nûçe

Pêşgotin
Bi pêşkeftina teknolojiya ultrasonic re, sepana wê pirtir û berfirehtir e, ew dikare were bikar anîn ku piçikên qirêj ên piçûk paqij bikin, û ew jî dikare ji bo têla metal an plastîkê were bikar anîn. Bi taybetî di hilberên plastîk ên îroyîn de, welding ultrasonic bi piranî tête bikar anîn, ji ber ku avahiyek zirav tête avêtin, xuyang dikare bêkêmasîtir be, û fonksiyona avdana avdanê û xwelîgirtinê jî tête peyda kirin. Sêwirandina hornê ya plastîk a bandorê li ser kalîteya dawîn û kapasîteya hilberînê ya bandorek girîng heye. Di hilberîna metreyên elektrîkê yên nû de, pêlên ultrasonic têne bikar anîn ku rûyên jorîn û jêrîn bi hev re bibin yek. Lêbelê, di dema karanînê de, tê dîtin ku hin amûr li ser makîneyê têne saz kirin û şkandin û di demeke kurt de têkçûnên din çêdibin. Hin hilberên welding yên amûr Rêjeya kêmasiyê zêde ye. Çewtiyên cûrbecûr bandorek berbiçav li ser hilberînê kirine. Li gorî têgihîştinê, pargîdaniyên alavê ji bo amûrkirinê, û bi gelemperî bi riya tamîran dubare ji bo gihîştina nîşanderên sêwiranê, xwedan şiyanên sêwiranê yên kêm in. Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku meriv avantajên xweyên teknolojîkî bikar bînin da ku amûrek domdar û rêbaza sêwirana maqûl pêşve bibin.
2 Prensîbê welding plastîk ultrasonîk
Welding plastîk ultrasonîk rêbazek pêvajoyê ye ku têkela termoplastikan di lerizîna bi zorê ya frekansiyona bilind de bikar tîne, û rûkên welding li hevûdu dixeriqin da ku melzemeyek herêmî ya germa bilind çêbikin. Ji bo ku encamên baş ên ultrasonîk ên baş werin bidestxistin, pêdivî ye ku pêdivî, materyal û pîvanên pêvajoyê hene. Ya jêrîn bi kurtî naskirina bingeha wê ye.
2.1 Pergala welding a plastîk a Ultrasonic
Figureikil 1 dîmenek şematîkî ya pergala jêzêde ye. Enerjiya elektrîkê ji hêla hilberînerê sînyalê û amplifierê hêzê ve tête derbas kirin da ku îşaretek elektrîkê ya alternatîf a frekansa ultrasonîk (> 20 kHz) hilberîne ku li transducer (seramîka piezoelectric) tê bikar anîn. Bi navgîniya transducer ve, enerjiya elektrîkê dibe enerjiya lerizîna mekanîkî, û amplituda lerza mekanîkî ji hêla qurmê ve ji bo amplîtûda xebata guncan tê verast kirin, û dûv re bi yeksanî ji hêla amûrê ve (materyalekirin tooling). Rûberên têkiliyê yên her du materyalên welding bi lerizîna bi zorê ya bi frekansa bilind re rû bi rû dimînin, û germa friction melzemeya germahiya bilind a herêmî çêdike. Piştî sarbûnê, materyal têne hev kirin da ku werin welding.

Di pergala welding de, çavkaniya sînyalê pişkek dorpêçê ye ku tê de dewletek amplifier-ê heye ku aramiya wê ya frekansê û şiyana ajotinê li ser performansa makîneyê bandor dike. Materyal termoplastik e, û sêwirana rûyê hevbeş hewce dike ku meriv bifikire ka meriv çawa zû û zû germ û dîk çêdike. Transductor, horn û serê amûran hemî ji bo analîzkirina hêsan a têkeliya lerzên wan dikare wekî avahiyên mekanîkî bêne hesibandin. Di welding plastîk de, lerizîna mekanîkî di teşeya pêlên dirêjahî de tê veguheztin. Meriv çawa enerjiyê bi bandor veguhêzîne û amplitude eyar bike xala sereke ya sêwiranê ye.
