Өмнөх үг

Хэт авианы технологийг хөгжүүлснээр түүний хэрэглээ улам бүр өргөжиж, жижиг шороон тоосонцорыг цэвэрлэхэд ашиглаж болох бөгөөд метал эсвэл хуванцар гагнуурын ажилд ашиглаж болно. Ялангуяа өнөө үед хуванцар бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд хэт авианы гагнуурыг ихэвчлэн ашигладаг, учир нь шураг бүтцийг орхигдуулж, гадаад төрх байдал нь илүү төгс төгөлдөр болж, ус үл нэвтрэх, тоос үл нэвтрэх функцийг өгдөг. Хуванцар гагнуурын эвэрний хийц нь гагнуурын эцсийн чанар, үйлдвэрлэлийн хүчин чадалд чухал нөлөө үзүүлдэг. Шинэ цахилгаан тоолуур үйлдвэрлэхдээ хэт болон хэт авианы долгионыг нүүрний дээд ба доод хэсгийг нэгтгэхэд ашигладаг. Гэсэн хэдий ч ашиглалтын явцад зарим эвэрийг төхөөрөмж дээр суулгаж, богино хугацаанд хагарч бусад гэмтэл гардаг болохыг тогтоожээ. Зарим гагнуурын эвэр Алдааны түвшин өндөр байна. Янз бүрийн алдаа нь үйлдвэрлэлд ихээхэн нөлөөлсөн. Ойлголтын дагуу тоног төхөөрөмж нийлүүлэгчид эвэрний дизайны боломж хязгаарлагдмал байдаг бөгөөд ихэвчлэн давтан засвар хийх замаар дизайны үзүүлэлтэд хүрдэг. Тиймээс удаан эдэлгээтэй эвэр, зохистой дизайны аргыг боловсруулахын тулд өөрсдийн технологийн давуу талыг ашиглах шаардлагатай байна.

2 Хэт авианы хуванцар гагнуурын зарчим

Хэт авианы хуванцар гагнуур нь өндөр давтамжийн албадан чичиргээнд термопластик хослолыг ашигладаг боловсруулалтын арга бөгөөд гагнуурын гадаргуу нь бие биенийхээ эсрэг үрж, орон нутгийн өндөр температурт хайлдаг. Хэт авианы гагнуурын сайн үр дүнд хүрэхийн тулд тоног төхөөрөмж, материал, процессын параметрүүд шаардагдана. Дараахь зүйл нь түүний зарчмын товч танилцуулга юм.

2.1 Хэт авианы хуванцар гагнуурын систем

Зураг 1 бол гагнуурын системийн бүдүүвч зураглал юм. Цахилгаан энерги нь дохионы үүсгүүр ба цахилгаан өсгөгчөөр дамжин дамжуулагч (пьезоэлектрик керамик) дээр суурилсан хэт авианы давтамжийн (> 20 кГц) ээлжит цахилгаан дохиог гаргадаг. Хөрвүүлэгчээр дамжуулан цахилгаан энерги нь механик чичиргээний энерги болж, механик чичиргээний далайцыг эвэрээр тохирох ажлын далайцад тохируулж, дараа нь түүнтэй харьцах материал руу эвэрээр жигд дамжуулна. Хоёр гагнуурын материалын контакт гадаргуу нь өндөр давтамжтай албадан чичиргээнд өртөж, үрэлтийн дулаан нь орон нутгийн өндөр температурт хайлдаг. Хөргөлт хийсний дараа материалыг нэгтгэж гагнахад хүрнэ.

Гагнуурын системд дохионы эх үүсвэр нь цахилгаан өсгөгчийн хэлхээг агуулсан хэлхээний хэсэг бөгөөд давтамжийн тогтвортой байдал, хөтөч чадвар нь машины гүйцэтгэлд нөлөөлдөг. Материал нь термопластик бөгөөд холболтын гадаргуугийн дизайн нь дулаан, бэхэлгээг хэрхэн хурдан үүсгэхийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Чичиргээний холболтыг хялбархан шинжлэхэд зориулагдсан хувиргагч, эвэр, эвэр зэргийг бүгдийг нь механик бүтэц гэж үзэж болно. Хуванцар гагнуурын үед механик чичиргээ нь уртааш долгион хэлбэрээр дамждаг. Эрчим хүчийг хэрхэн үр дүнтэй шилжүүлэх, далайцыг тохируулах нь дизайны гол цэг юм.

