Analyse par éléments finis de la boîte carrée du support d'outil inférieur basé sur ANSYS

Dans la machine de cisaillement mécanique de la série Q11, comme le montre la figure 1, le porte-outil inférieur et la boîte carrée sont les principales pièces de réception de la force. Pendant le processus de découpe de feuille, l'ensemble de boîte carrée du support d'outil inférieur est soumis à Force de cisaillement vers le bas verticale. La force de composante horizontale générée par l'angle d'inclinaison de cisaillement, la force de pressage s'appliquée au dispositif de pressage, et similaires. Par conséquent, dans le processus de conception, il est nécessaire de s'assurer que La résistance et la rigidité de l'ensemble de boîtes carrées du bloc d'outils inférieures répondent aux exigences, et la résistance et la rigidité du bloc d'outils inférieures doivent être analysées une fois la conception structurelle terminée.

Figure 1

Avec le développement continu de la technologie des applications informatiques, l'analyse des éléments finis a été largement utilisé pour résoudre ces problèmes. Dans cet article, le logiciel d'analyse des éléments finis ANSYS est utilisé pour effectuer l'analyse des éléments finis de l'ensemble de la boîte à outils carrés, et la distribution de contrainte et la variation de déplacement de force sont obtenues.

1. Simplification du modèle

Étant donné que le modèle d'origine a un grand nombre de trous filetés, de trous de positionnement et de coins arrondis, et ces détails ont peu d'effet sur la force, le modèle d'origine est simplifié et les trous filetés du modèle d'origine sont omis (en particulier les trous filetés de la lame de montage sont supprimés), des caractéristiques telles que les petits trous de positionnement et les coins arrondis, le schéma simplifié avant à arrière du modèle est illustré sur les figures 2 à 4.

Étant donné que le processus de cisaillement de l'outil sur la plaque d'acier est un problème dynamique transitoire pendant le processus de travail, le module LS-DYNA dans le logiciel General Finite ANSYS est sélectionné. Le solveur de module convient Pour calculer les problèmes d'impact, de collision et de formation en plastique métallique.

Figure 2--Avant de simplifier le modèle

Figure 3— - après la simplification du modèle

Figure 4— - Add Tool to the inférieur d'outil - modèle 3D Box

2. Définition du matériau et maillot

Le porte-outil inférieur et le matériau de la boîte carrée sont en fonte grise HT250. Selon les informations, le module élastique du matériau est de 1,410 11pa, le rapport de Poisson est de 0,28 et la densité du matériau est de 7 800 kg / m3.

Sélectionnez le type d'unité de modèle et considérez le modèle comme un modèle solide 3D, alors choisissez un unité solide 164 avec 8 nœuds. Compte tenu de la longueur, de la largeur et de la hauteur du modèle, et afin d'améliorer la précision de calcul et de raccourcir le Temps de calcul, le modèle est maillé en sélectionnant chaque taille d'unité de 0,02 m. Le résultat de maillage est illustré à la figure 5.

Figure 5— - Diagramme de grille de boîte carrée d'outil de fonctionnement

3. Application de la charge limite

Pendant le processus de travail, le porte-outil inférieur et la boîte carrée portent principalement les forces dans trois directions, à savoir: la force de cisaillement vers le bas verticale; composant de force de cisaillement horizontal; et la pression du dispositif de pressage vers le Porte-outil inférieur.

La force de cisaillement verticale de la machine est conçue pour être de 600 kN et la vitesse de cisaillement est 10 fois / min. La relation de force de cisaillement appliquée est comme indiqué sur la figure 6, et la position à laquelle la force de cisaillement est appliquée est comme indiqué dans Fig. 7.

Figure 6— - Diagramme de la force de la mise en couverture

Figure 7— - Carte de position de force de calibre

Pendant le fonctionnement de la machine de cisaillement, le support d'outil inférieur est également soumis à la force de coupe dans la direction horizontale. L'angle de coupe du support d'outil sur la machine est conçu pour être de 2,5 ° et l'horizontal Le composant est de 600kn × tan2.5 ° = 25,8 kN. De même, la force horizontale et sa position d'application sont représentées sur la figure 8.