2.2 Serê amûrê
Serê amûrê wekî navgîniya têkiliyê ya di navbera makîna welding a ultrasonîk û materyalê de kar dike. Fonksiyona wêya sereke ew e ku hejîna mekanîzmayî ya dirêjahî ya ku ji hêla variator ve hatî hilberandin bi yeksanî û bi bandor bigihîne materyalê. Materyalê ku tê bikar anîn bi gelemperî alloyona alumînyûmê ya bi kalîte an jî tewra titanê ye. Ji ber ku sêwirana materyalên plastîkî gelek diguhere, xuyang pir cûda ye, û serê amûrê neçar e ku li gorî wê biguhere. Pêdivî ye ku teşeya rûyê xebatê bi materyalê re baş were hevaheng kirin, da ku dema lerzok zirarê nede plastîkê; di heman demê de, divê frekansa qayîm a dirêjahiya dirêjahî ya yekem-rêzê bi frekansa derketina makîneya welding were hevaheng kirin, nexwe dê enerjiya lerizînê di hundur de were xerckirin. Dema ku serê amûrê dilerizîne, tevliheviya stresa herêmî pêk tê. Meriv çawa van avahiyên herêmî baştir dike jî ramanek sêwiranê ye. Vê gotarê çawa serokên amûra sêwirana ANSYS sepandin da ku pîvanên sêwiranê û toleransên çêkirinê baştir bikin.
3 sêwirana amûrkirina welding
Wekî ku berê jî hate gotin, sêwirana alavê welding pir girîng e. Li Çînê gelek dabînkerên alavên ultrasonîk hene ku amûrên xweyên jêzêdanê hilberînin, lê beşek berbiçav ji wan teqlîd in, û dûv re jî ew bi domdarî diceribînin û diceribînin. Bi navgîniya vê rêbaza verastkirinê ya dubare, hevrêziya amûr û frekansa alavê tête peyda kirin. Di vê kaxezê de, rêbaza hêmana fînansê dikare were bikar anîn ku dema sêwirana amûrê sêwiranê diyar bike. Encama testa amûrê û xeletiya frekansa sêwiranê tenê% 1 e. Di heman demê de, ev kaxez têgîna DFSS (Sêwirana Ji Bo ixeş Sîgma) destnîşan dike ku sêwirana amûrê çêtir û xweş dike. Têgîna sêwirana 6-Sigma ev e ku di pêvajoya sêwiranê de ji bo sêwirana armancgirtî bi tevahî dengê xerîdar berhev dike; û pêş-berçavgirtina deviyên gengaz ên di pêvajoya hilberandinê de ji bo ku kalîteya hilbera dawîn di astek maqûl de belav bibe. Pêvajoya sêwiranê di jimar 2. de tê xuyang kirin. Ji pêşveçûna nîşanên sêwiranê dest pê dike, avahî û pîvanên amûran di destpêkê de li gorî ezmûna heyî têne sêwirandin. Modela parametrîk di ANSYS de tê saz kirin, û dûv re jî modela bi rêbaza sêwirana ceribandina simulê (DOE) tête diyar kirin. Parametreyên girîng, li gorî hewcedariyên xurt, nirxê diyar dikin, û dûv re jî rêbaza bin-pirsgirêkê bikar tînin ku pîvanên din baştir bikin. Dema ku di hilberîn û karanîna alavê de bandora materyal û pîvanên jîngehê li ber çavan digire, ew jî bi toleransan re hatiye sêwirandin da ku hewcedariyên lêçûnên çêkirinê pêk bîne. Di dawiyê de, sêwirana çêkirin, ceribandin û teoriya ceribandinê û xeletiya rastîn, da ku hûn nîşanên sêwiranê yên ku radestkirî bicîh bînin. Destpêka gav-bi-gav berfireh a jêrîn.
