om een ​​eindig -elementmodel op te zetten, met behulp van ANSYS. De software voert stressanalyse uit. Door analyse, de spanningswolkkaart en het verplaatsingsverandering wolkdiagram van de vierkante doos met onderste gereedschapshouder Assemblage wordt verkregen en de spanningsconcentratiepositie wordt visueel weergegeven. De analyseresultaten tonen aan dat de veiligheidsfactor van het ontwerp van de lagere gereedschapskist Square Box matig is en dat de sterkte en stijfheid ervan kunnen voldoen aan het werk voorwaarden.