2.2 эвэр

Эвэр нь хэт авианы гагнуурын машин ба материалын хоорондох холбоо барих интерфэйсийн үүргийг гүйцэтгэдэг. Үүний гол үүрэг бол вариаторын гаргадаг уртааш механик чичиргээг материалд жигд, үр дүнтэй дамжуулах явдал юм. Ашигласан материал нь ихэвчлэн өндөр чанарын хөнгөн цагаан хайлш эсвэл бүр титан хайлш юм. Хуванцар материалын хийц маш их өөрчлөгддөг тул гаднах төрх нь эрс өөр бөгөөд эвэр нь түүнд тохируулан өөрчлөгдөх ёстой. Ажлын гадаргуугийн хэлбэр нь материалтай сайн тохирч байх ёстой, ингэснээр чичиргээний үед хуванцарыг гэмтээхгүй байх; Үүний зэрэгцээ, эхний эрэмбийн уртааш чичирхийллийн хатуу давтамжийг гагнуурын машины гаралтын давтамжтай уялдуулах хэрэгтэй, эс тэгвээс чичиргээний энергийг дотооддоо зарцуулах болно. Эвэр доргиох үед орон нутгийн стрессийн концентраци үүсдэг. Эдгээр орон нутгийн бүтцийг хэрхэн оновчтой болгох вэ гэдэг нь бас дизайны асуудал юм. Энэхүү нийтлэл нь дизайны параметрүүд ба үйлдвэрлэлийн хүлцлийг оновчтой болгохын тулд ANSYS дизайны эвэрийг хэрхэн яаж ашиглах талаар судлав.

3 гагнуурын эвэрний хийц

Өмнө дурьдсанчлан гагнуурын эвэрний загвар нь нэлээд чухал юм. Хятадад өөрсдийн гагнуурын эвэр үйлдвэрлэдэг олон тооны хэт авианы тоног төхөөрөмж нийлүүлэгчид байдаг боловч тэдгээрийн нэлээд хэсэг нь дууриамал байдаг бөгөөд дараа нь тэдгээрийг байнга шүргэж, туршиж үздэг. Энэхүү давтан тохируулгын аргаар эвэр ба тоног төхөөрөмжийн давтамжийг зохицуулдаг. Энэхүү цаасан дээр эвэрний загвар гаргахдаа давтамжийг тодорхойлоход хязгаарлагдмал элементийн аргыг ашиглаж болно. Эвэрний туршилтын үр дүн ба дизайн давтамжийн алдаа нь зөвхөн 1% байна. Үүний зэрэгцээ, энэхүү баримт бичигт эвэрний загварыг оновчтой, бат бөх болгох зорилгоор DFSS (Design For Six Sigma) хэмээх ойлголтыг танилцуулж байна. 6-Sigma загварын үзэл баримтлал нь зорилтот дизайны дизайны үйл явцад хэрэглэгчийн дуу хоолойг бүрэн цуглуулах явдал юм. эцсийн бүтээгдэхүүний чанарыг боломжийн түвшинд хуваарилах зорилгоор үйлдвэрлэлийн процесст гарч болзошгүй хазайлтыг урьдчилан тооцох. Зураг төслийн үйл явцыг Зураг 2-т үзүүлэв. Зураг төслийн үзүүлэлтийг боловсруулахаас эхлээд эвэрний бүтэц, хэмжээсийг одоо байгаа туршлагын дагуу боловсруулсан болно. Параметрийн загварыг ANSYS-т суулгаж, дараа нь загварчлалыг туршилтын загвар (DOE) аргаар тодорхойлно. Бат бөх шаардлагын дагуу чухал параметрүүд нь утгыг тодорхойлж, дараа нь бусад параметрүүдийг оновчтой болгохын тулд дэд асуудлын аргыг ашиглана. Эвэр үйлдвэрлэх, ашиглах явцад материал, хүрээлэн буй орчны параметрүүдийн нөлөөг харгалзан үйлдвэрлэлийн зардлын шаардлагыг хангах үүднээс хүлцлийн дагуу боловсруулсан болно. Эцэст нь хэлэхэд, үйлдвэрлэлийн дизайны үзүүлэлтүүдийг хангахын тулд үйлдвэрлэлийн, туршилт, туршилтын онолын загвар, бодит алдаа. Дараахь алхам алхмаар дэлгэрэнгүй танилцуулга.

