Nombre Parcourir:32 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2023-08-15 origine:Propulsé
Le cadre est l'élément clé de la machine à plier.La rigidité du châssis affecte directement les performances de sécurité et la précision de flexion de la machine.Comment équilibrer la qualité et le coût a toujours été la direction de la designer.La machine à cintrer de la série A est un modèle que la société a introduit et promu à l'étranger au début des années 1980.La série de cintreuses est simple, pratique et a un faible taux d'échec.Ils sont profondément aimé par les utilisateurs et ont toujours été les produits phares de l'entreprise.Étant donné que la machine a été conçue avant les années 1980, elle était limitée au système de conception et au niveau des logiciels et du matériel informatique à cette époque.A cette époque, la conception était essentiellement basé sur la méthode traditionnelle de la mécanique des matériaux conventionnelle.Pour les pièces structurelles soudées à grande échelle du châssis de la machine à cintrer.Le point de concentration de contrainte ne peut pas être calculé avec précision et la valeur approximative méthode d'hypothèse est souvent utilisée, et le résultat du calcul est très approximatif.Afin d'assurer, les concepteurs ajoutent souvent des valeurs d'expérience artificielles, ce qui augmente le facteur de sécurité, ce qui se traduit par des équipements très encombrants, qui consomme des matériaux et augmente la difficulté de production.
2.1 Structure de la machine
La machine à cintrer de la série A est la structure de transmission supérieure, comme le montre la figure 1. Principalement composée des pièces suivantes :
Figure 1——Une machine à cintrer de série
Crémaillère: soudée par une plaque d'acier épaisse, principalement composée d'une poutre supérieure, de plaques latérales gauche et droite et de poutres inférieures, utilisée pour la fixation de divers composants tels que le cylindre à huile, le rail de guidage et la matrice inférieure.
Curseur : la structure globale en tôle d'acier épaisse est reliée au cylindre à huile et au rail de guidage, et l'extrémité inférieure est fixée au moule supérieur, et le cylindre de travail entraîne le mouvement alternatif supérieur et inférieur pour terminer le pliage de la feuille.
Cylindre : Fournit la force de flexion requise pour plier la feuille et entraîne le curseur pour monter et descendre.
Barre d'équilibre : assurez-vous que le curseur s'exécute de manière synchrone vers la gauche et vers la droite.
Glissière : fixée sur le châssis pour limiter le mouvement du coulisseau.
2.2 Objet de recherche
La série A de plieuses actuellement produites par la société a diverses spécifications.Cet article sélectionne la cintreuse A3.1m×1000kN la plus vendue et la plus représentative pour la recherche et l'analyse.L'objet de recherche est le corps de cadre avec le plus de matériaux.La figure 2 est un schéma de modélisation en trois dimensions du châssis de la machine à cintrer de la série A.Il est soudé par une plaque d'acier épaisse et divisé en trois parties : la poutre supérieure, les côtés gauche et droit plaques et la poutre inférieure.La poutre supérieure est une structure à double plaque pour le montage du variateur.Le cylindre d'huile ;la poutre inférieure est une structure en tôle d'acier entièrement épaisse pour recevoir la force de charge du moule inférieur ;la plaque latérale est utilisée pour relier la poutre supérieure et la poutre inférieure, et la plaque latérale est pourvue d'une gorge en forme de C aux fins d'alimentation.
Figure 2——Modèle 3D de la crémaillère
Le châssis de la cintreuse est soudé.Si la structure de soudage est utilisée lors de la modélisation, des facteurs tels que le type de soudure entre les plaques d'acier doivent être pris en compte, ce qui augmentera considérablement la complexité du calcul. processus.Afin de faciliter la génération et le contrôle du réseau, le modèle est garanti.La géométrie et les propriétés mécaniques sont similaires à la situation réelle, et les simplifications suivantes sont apportées :
(1) Génération d'un modèle d'une seule pièce pour le modèle de rack ;
(2) Afin de se rapprocher de la situation de soudage réelle, toutes les soudures sont chanfreinées ;
(3) Élimine les structures fines telles que les trous de traitement, les trous filetés et les nervures qui ont moins d'influence sur la résistance et la rigidité.
3.1 Propriétés mécaniques des matériaux
Les racks sont tous soudés par une plaque d'acier Q235.Les paramètres mécaniques de la plaque d'acier Q235 sont les suivants :
Module élastique E=210GPa ;
Coefficient de Poisson μ = 0,28 ;
Densité ρ = 7,8 × kg / m3 ;
Limite d'élasticité σs = 235MPa ;
Contrainte admissible [σ] = 160 MPa.
3.2 Charge du rack et description des contraintes
La charge de la machine à cintrer dans le travail réel est modifiée.La pression du cylindre est progressivement augmentée à partir de la valeur zéro, et la pression est pliée après le pic, puis déchargée.Étant donné que l'analyse linéaire statique est effectuée, la la charge est traitée comme une charge statique.La force de flexion maximale de la poutre supérieure du cadre lorsqu'elle est soumise à 3 cylindres est de 1000 kN, dont 400 kN sont alloués aux cylindres gauche et droit, 200 kN sont alloués au cylindre central, et la direction est verticale vers le haut ;la poutre inférieure est soumise à la transmission du coulisseau et de la matrice inférieure.Toutes les forces de flexion vers le bas, la direction est verticale vers le bas.