Figure 8— - Diagramme de la force horrible

Figure 9— - Carte de position de force horrible

Pendant le processus de cisaillement, le support d'outil inférieur est également soumis à la force transmise depuis le dispositif de pressage vers le porte-outil inférieur à travers la plaque d'acier. La pression est conçue pour être de 15 kN. Ensuite, le pressage appliqué La force et sa position sont comme indiqué sur les Fig. 10 et 11.

Figure 10— - Diagramme de force de force de pression

Figure 11— - Carte de position de force de pression

La boîte carrée du support d'outil inférieur est principalement soumise à deux forces de liaison au cours du processus de travail, qui sont respectivement la contrainte de positionnement de petites étapes et les contraintes des deux faces inférieures, et la contrainte de tous les degrés de liberté. Les contraintes imposées sont représentées dans les figures 12 et 13.

Figure 12— - deux contraintes de position de plaque d'oreille

Figure 13— - Fin plus fort Deux contraintes latérales

Pendant le fonctionnement de la machine de cisaillement, la force de cisaillement est transmise le long de la largeur de la plaque. Comme le montre la figure 14, la position d'application se trouve sur un nœud le long de la ligne de bord sur la lame inférieure, et le La direction d'application est le long de la direction positive de l'axe y (la force de cisaillement appliquée est négative).

Figure 14— - Position d'application de la force de calibre

La force horizontale est appliquée à la même position que l'application de la force de cisaillement, et est appliquée à un nœud sur le bord supérieur de la lame inférieure dans la direction positive le long de l'axe z.

Il existe neuf structures cylindriques conçues sur la plaque de presse de la machine, et le matériau de la feuille est cisaillé en appuyant sur neuf structures cylindriques pour appliquer une pression sur la feuille. Afin de faciliter l'application du Charge, l'auteur a changé le modèle tridimensionnel et divisé neuf faces circulaires sur le support d'outil inférieur pour faciliter l'application de la force pressée. Les neuf faces divisées sont représentées sur la figure 15. La force de pressage est appliquée Aux nœuds des neuf faces d'A182 à A189 et A207, la direction est le long de la direction positive de l'axe Y, et la position d'application de force finale est comme indiqué sur les figures 16.

Figure 15— - Position d'application de force de pression

Figure 16— - Charge appliquée

4. Résultat de la solution

Le modèle ci-dessus est résolu pour obtenir la carte des nuages ​​de contrainte et le diagramme de nuages ​​de changement de déplacement de la boîte carrée du support d'outil inférieur, comme le montre les figures 17 et la figure 18.

Figure 17— - Cloud acteur

Figure 18— - Cloud de changement de déplacement

Comme le montre la figure 17 et la figure 19, la contrainte maximale est de 202 MPa, qui est distribuée à la position de la côte et de la plaque d'oreille de positionnement, et la limite de résistance à la traction de la fonte grise HT250 est de 250 MPa. Par conséquent, à partir du Analyse théorique de la résistance et de la rigidité, le cisaillement de la feuille est effectué. La coupe ne provoque pas le rendement ou la rupture de l'ensemble du support d'outil inférieur.

Figure 19— - Position de concentration de détresse

Lorsque la force de cisaillement est de 1500kn, la distribution des contraintes est représentée sur la figure 20. À l'heure pour rendement.

Figure 20— - Distribution de la mise en forme de la boîte carrée de l'outil inférieur lorsque la force de cisaillement est de 1500k

5. Conclusion

Dans cet article, basé sur la méthode d'éléments finis, basé sur les conditions de travail réelles du composant de la boîte carrée de la boîte à outils inférieurs, en fonction de l'établissement précis du modèle solide, un type d'unité raisonnable est sélectionné et un Un maillage raisonnable est effectué pour établir un modèle d'éléments finis, en utilisant ANSYS. Le logiciel effectue une analyse du stress. Grâce à l'analyse, la carte des nuages ​​de contrainte et le diagramme de nuages ​​de changement de déplacement de la boîte carrée du support d'outil inférieur L'assemblage est obtenu et la position de concentration de contrainte est affichée visuellement. Les résultats de l'analyse montrent que le facteur de sécurité de la conception de la boîte carrée de la boîte à outils inférieure est modéré et que sa résistance et sa rigidité peuvent répondre au travail exigences.