3.1 Геометрийн хэлбэрийн зураг төсөл (параметрийн загварыг бий болгох)

Гагнуурын эвэрний загварыг гаргахдаа эхлээд түүний геометрийн хэлбэр, бүтцийг тодорхойлж, дараачийн шинжилгээнд параметрийн загварыг бий болгоно. Зураг 3 а) бол хамгийн нийтлэг гагнуурын эвэрний загвар бөгөөд ойролцоогоор куб хэлбэртэй материал дээр U хэлбэрийн олон ховилыг чичиргээний чиглэлд нээдэг. Нийт хэмжээсүүд нь X, Y, Z чиглэлүүдийн урт бөгөөд X ба Y хажуугийн хэмжээсүүд нь гагнаж буй бэлдэцийн хэмжээтэй харьцуулах боломжтой байдаг. Z-ийн урт нь хэт авианы долгионы хагас долгионы урттай тэнцүү байдаг, учир нь сонгодог чичирхийллийн онол дээр сунгасан объектын эхний эрэмбийн тэнхлэгийн давтамжийг түүний уртаар тодорхойлдог бөгөөд хагас долгионы уртыг акустиктай яг тааруулдаг. долгионы давтамж. Энэхүү загварыг өргөтгөсөн. Ашиглах нь дууны долгионы тархалтад тустай. U хэлбэрийн ховилын зорилго нь эвэрний хажуугийн чичиргээ алдагдлыг багасгахад оршино. Албан тушаал, хэмжээ, тоог эвэрний ерөнхий хэмжээнээс хамааруулан тогтоодог. Энэхүү загварт чөлөөтэй зохицуулж болох цөөн параметрүүд байгаа нь харагдаж байгаа тул бид энэ үндсэн дээр сайжруулалт хийсэн болно. Зураг 3 b) нь уламжлалт хийцтэй харьцуулахад нэг хэмжээтэй параметртэй, шинээр нээгдсэн эвэр бөгөөд гадна нумын радиус R. Үүнээс гадна эвэрний ажлын гадаргуу дээр ховилыг сийлбэрлэн хуванцар бэлдэцийн гадаргуутай хамтран ажиллах, Энэ нь чичиргээний энергийг дамжуулж, бэлдэцийг гэмтэхээс хамгаалахад ашигтай байдаг. Энэхүү загварыг ANSYS-д тогтмол параметрийн дагуу загварчилж дараа нь дараагийн туршилтын загварыг хийдэг.

3.2 ТМБ-ын туршилтын зураг төсөл (чухал параметрүүдийг тодорхойлох)

DFSS нь инженерийн практик асуудлыг шийдвэрлэх зорилгоор бүтээгдсэн болно. Энэ нь төгс төгөлдөр байдлыг эрэлхийлдэггүй, гэхдээ үр дүнтэй бөгөөд бат бөх байдаг. Энэ нь 6-Sigma-ийн санааг агуулж, гол зөрчилдөөнийг барьж, "99.97%" -ийг орхисон бөгөөд дизайн нь хүрээлэн буй орчны хэлбэлзэлд нэлээд тэсвэртэй байхыг шаарддаг. Тиймээс зорилтот параметрийн оновчлолыг хийхийн өмнө эхлээд үүнийг шалгаж, бүтцэд чухал нөлөө үзүүлэх хэмжээг сонгож, тэдгээрийн бат бөх байдлын зарчмын дагуу тэдгээрийн утгыг тодорхойлно.

3.2.1 DOE параметрийн тохиргоо ба DOE

Загварын параметрүүд нь эвэрний хэлбэр ба U хэлбэрийн ховилын хэмжээ, нийт найман хэмжээ юм. Зорилтот параметр нь гагнуурын ажилд хамгийн их нөлөө үзүүлдэг тул тэнхлэгийн доргилтын эхний эрэмбийн давтамж бөгөөд хамгийн их төвлөрсөн стресс ба ажлын гадаргуугийн далайцын зөрүү нь төлөвийн хувьсагчаар хязгаарлагддаг. Туршлага дээр үндэслэн параметрүүдийн үр дүнд үзүүлэх нөлөө шугаман байна гэж үздэг тул хүчин зүйл тус бүрийг зөвхөн өндөр, бага гэсэн хоёр түвшинд тогтоодог. Параметр ба холбогдох нэрсийн жагсаалт дараах байдалтай байна.