Le cadre est fixé au sol.Bien que le cadre soit fixé par des boulons d'ancrage, les boulons d'ancrage ne limitent que la direction de la translation de la surface inférieure et n'ont pas une grande influence sur la précision de l'analyse structurelle.Le dessous du pied limite sa contrainte complète, comme le montre la figure 3.
Figure 3——Charge et contraintes du rack
3.3 Division de la grille
Le maillage est une étape très importante dans l'analyse par éléments finis.La qualité du maillage est directement liée à la précision des résultats du calcul par éléments finis, et même le résultat est invalide.La fonction éléments finis de la Le logiciel SolidWords est utilisé pour diviser le maillage et le modèle.Divisé en 30170 unités, le modèle d'éléments finis de cadre est illustré à la figure 4.
Figure 4——Maillage de la crémaillère
Grâce au calcul et à l'analyse du logiciel SolidWords, le déplacement dans la direction Y et le diagramme de nuage de contraintes du cadre sont obtenus, comme le montrent la Figure 5 et la Figure 6. Les résultats montrent que la déformation maximale dans le Y la direction à pleine charge du cadre est de 2,43 mm au sommet de la poutre supérieure.En travail réel, le déplacement de la poutre supérieure se situe dans la plage de déformation élastique du matériau, ce qui a peu d'effet sur la précision de la machine, donc la valeur de déplacement n'est pas prêtée beaucoup d'attention.
Figure 5——Carte des nuages de déplacement dans la direction Y
Figure 6——Nuage de contraintes de crémaillère
La contrainte maximale du cadre est de 169 MPa au coin arrondi de la gorge en forme de C de la plaque latérale, ce qui dépasse de 160 MPa la contrainte admissible de la plaque d'acier Q235 en matériau de cadre.Dans le travail réel, la partie endommagée est juste ici, visible tôt.Il y a un manque de conception.
En réponse aux lacunes de la conception originale, la conception originale a été améliorée.
Selon le diagramme de nuage de contrainte de cadre de la figure 6, la contrainte maximale du cadre apparaît au coin inférieur de la gorge en forme de C de la plaque latérale.Comme on peut le voir d'après les caractéristiques de la conception originale (Fig. 7), le Gorge en forme de C de la plaque latérale du cadre.Le rayon du congé inférieur est R120 et le congé supérieur est R200.Selon l'expérience réelle, changer le changement de filet en filet supérieur n'affecte pas l'utilisation normale de la presse frein.Après l'amélioration, la contrainte maximale du cadre est de 149 MPa grâce à l'analyse logicielle, et l'effet est évident.On peut voir qu'avec une légère optimisation, la contrainte maximale du cadre tombe immédiatement à l'intérieur la plage de contrainte admissible du matériau.
Figure 7——Caractéristique de conception d'origine
Afin de poursuivre les imperfections, continuez à mener des recherches approfondies sur la conception originale.Le concepteur d'origine a également considéré que la gorge en forme de C du panneau latéral du rack est la partie la plus faible du cadre.Pour le bien de sécurité, le concepteur a ajouté un raidisseur à la gorge du panneau latéral pour réduire dans une certaine mesure la gorge en forme de C.Le risque de fissuration au niveau de la bouche.Cependant, du point de vue de la mécanique des matériaux, augmenter la nervures de renfort ne donne pas la valeur d'usage maximale du matériau.Essayez d'éliminer les nervures de renforcement sur la base de l'optimisation des coins arrondis, puis calculez et analysez, et la contrainte maximale du cadre est de 155 MPa. Toujours au coin inférieur de la gorge en forme de C, le déplacement maximal dans la direction Y est de 2,54 mm.Bien que la contrainte maximale après que le renforcement de la nervure ait été supprimé, elle se situe toujours dans la plage de contrainte admissible du matériel.On peut voir que bien que la conception originale des nervures ait un certain effet, mais l'effet n'est pas évident, mais beaucoup de matières premières et d'heures de travail d'assemblage et de soudage sont gaspillées, on peut envisager de l'annuler. Cependant, étant donné que cette série de modèles est produite depuis plus de 30 ans, le volume des ventes est de près de 10 000 unités et les utilisateurs sont nombreux.Si les côtes sont annulées maintenant, les utilisateurs se méfieront des raccourcis.À cette fin, une optimisation supplémentaire, sur la base de ne pas changer le poids de la machine, le matériau de la nervure d'origine est 'transplanté' sur la plaque latérale, la nervure de renforcement est supprimée et la largeur de la plaque latérale est convenablement élargi.De cette manière, la valeur d'utilisation maximale du matériau est pleinement utilisée et la résistance et la rigidité de la machine sont considérablement augmentées à condition que le poids de la machine soit constant et que le l'augmentation de la résistance et de la rigidité signifie que les performances globales de la machine sont améliorées.
Selon les données de conception optimisées, le test du prototype a été effectué.Il a été prouvé que la cintreuse optimisée a obtenu de bons résultats.Sans changer le poids de la machine, la rigidité de la machine est augmenté de 20%, ce qui peut économiser beaucoup de temps d'assemblage et de soudage, et a une bonne valeur économique.On peut voir que la conception informatique traditionnelle ou l'expérience est difficile à répondre aux exigences d'optimisation.Le fini Le logiciel element peut être utilisé pour optimiser facilement la conception et produire des produits de la meilleure qualité avec le moins de matériaux.
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