3.1 Sêwirana teşe geometrîk (damezrandina modelek parametrîk)
Sêwirandina alavê weldingê pêşî şekl û avahiya wê ya geometrîkî ya nêzikî destnîşan dike û ji bo analîzkirina paşîn jî modelek parametrîkî saz dike. Figureikil 3 a) sêwirana amûreka jêzêdanê ya herî gelemperî ye, ku tê de hejmarek Groxên U-teşe li ser rêça lerizînê li ser materyalek nêzîkê kuboîdî têne vekirin. Pîvanên tevahî dirêjahiyên dîrektîfên X, Y û Z ne, û dîmenên tenişta X û Y bi gelemperî bi mezinahiya perçeya xebitandinê re têne qiyas kirin. Dirêjahiya Z bi nîvê dirêjahiya pêla ultrasonîk e, ji ber ku di teoriya lerizîna kevneşopî de, frekansa axî ya rêza yekem a tiştê dirêjkirî bi dirêjahiya wê tête diyar kirin, û dirêjahiya nîv-pêl bi rasterast bi akustik re tête hev frekansa pêlê. Ev sêwiran hatiye dirêj kirin. Bikaranîn, ji belavkirina pêlên deng re feyde ye. Armanca Grooveya U-teşe kêmkirina windabûna lerizîna lateral alavê ye. Rewş, pîvan û hejmar li gorî mezinahiya giştî ya amûran têne diyar kirin. Tê dîtin ku di vê sêwiranê de, kêm parametre hene ku bi azadî werin rêkûpêk kirin, ji ber vê yekê me li ser vê bingehê çêtirkirin çêkirine. Jimar 3 b) amûrek nû hatî sêwirandin e ku ji sêwirana kevneşopî yek parametreyek mezinahîtir e: radyoya kevanê derve R. Digel vê yekê, dirûv li ser rûyê xebitandina amûreyê hatiye dirûtin ku bi rûyê perçeya plastîk re hevkariyê bike, ku ji bo veguheztina enerjiya lerizînê û parastina pargîdaniyê ji zirarê feyde ye. Ev model bi rêkûpêk di ANSYS de, û piştra sêwirana ezmûnî ya paşîn bi parametre tête model kirin.
3.2 Sêwirana ezmûnî ya DOE (diyarkirina pîvanên girîng)
DFSS ji bo çareserkirina pirsgirêkên endezyariya pratîkî tê afirandin. Ew li dû kamilbûnê nahêle, lê bi bandor û xurt e. Ew ramana 6-Sigma vedigire, nakokiya sereke digire, û dev ji "99.97%" berdide, di heman demê de hewce dike ku sêwiran li hember guherbariya hawîrdor pir berxwedêr be. Ji ber vê yekê, berî çêkirina optimîzasyona pîvana hedef, divê ew yekem were nişandan, û mezinahiya ku bandorek girîng li ser avahiyê heye divê were hilbijartin, û nirxên wan li gorî prensîba qewînbûnê bêne diyar kirin.
3.2.1 DOE mîhengê parametreyê û DOE
Parametreyên sêwiranê teşeya amûran û pozîsyona mezinahiyê ya G-teşe, hwd., Tevahî heşt in. Parametera hedef frekansa lerizîna axî ya rêza yekem e ji ber ku ew bandora herî mezin li ser têl heye, û stresa herî zêde ya komkirî û cûdahiya di pêlika rûbera kar de wekî guhêrbarên dewletê bi sînor in. Li gorî ezmûnê, tê texmîn kirin ku bandora pîvanan li ser encaman xêzik e, lewma her faktor tenê li du astan, bilind û nizm tê saz kirin. Navnîşa pîvan û navên pêwendîdar li jêr e.
DOE di ANSYS de bi karanîna modela parametrîk a berê hatî saz kirin tête kirin. Ji ber hûrgelên nermalavê, DOE-ya tev-faktor tenê dikare 7 pîvanan bikar bîne, dema ku modela 8 parametre hene, û analîza ANSYS-ê ya encamên DOE-ê wekî nermalava 6-sigma-ya profesyonel ne berfireh e, û nikare danûstendinê bike. Ji ber vê yekê, em APDL bikar tînin ku xelekek DOE binivîsin da ku encamên bernameyê hesab bikin û derxînin, û dûv re daneyê ji bo analîzê têxin Minitab.
3.2.2 Analîza encamên DOE
Analîza DOE ya Minitab di Figureikil 4 de tê xuyang kirin û analîza faktorên bandorker û analîza danûstendinê ya sereke vedigire. Analîza faktorê bandorker a sereke tête bikar anîn ku diyar bike ka kîjan guherînên guhêrbar ên sêwiranê li ser guherbarê hedef bêtir bandor dikin, bi vî rengî nîşan dide ka kîjan guherbarên sêwiranê yên girîng in. Hingê pêwendiya di navbera faktoran de tête analîz kirin ku asta faktoran diyar bike û di navbera guherbarên sêwiranê de pileya hevberdanê kêm bike. Gava ku faktoriyek sêwiranê pir an kêm be, pileya guherîna faktorên din bidin ber hev. Li gorî aksîoma serbixwe, sêwirana çêtirîn bi hev re nayê girêdan, ji ber vê yekê asta ku kêmtir guhêrbar e hilbijêrin.