DOE-ийг ANSYS дээр өмнө нь тогтоосон параметрийн загварыг ашиглан гүйцэтгэдэг. Програм хангамжийн хязгаарлалтын улмаас бүрэн хүчин зүйлтэй ТМБ нь зөвхөн 7 хүртэлх параметрийг ашиглах боломжтой бол загвар нь 8 параметртэй бөгөөд ANSYS-ийн ТМ-ийн үр дүнгийн дүн шинжилгээ нь мэргэжлийн 6-sigma програм хангамжтай адил цогц биш бөгөөд харилцан үйлчлэлийг зохицуулж чадахгүй байна. Тиймээс бид APDL програмыг ашиглан програмын үр дүнг тооцоолох, задлах DOE давталт бичээд өгөгдлийг Minitab-д оруулж шинжилгээнд хамруулдаг.

3.2.2 ТМБ-ын үр дүнгийн шинжилгээ

Минитабын ТМБ-ын шинжилгээг Зураг 4-т үзүүлэв. Үүнд нөлөөлөх гол хүчин зүйлийн шинжилгээ ба харилцан үйлчлэлийн шинжилгээ багтсан болно. Нөлөөлөх гол хүчин зүйлийн шинжилгээг дизайны хувьсагчийн аль өөрчлөлт нь зорилтот хувьсагчид илүү их нөлөөлж байгааг тодорхойлоход ашигладаг бөгөөд ингэснээр аль нь чухал дизайны хувьсагч болохыг зааж өгдөг. Дараа нь хүчин зүйлсийн харилцан үйлчлэлд дүн шинжилгээ хийж, хүчин зүйлийн түвшинг тодорхойлж, дизайны хувьсагчдын хоорондох холболтын түвшинг бууруулна. Загварын хүчин зүйл өндөр эсвэл бага байх үед бусад хүчин зүйлсийн өөрчлөлтийн түвшинг харьцуулна уу. Бие даасан аксиомын дагуу оновчтой загвар нь хоорондоо уялдаагүй тул бага хувьсах түвшинг сонго.

Энэхүү цаасан дээрх гагнуурын эвэрт хийсэн шинжилгээний үр дүнгүүд нь: дизайны чухал параметрүүд нь гадна талын нумын радиус ба эвэрний үүрний өргөн юм. Хоёр параметрийн түвшин нь "өндөр", өөрөөр хэлбэл ТМБ-д радиус илүү их утгыг авдаг бөгөөд ховилын өргөн нь илүү их утгыг авдаг. Чухал параметрүүд ба тэдгээрийн утгыг тодорхойлж, гагнуурын машины ажиллах давтамжид тохируулан эвэрний давтамжийг тохируулахын тулд ANSYS дахь загварыг оновчтой болгохын тулд өөр хэд хэдэн параметрийг ашигласан болно. Оновчлолын үйл явц дараах байдалтай байна.

3.3 Зорилтот параметрийн оновчлол (эвэрний давтамж)

Загварын оновчлолын параметрийн тохиргоо нь ТМ-ийнхтэй төстэй байна. Үүний ялгаа нь хоёр чухал параметрийн утгыг тодорхойлсон бөгөөд бусад гурван үзүүлэлт нь дуу чимээ гэж тооцогддог материалын шинж чанартай холбоотой бөгөөд тэдгээрийг оновчтой болгох боломжгүй юм. Тохируулах боломжтой үлдсэн гурван параметр нь үүрний тэнхлэгийн байрлал, урт ба эвэрний өргөн юм. Оптимизаци нь инженерийн асуудалд өргөн хэрэглэгддэг ANSYS-д дэд бэрхшээлийн ойролцоо аргыг ашигладаг бөгөөд тодорхой процессыг орхигдуулдаг.

