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 horn li ser makîneyê têne saz kirin û şkandin û di demek kurt de têkçûnên din çêdibin. Hinek qornê jêzêdanê Rêjeya kêmasiyê zêde ye. Çewtiyên cûrbecûr bandorek berbiçav li ser hilberînê kirine. Li gorî têgihîştinê, pargîdaniyên alavê ji bo horn, û bi gelemperî bi riya tamîran dubare ji bo gihîştina nîşanderên sêwiranê xwediyê şiyanên sêwiranê ne. Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku meriv avantajên xweyên teknolojîkî bikar bînin da ku horna 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, enerjiya elektrîkê dibe enerjiya lerizîna mekanîkî, û amplitude ya lerza mekanîkî ji hêla qurmê ve bi amplitude-a xebata guncan ve tê verast kirin, û dûv re bi yeksanî bi riya qurmê ve bi materyalê re têkilî tê re tê veguheztin. 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 horn dikarin hemî wekî avahiyên mekanîzmayî têne hesibandin ku ji bo analîzkirina hêsan a têkildariya lerizînên wan. 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.

2.2horn

Horn wekî navnîşa 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 pêdivî ye ku horn 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 qirnî dihejîne, tewra stresa herêmî çêdibe. Meriv çawa van avahiyên herêmî baştir dike jî ramanek sêwiranê ye. Vê gotarê çawa meriv horn sêwirana ANSYS bi kar tîne da ku pîvanên sêwiranê û toleransên çêkirinê baştir bike.

3 sêwirana hornê ya welding

Wekî ku berê gotî, sêwirana hornê welding pir girîng e. Li Çînê gelek dabînkerên alavên ultrasonîk hene ku hornên xweyên xweya berhemdarkirinê çêdikin, lê beşek berbiçav ji wan teqlîd in, û dûv re jî ew timûtim hûr dikin û diceribînin. Bi riya vê rêbaza verastkirinê ya dubare, hevrêziya horn û frekansa alavê tête peyda kirin. Di vê kaxezê de, rêbaza hêmana fînansê dikare were bikar anîn ku dema sêwirandina horn frekansê diyar bike. Encama ceribandina horn û xeletiya frekansa sêwiranê tenê% 1 e. Di heman demê de, ev kaxez têgîna DFSS (Sêwirana Ji Bo ixeş Sîgma) destnîşan dike ku sêwirana çêlek çêtir û xurt 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 horn 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 çêkirina û karanîna horn bandora materyal û pîvanên jîngehê li ber çavan digire, ew jî bi toleransan re hatiye sêwirandin da ku hewcedariyên lêçûnên çêkirinê bicîh 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 hornê ya welding yekemcar şekl û avahiya wê ya geometrîkî ya nêzikî diyar dike û ji bo analîzkirina paşîn jî modelek parametrîk saz dike. Figureikil 3 a) sêwirana hornê ya herî asê ye, ku tê de hejmarek ji G-teşe di rêça lerizînê de 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 Govenda teşe U kêmkirina windabûna lerizîna kêlekî ya kornê ye. Rewş, mezinahî û hejmar li gorî mezinahiya giştî ya qurmê 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. Figureikil 3 b) qornek nû hatî sêwirandin e ku ji sêwirana kevneşopî yek parametreyek mezinahîtir e: radyoya kevanê derveyî R. Digel vê yekê, çîçek li ser rûyê xebata hornê hatî xemilandin da 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 şeklê kornê 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 analîza hornê ya weldingê ev in: pîvanên sêwiranê yên girîng radyoya kevanê derveyî û firehiya hêlînê ya horn in. 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 destnîşankirin, û dûv re çend parametreyên din hatin bikar anîn ku sêwirana li ANSYS çêtir bikin da ku frekansa hornê li gorî frekansa xebitandina makîna saloxê verast bikin. Pêvajoya optimîzasyonê wekî jêrîn e.

3.3 Optimîzasyona pîvana hedef (frekansa horn)

Mîhengên pîvana optimîzasyona sêwiranê mîna yên DOE ne. Cûdahî ev e ku nirxên du pîvanên girîng hatine destnîşankirin, û sê pîvanên din bi taybetmendiyên materyalê re, ku wekî deng têne hesibandin û nayên çêtir kirin, têkildar in. Sê parametreyên mayî yên ku dikarin bêne verastkirin, pozîsyona axî ya hêlînê, dirêjahî û firehiya horn in. 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 cûrbecûr cûrbecûr hene, awayên lerizîna hornê 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 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 horn di bingeh de tête diyar kirin, û 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 vê kaxezê 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 horna dawî; dema ku parametreyên materyalên xav ji ber dabînkeran pir cuda ne, û bihayê madeyên xav Zêdetirî% 80% lêçûnên karûbarê hornê 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 tevaya hornê ya 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 girêdayî ye, û dawiya din bi rêça axî ve tête xistin, û frekansa rastîn a horn dikare bi analîzkirina spektralî were girtin. 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 ceribandinê, horn 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 konsepta sêwirana horn 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, horn carek bi serfirazî hate çêkirin, û sêwirana ji hêla ceribandina frekansiyona ceribandî ve û rastkirina hilberîna rastîn maqûl bû. Her weha ew îsbat dike ku ev koma rêbazên sêwiranê pêkan û bi bandor e.