Di vê kaxezê de encamên analîzê yên alavê welding in: Parametreyên sêwiranê yên girîng radyoya kevanê derveyî û firehiya hêlînê ya amûrê ne. Asta her du pîvanan "bilind" e, ango radius di DOE de nirxek mezin digire, û firehiya groove jî nirxek mezin digire. Parametreyên girîng û nirxên wan hatin diyarkirin, û dûv re çend parametreyên din hatin bikar anîn ku sêwiranê li ANSYS çêtir bikin da ku frekansa amûran li gorî frekansa xebitandina makîna salixdanê verast bikin. Pêvajoya optimîzasyonê wekî jêrîn e.
3.3 Optimîzasyona pîvana hedef (frekansa tooling)
Mîhengên pîvana optimîzasyona sêwiranê mîna yên DOE ne. Cûdahî ev e ku nirxên du parameterên girîng hatine diyarkirin, û sê parametreyên din bi taybetmendiyên materyalê re, ku wekî deng têne hesibandin û nayên çêtir kirin, têkildar in. Sê parametreyên mayî yên ku dikarin werin verastkirin, pozîsyona axî ya hêlînê, dirêjahî û firehiya alavê ne. Optîmîzasyon di ANSYS-ê de, ku di pirsgirêkên endezyariyê de rêbazek pir tête bikar anîn, rêbaza nêzikbûna binê pirsgirêkê bikar tîne, û pêvajoya taybetî ji holê radibe.
Hêjayî gotinê ye ku karanîna frekansê wekî guhêrbara armanc di operasyonê de jêhatîbûnek piçûk hewce dike. Ji ber ku gelek pîvanên sêwiranê û cûrbecûr cûrbecûr cûrbecûrbûnek heye, awayên lerizînê yên amûran di nav frekansa balkêş de pir in. Ger encama analîza modê rasterast were bikar anîn, ew dijwar e ku meriv moda axî ya rêza yekem bibîne, ji ber ku dema ku pîvan diguherin, ango rêziknameya frekansa xwezayî ya ku bi moda orjînal re diguhere, interleaving ya rêza modal dikare pêk were. Ji ber vê yekê, vê kaxezê pêşî analîza modal qebûl dike, û dûv re jî ji bo stendina bersiva frekansê rêbaza superposasyona modal bikar tîne. Bi dîtina nirxa lûtkeyê ya bendava bersiva frekansê, ew dikare frekansa modal a têkildar misoger bike. Ev di pêvajoya optimîzasyona otomatîkî de pir girîng e, ji holê rakirina hewceyê ku bi destan modalîte were diyar kirin.
Piştî ku optimîzasyon xilas bû, frekansa xebata sêwiranê ya amûran dikare pir nêzîkê frekansa armanc be, û çewtî ji nirxa toleransê ya ku di optimîzasyonê de hatî diyar kirin kêmtir e. Di vê nuqteyê de, sêwirana amûrê di bingeh de tête diyarkirin, dûv re ji bo sêwirana hilberînê toleransên çêkirin.
3.4 Sêwirana tehemulê
Sêwirana avahiyê ya giştî piştî ku hemî pîvanên sêwiranê hatine diyar kirin temam dibe, lê ji bo pirsgirêkên endazyariyê, nemaze dema ku lêçûnê hilberîna girseyî tê hesibandin, sêwirana tehemûlê girîng e. Mesrefa rastbûna kêm jî kêm dibe, lê kapasîteya ku metrikên sêwiranê bicîh tîne ji bo hesabên hejmarî hesabên îstatîstîkî hewce dike. Di ANSYS de Sîstema Sêwirana PDS-ê dikare çêtirîn têkiliya di navbera toleransa pîvana sêwiranê û toleransa pîvana hedef de baştir analîz bike, û dikare pelên rapora têkildar ên têkildar çêbike.
3.4.1 Sazkirin û hesabên parametreyê PDS
Li gorî ramana DFSS, pêdivî ye ku tehlîlkirina tehmûlê li ser pîvanên sêwiranê yên girîng were kirin, û tehemûlên din ên gi cantî bi ezmûnî têne diyar kirin. Rewşa di vê kaxezê de pir taybetî ye, ji ber ku li gorî qabîliyeta maşîneyê, tehemula çêkirina pîvanên sêwirana geometrîk pir piçûk e, û bandora wê hindik e li ser frekansa amûriya dawî; dema ku pîvanên materyalên xav ji ber dabînkeran pir ciyawaz in, û bihayê madeyên xav Zêdetirî% 80 mesrefa pêvajoyê ya amûran digire. Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku ji bo taybetmendiyên materyalê rêzek toleransa maqûl were danîn. Taybetmendiyên materyalê yên têkildar di vir de dendikî, modulûma esebûnê û leza belavbûna pêla deng in.