Давтамжийг зорилтот хувьсагч болгон ашиглах нь үйл ажиллагаанд бага зэрэг ур чадвар шаарддаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Загварын олон параметрүүд, олон янзын хэлбэлзэлтэй байдаг тул эвэрний чичиргээний горим нь сонирхлын давтамжийн хүрээнд олон байдаг. Хэрэв модаль шинжилгээний үр дүнг шууд ашиглавал эхний эрэмбийн тэнхлэгийн горимыг олоход хэцүү байдаг, учир нь параметрүүд өөрчлөгдөхөд модаль дараалал хоорондоо давхцаж болзошгүй, өөрөөр хэлбэл анхны горимд харгалзах байгалийн давтамжийн дараалал өөрчлөгдөж болно. Тиймээс энэхүү баримт бичигт эхлээд модаль шинжилгээг хийж, дараа нь давтамжийн хариу муруйг авахын тулд модаль суперпозицийн аргыг ашигласан болно. Давтамжийн хариу муруйн оргил утгыг олж авснаар харгалзах модаль давтамжийг хангаж чадна. Энэ нь автоматаар оновчлолын процесст маш чухал бөгөөд гар аргаар горимыг тодорхойлох шаардлагагүй болно.

Оновчлолыг дуусгасны дараа эвэрний дизайны ажлын давтамж нь зорилтот давтамжтай маш ойрхон байж болох ба алдаа нь оновчлолд заасан хүлцлийн хэмжээнээс бага байна. Энэ үед эвэрний загварыг үндсэндээ тодорхойлж, дараа нь үйлдвэрлэлийн дизайны үйлдвэрлэлийн хүлцлийг тодорхойлно.

3.4 Хүлцлийн загвар

Зураг төслийн бүх параметрүүдийг тодорхойлсны дараа бүтцийн ерөнхий загварыг боловсруулж дуусгах боловч инженерийн асуудалд, ялангуяа бөөнөөр үйлдвэрлэх өртөг тооцоход хүлцлийн загвар зайлшгүй шаардлагатай. Бага нарийвчлалтай зардлыг мөн бууруулдаг боловч дизайны хэмжүүрийг хангах чадвар нь тоон тооцооллын хувьд статистик тооцоог шаарддаг. ANSYS дахь PDS магадлалын дизайны систем нь дизайны параметрийн хүлцэл ба зорилтот параметрийн хүлцэл хоорондын хамаарлыг илүү сайн шинжилж, холбогдох бүрэн тайлангийн файлуудыг үүсгэх боломжтой.

3.4.1 PDS параметрийн тохиргоо ба тооцоо

DFSS санаа бодлын дагуу хүлцлийн шинжилгээг дизайны чухал параметрүүд дээр хийх ёстой бөгөөд бусад ерөнхий хүлцлийг эмпирик аргаар тодорхойлж болно. Энэ баримт бичигт нөхцөл байдал нэлээд онцгой байгаа тул боловсруулах чадварын дагуу геометрийн дизайны параметрүүдийн үйлдвэрлэлийн хүлцэл нь маш бага бөгөөд эвэрний эцсийн давтамжид бага нөлөө үзүүлдэг; Нийлүүлэгчдээс шалтгаалан түүхий эдийн параметрүүд маш их ялгаатай бөгөөд түүхий эдийн үнэ нь эвэр боловсруулах зардлын 80 гаруй хувийг эзэлдэг. Тиймээс материалын шинж чанарын хувьд боломжийн хүлцлийн хязгаарыг тогтоох шаардлагатай байна. Холбогдох материалын шинж чанарууд нь нягтрал, уян хатан байдлын модуль ба дууны долгионы тархалтын хурд юм.

Хүлээцтэй байдлын шинжилгээ нь ANSYS дэх санамсаргүй Монте Карло симуляцийг ашиглан Латин Hypercube аргыг түүвэрлэхэд дээж авах цэгүүдийн тархалтыг жигд, үндэслэлтэй болгож, цөөн цэгээр илүү сайн хамаарал олж авах боломжтой юм. Энэхүү баримт бичигт 30 оноо багтсан болно. Материалын гурван параметрийн хүлцэлийг Гауссын дагуу хуваарилж, дээд ба доод хязгаарыг өгөөд дараа нь ANSYS-ээр тооцно гэж үзье.

3.4.2 PDS-ийн үр дүнгийн шинжилгээ

PDS-ийг тооцоолох замаар түүвэрлэх 30 цэгт харгалзах зорилтот хувьсагчийн утгыг өгнө. Зорилтот хувьсагчдын тархалт тодорхойгүй байна. Параметрүүдийг Minitab програм хангамжийг ашиглан дахин суурилуулсан бөгөөд давтамжийг ердийн тархалтын дагуу хуваарилдаг. Энэ нь хүлцлийн шинжилгээний статистик онолыг баталгаажуулдаг.

PDS тооцоо нь дизайны хувьсагчаас зорилтот хувьсагчийн хүлцлийн тэлэлт хүртэлх тохирох томъёог өгдөг: y нь зорилтот хувьсагч, x нь дизайны хувьсагч, c нь корреляцийн коэффициент, i нь хувьсагчийн тоо юм.

Үүний дагуу хүлцлийн дизайны даалгаврыг биелүүлэхийн тулд төлөвлөсөн хувьсагч бүрт зорилтот хүлцлийг хуваарилж болно.

3.5 Туршилтын баталгаажуулалт

Урд хэсэг нь бүхэл бүтэн гагнуурын эвэрний дизайны үйл явц юм. Дууссаны дараа түүхий эд материалыг зураг төсөлд зөвшөөрөгдсөн материалын хүлцлийн дагуу худалдан авч, дараа нь үйлдвэрт хүргэдэг. Үйлдвэрлэл дууссаны дараа давтамж ба модал туршилтыг хийдэг бөгөөд ашигласан туршилтын арга нь мэргэн буучдын туршилтын хамгийн энгийн бөгөөд үр дүнтэй арга юм. Хамгийн их анхаарал татсан индекс нь эхний эрэмбийн тэнхлэгийн модаль давтамж тул хурдатгалын мэдрэгчийг ажлын гадаргуу дээр хавсаргаж, нөгөө үзүүрийг тэнхлэгийн чиглэлд цохиж, эвэрний бодит давтамжийг спектрийн шинжилгээгээр олж авч болно. Загварын загварчлалын үр дүн нь 14925 Гц, туршилтын үр дүн нь 14954 Гц, давтамжийн нарийвчлал нь 16 Гц, хамгийн их алдаа нь 1% -иас бага байна. Модаль тооцоонд төгсгөлөг элементийн симуляцийн нарийвчлал маш өндөр байгааг харж болно.

Туршилтын туршилтыг давсны дараа эвэр нь хэт авианы гагнуурын машин дээр үйлдвэрлэгдэж угсарч байна. Урвалын байдал сайн байна. Хагас жил гаруй хугацаанд ажил тогтвортой байсан бөгөөд гагнуурын мэргэжлийн түвшин өндөр байгаа нь ерөнхий тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэгчийн амласан гурван сарын хугацааг давсан үзүүлэлт юм. Энэ нь дизайн амжилттай болж, үйлдвэрлэлийн процессыг удаа дараа өөрчилж, тохируулаагүй тул цаг хугацаа, хүн хүч хэмнэх боломжтой байгааг харуулж байна.

4 Дүгнэлт

Энэхүү баримт бичиг нь хэт авианы хуванцар гагнуурын зарчмаар эхэлж, гагнуурын техникийн чиглэлийг гүнзгий ойлгож, шинэ эвэрний дизайны концепцийг санал болгодог. Дараа нь хязгаарлагдмал элементийн хүчирхэг симуляцийн функцийг ашиглан дизайныг тодорхой шинжилж, DFSS-ийн 6-Sigma дизайны санааг танилцуулж, дизайны чухал параметрүүдийг ANSYS DOE туршилтын зураг төсөл, PDS-ийн хүлцлийн шинжилгээгээр удирдаж, бат бөх загварт хүрнэ үү. Эцэст нь эвэрийг нэг удаа амжилттай үйлдвэрлэсэн бөгөөд туршилтын давтамжийн туршилт, үйлдвэрлэлийн бодит баталгаажуулалтаар загвар нь боломжийн байсан. Энэ нь энэхүү дизайны аргуудыг хэрэгжүүлэх боломжтой, үр дүнтэй болохыг нотолж байна.