Analîza Toleransê di ANSYS-ê de nimûneya nezikî ya Monte Carlo bikar tîne da ku ji rêbaza Hypercube ya Latînî nimûneyekê bike ji ber ku ew dikare belavkirina xalên nimûneyê yeksantir û maqûltir bike, û ji hêla kêmtir xalan ve têkiliyek çêtir peyda bike. Ev kaxez 30 xalan destnîşan dike. Bawer bikin ku toleransên sê parametreyên maddî li gorî Gauss têne belav kirin, di destpêkê de tixûbek jorîn û jêrîn tê dayîn, û paşê jî di ANSYS de tê hesibandin.
3.4.2 Analîzkirina encamên PDS
Bi navgîniya hejmartina PDS-ê, nirxên guhêrbar ên hedef ku bi 30 xalên nimûneyê re têkildar in têne dayîn. Belavbûna guherbarên armanc nezan e. Parameters dîsa bi karanîna nermalava Minitab têne saz kirin, û frekans di bingeh de li gorî belavkirina normal tête belav kirin. Ev teoriya îstatîstîkî ya tehlîlkirina tehmûlê misoger dike.
Hesabkirina PDS ji guherbara sêwiranê ve berfirehiya toleransê ya guhêrbara hedef formulek guncan dide: li ku y guhêrbara hedef be, x guhêrbar ya sêwiranê ye, c kêşeya pêwendiyê ye, û i jî hejmar guhêrbar e.

Li gorî vê, toleransa hedef dikare li her guhêrbarê sêwiranê were peywirdarkirin ku karê sêwirana tehemûlê biqedîne.
3.5 Piştrastkirina ezmûnî
Beşa pêşîn pêvajoya sêwiranê ya tevahî amûrê welding e. Piştî bidawîbûnê, materyalên xav li gorî toleransên maddî yên ku ji hêla sêwiranê ve hatine destûr kirin têne kirîn, û paşê radestî hilberînê dibin. Testkirina frekans û modal piştî ku hilberîn xilas bû tê kirin, û rêbaza testê ya ku hatî bikar anîn rêbaza ceribandina sniper ya herî hêsan û herî bibandor e. Ji ber ku nîşana herî têkildar frekansa moda axî ya rêza yekem e, sansorê lezkirinê bi rûyê kar ve tête girêdan, û dawiya din bi rêça axî ve tête xistin, û frekansa rastîn a amûrkirinê bi analîzkirina spektralî tête peyda kirin. Encama simulasyonê ya sêwiranê 14925 Hz e, encama testê 14954 Hz e, çareseriya frekansê 16 Hz e, û çewtiya herî zêde ji% 1 kêmtir e. Ew tê dîtin ku durustbûna simulasyona hêmana fînalê di hesabkirina modal de pir zêde ye.
Piştî derbaskirina ceribandina ezmûnî, amûr li ser makîneya welding a ultrasonîk tê hilberandin û civîn. Rewşa berteka baş e. Kar ji zêdeyî nîv salê stabîl e, û rêjeya bawernameya welding bilind e, ku ji jiyana karûbarê sê-mehî ya ku ji hêla çêkerê alavên gelemperî ve hatî soz dan derbas bûye. Ev nîşan dide ku sêwiran serfiraz e, û pêvajoya çêkirinê çend caran nehatiye guherandin û sererast kirin, ku dem û hêza mirov tê de dimîne.
4 Encam
Vê kaxezê bi prensîpa welding plastîk ultrasonic dest pê dike, bi kûrahî bala teknîkî ya welding digire, û têgîna sêwirana alavên nû pêşniyar dike. Dûv re fonksiyona simulasyona bihêz a hêmana fînansê bikar bînin da ku sêwiranê konkret analîz bikin, û ramana sêwirana 6-Sigma ya DFSS destnîşan bikin, û bi navgîniya ANSYS DOE sêwirana ceribandî û analîzkirina tehmûla PDS-ê ve pîvanên girîng ên sêwiranê kontrol bikin da ku sêwirana bihêz pêk bînin. Di dawiyê de, amûr carek bi serfirazî hate çêkirin, û sêwirana ji hêla ceribandina frekansiyona ceribandî û verastkirina hilberîna rastîn ve maqûl bû. Her weha ew îsbat dike ku ev koma rêbazên sêwiranê pêkan û bi bandor e.


Dema şandinê: Nov-04-2020